เฮลิคอปเตอร์: อุปกรณ์ ประเภท ระบบควบคุม วัตถุประสงค์

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

เหตุการณ์เมื่อวันที่ 13 มกราคม พ.ศ. 2485 เมื่อเฮลิคอปเตอร์ซิกอร์สกีซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารถูกยกขึ้นไปในอากาศถือได้ว่าเป็นการเปิดตัวเฮลิคอปเตอร์เครื่องแรกของโลกอย่างเต็มรูปแบบแม้ว่าจะเป็นเฮลิคอปเตอร์ทางทหารก็ตาม ผู้ออกแบบเครื่องบินเริ่มพัฒนาเฮลิคอปเตอร์ในรัสเซียยุคก่อนปฏิวัติ และดำเนินการต่อไปในการลี้ภัยในสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่นั้นมา เวลาก็ผ่านไปนาน การออกแบบเฮลิคอปเตอร์ก็เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก แต่เป้าหมายของการใช้เทคโนโลยียังคงเหมือนเดิม

ออกแบบเฮลิคอปเตอร์

ในเฮลิคอปเตอร์ทุกแบบ จะแยกส่วนหลักเหมือนกัน:

• โรเตอร์หลัก. สร้างแรงขับและยกและควบคุมเฮลิคอปเตอร์ โครงสร้างประกอบด้วยใบมีดและบุชชิ่งที่ส่งแรงบิดจากเพลากระปุกเกียร์หลักไปยังใบมีด
• สกรูท้าย. การควบคุมทิศทางของเฮลิคอปเตอร์แบบโรเตอร์เดี่ยวจะชดเชยแรงบิดรีแอกทีฟของโรเตอร์หลัก การออกแบบประกอบด้วยบุชชิ่งและใบมีดที่ติดอยู่กับเพลาเฟืองท้าย
• สวอชเพลท. ควบคุมระยะพิทช์แบบวงกลมและแบบรวมของโรเตอร์หลัก ส่งสัญญาณจากวงจรควบคุมไปยังบานพับตามแนวแกนของดุมใบมีด
• ระบบควบคุม. เฮลิคอปเตอร์มีระบบควบคุมอิสระสามระบบ ได้แก่ ทิศทาง แนวยาว-แนวขวาง และการควบคุมระยะพิทช์ทั่วไปของใบพัด ระบบดังกล่าวรวมถึงคันโยกในห้องโดยสาร กลไกการไล่ระดับแรง ตัวโยกและแรงฉุด สวอชเพลท และตัวเพิ่มกำลังไฮดรอลิก
• เกียร์. ส่งกำลังไปยังใบพัดและอุปกรณ์เสริมจากเครื่องยนต์ จำนวนและตำแหน่งของเครื่องยนต์ ตลอดจนเลย์เอาต์ของเฮลิคอปเตอร์เป็นตัวกำหนดการออกแบบของระบบส่งกำลัง
• ลำตัว. ส่วนประกอบหลักของเฮลิคอปเตอร์ติดอยู่กับมัน ออกแบบมาเพื่อรองรับผู้โดยสารและสินค้า เชื้อเพลิง อุปกรณ์
• ปีก. สร้างแรงยกเพิ่มเติม ลดภาระบนโรเตอร์หลัก และเพิ่มความเร็วของเฮลิคอปเตอร์ ปีกยังสามารถรองรับอุปกรณ์ ถังเชื้อเพลิง และช่องต่างๆ เพื่อซ่อนแชสซี ใบพัดในเฮลิคอปเตอร์ตามขวางรองรับโดยปีก
• ขนนก. ให้การทรงตัว เสถียรภาพ และการควบคุมของเฮลิคอปเตอร์ มันแบ่งออกเป็นสองประเภท - แนวตั้งหรือกระดูกงูและแนวนอนหรือโคลง
• เฮลิคอปเตอร์ขึ้นและลงจอด. ออกแบบมาสำหรับจอดรถเฮลิคอปเตอร์ ดับพลังงานจลน์ระหว่างการลงจอดและการเคลื่อนไหวบนพื้น เฮลิคอปเตอร์จำนวนมากมีล้อลงจอดในเที่ยวบิน
• เครื่องยนต์เฮลิคอปเตอร์. สร้างพลังงานที่จำเป็นในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เสริม ไดรฟ์หลัก และโรเตอร์ท้าย โรงไฟฟ้ารวมเครื่องยนต์หลายตัวเข้ากับระบบที่รับประกันการทำงานที่เสถียรในโหมดต่างๆ

ประเภทเฮลิคอปเตอร์

เฮลิคอปเตอร์แบ่งออกเป็นหลายประเภท แต่ละประเภทมีลักษณะ จุดแข็ง และจุดอ่อนต่างกัน

เฮลิคอปเตอร์ใบพัดเดี่ยว

อุปกรณ์เฮลิคอปเตอร์ประเภททั่วไปที่สุดคือเครื่องโรเตอร์เดี่ยวที่มีใบพัดหาง ข้อดีของการออกแบบนี้คือความเรียบง่าย - หนึ่งเกียร์ หนึ่งสกรู ใช้งานง่าย ประมาณ 8-10% ของกำลังเครื่องยนต์ถูกใช้เพื่อควบคุมโรเตอร์หางในขณะที่ลอยอยู่ในอากาศ ประมาณ 3-4% - ระหว่างการบินแบบแปลน น้ำหนักเบาและการออกแบบที่เรียบง่ายเพื่อชดเชยการสูญเสียพลังงานดังกล่าว ข้อเสียของอุปกรณ์ดังกล่าวสำหรับเฮลิคอปเตอร์คืออันตรายที่คุกคามบุคลากรภาคพื้นดินจากใบพัดหาง

ซีโรดิน

แกนใบพัดของเฮลิคอปเตอร์ดังกล่าวซึ่งชดเชยแรงบิดนั้นถูกควบคุมไปตามเที่ยวบิน การออกแบบนี้ช่วยให้คุณสร้างแรงขับโดยไม่ต้องใช้โรเตอร์หลัก ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเอียงไปข้างหน้า สกรูชดเชยแรงบิดของโรเตอร์หลักถูกวางไว้ในลักษณะที่จะไม่เกิดการลากและเพิ่มกำลังที่จ่ายให้กับสกรูชดเชย

เฮลิคอปเตอร์เจ็ท

อุปกรณ์ของรุ่นนี้เป็นวิธีง่ายๆ ในการแก้ปัญหาแรงบิด มันถูกสร้างขึ้นโดยมอเตอร์ที่อยู่ปลายใบมีด แต่ไม่ได้ส่งผ่านเพลา เฉพาะช่วงเวลาของการเสียดสีของตลับลูกปืนเท่านั้นที่ถูกส่งไปยังลำตัว

เครื่องยนต์เจ็ทสร้างแรงขับของไอพ่น โรเตอร์ประเภทนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่ายซึ่งเป็นข้อดีข้อเสียคือกินน้ำมันสูง

เฮลิคอปเตอร์โคแอกเชียล

เฮลิคอปเตอร์โคแอกเชียลสองตัวที่อยู่เหนืออีกด้านหนึ่งและหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ทำให้ช่วงเวลาที่ส่งไปยังลำตัวเครื่องบินเปียกชื้น ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวสำหรับสกรูคือแรงบิดเท่ากัน

เฮลิคอปเตอร์โคแอกเซียลมีขนาดเล็กกว่าใบพัดเดี่ยว แต่แรงบิดไม่ได้รับการชดเชยด้วยกำลัง ซึ่งเป็นไปได้เนื่องจากการออกแบบเฮลิคอปเตอร์

เฮลิคอปเตอร์โรเตอร์ขวาง

ข้อดีของเฮลิคอปเตอร์รุ่นนี้อยู่ที่การลดกำลังที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในเฮลิคอปเตอร์แบบหลายเครื่องยนต์ ซึ่งจะต้องเคลื่อนที่ต่อไปในแนวนอนโดยที่เครื่องยนต์หยุดทำงาน

ข้อเสียของเครื่องดังกล่าวคือความต้านทานสูงเนื่องจากความต้านทานด้านหน้าของโครงสร้างที่วางโรเตอร์ โครงสร้างที่เพรียวบางและลดขนาดจะเพิ่มน้ำหนักของเฮลิคอปเตอร์

เฮลิคอปเตอร์โรเตอร์ตามขวางมีระบบส่งกำลังที่ซับซ้อนกว่าและมีขนาดที่ใหญ่กว่า แม้ว่าจะได้รับผลกระทบจากระดับการทับซ้อนกันของโรเตอร์ก็ตาม หนึ่งในเฮลิคอปเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดและหนักที่สุดของการออกแบบนี้คือ Mi-12

เฮลิคอปเตอร์โรเตอร์ไปข้างหน้า

ลำตัวที่กว้างขวางและความสามารถในการเปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วงเป็นข้อดีของการออกแบบเฮลิคอปเตอร์รุ่นนี้ น้ำหนักบรรทุกจะถูกกระจายระหว่างโรเตอร์ การส่งสัญญาณที่ซับซ้อนและน้ำหนักมากเป็นข้อเสียเปรียบหลักของเฮลิคอปเตอร์ที่มีแนวขวางตำแหน่งของสกรู

ข้อเสียประการที่สองคือประสิทธิภาพของใบพัดที่ลดลง เนื่องจากไอพ่นของงานตัดกัน ในการขับไปข้างหน้า การสูญเสียคุณภาพจะลดลงเนื่องจากใบพัดด้านหลังอยู่สูงกว่าใบพัดด้านหน้า เฮลิคอปเตอร์ของการออกแบบนี้มีกี่ใบพัด? เส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดและจำนวนใบมีดอาจแตกต่างกันไปเพื่อปรับปรุงการจัดการเครื่องจักรและความเสถียร

เฮลิคอปเตอร์หลายใบพัด

โครงการเฮลิคอปเตอร์หลายใบพัดที่พัฒนาโดยนักออกแบบเครื่องบิน เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองเครื่องจักรกลหนัก เนื่องจากมีโรเตอร์หลักหลายตัว การควบคุมจึงทำได้ง่ายขึ้น เนื่องจากเฮลิคอปเตอร์สามารถหมุนรอบแกนใดก็ได้จากสามแกนโดยการเพิ่มแรงขับของใบพัดเฉพาะ เฮลิคอปเตอร์หนักหลายใบพัดแบบหลายใบพัดช่วยให้คุณรักษาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสกรูให้อยู่ในขอบเขตที่กำหนด