Helicòpter: dispositiu, tipus, sistema de control, finalitat

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

L'esdeveniment del 13 de gener de 1942, quan l'helicòpter Sikorsky, destinat a finalitats militars, es va aixecar a l'aire, es pot considerar un llançament complet del primer helicòpter del món, encara que militar. El dissenyador d'avions va començar el desenvolupament d'helicòpters a la Rússia prerevolucionària, continuant-los a l'exili als Estats Units. Des d'aleshores, ha passat molt de temps, el disseny dels helicòpters ha sofert canvis significatius, però els objectius de l'ús de la tecnologia han continuat sent els mateixos.

Disseny d'helicòpter

En tots els esquemes d'helicòpters, es distingeixen les mateixes parts principals:

• Rotor principal. Genera propulsió i elevació i controla l'helicòpter. Estructuralment, consta de fulles i un casquet que transmet el parell des de l'eix de la caixa de canvis principal a les pales.
• Cargol de cua. El control direccional d'un helicòpter d'un sol rotor compensa el parell reactiu del rotor principal. El seu disseny inclou un casquet i fulles connectades a l'eix de l'engranatge de cua.
• Placa oscil·ladora. Controla el pas cíclic i col·lectiu del rotor principal, transmet senyals des del circuit de control a la frontissa axial del cub i després afulles.
• Sistema de control. Els helicòpters estan equipats amb tres sistemes de control independents: direccional, longitudinal-transversal i control del pas comú de l'hèlix. Aquests sistemes inclouen palanques a la cabina, mecanismes de gradient de força, balancins i tracció, plat oscil·lant i reforços hidràulics.
• Transmissió. Transmet la potència a les hèlixs i auxiliars dels motors. El nombre i la ubicació dels motors, així com la disposició de l'helicòpter determinen el disseny de la transmissió.
• Fuselatge. Els components principals de l'helicòpter s'hi adjunten. Dissenyat per allotjar passatgers i càrrega, combustible i equipament.
• Ala. Genera sustentació addicional, reduint la càrrega del rotor principal i augmentant la velocitat de l'helicòpter. Les ales també poden acomodar equips, dipòsits de combustible i nínxols per amagar el xassís. Els rotors dels helicòpters transversals estan recolzats per l'ala.
• Plumatge. Proporciona equilibri, estabilitat i controlabilitat de l'helicòpter. Es divideix en dos tipus: vertical, o quilla, i horitzontal o estabilitzador.
• Peces d'enlairament i aterratge de l'helicòpter. Dissenyat per aparcar un helicòpter, apagant l'energia cinètica durant l'aterratge i el moviment a terra. Molts helicòpters tenen el tren d'aterratge replegat durant el vol.
• Motor d'helicòpter. Genera l'energia necessària per alimentar els accessoris, la unitat principal i els rotors de cua. La central elèctrica combina diversos motors amb sistemes que garanteixen el seu funcionament estable en diferents modes.

Tipus d'helicòpter

Els helicòpters es divideixen en diversos tipus. Cada tipus té les seves pròpies característiques, fortaleses i debilitats.

Helicòpters d'un sol rotor

El tipus d'helicòpter més comú és una màquina d'un sol rotor amb un rotor de cua. L'avantatge d'aquest disseny rau en la simplicitat: una transmissió, un cargol, un funcionament fàcil. Al voltant del 8-10% de la potència del motor s'utilitza per fer funcionar el rotor de cua mentre es mou a l'aire, al voltant del 3-4%, durant el vol de translació. El pes relativament lleuger i el disseny senzill compensen aquestes pèrdues de potència. El desavantatge d'aquest dispositiu per a helicòpters és el perill que amenaça el personal terrestre des del rotor de cua.

Zhirodin

L'eix de l'hèlix d'aquests helicòpters, que compensa el parell, es dirigeix al llarg del vol. Aquest disseny us permet crear empenta sense recórrer a l'ús d'un rotor principal. Això augmenta la seva eficiència, ja que no cal inclinar-lo cap endavant. El cargol de compensació de parell del rotor principal es col·loca de manera que no arrossega i augmenta la potència subministrada al cargol de compensació.

Helicòpter a reacció

El dispositiu d'aquest model és una manera senzilla de resoldre el problema del parell. Es genera pels motors situats a l'extrem de les pales, però no es transmet per l'eix. Només el moment de fricció dels coixinets es transmet al fuselatge.

Els motors a reacció creen empenta. Aquest tipus de rotor té una estructura senzilla, que és el seu avantatge;entre els desavantatges hi ha un alt consum de combustible.

Helicòpter coaxial

Dos cargols d'un helicòpter coaxial, situats un sobre l' altre i que giren en sentit contrari, amortitzen el moment transmès al fuselatge. L'únic requisit per als cargols és el mateix parell.

Els helicòpters coaxials són de mida inferior als d'un sol rotor, però el parell no es compensa amb la potència, cosa que és possible gràcies al disseny dels helicòpters.

Helicòpters de rotor transversal

L'avantatge d'aquest helicòpter rau en la reducció de la potència necessària per al moviment cap endavant. Això és especialment important en helicòpters multimotor, que han de continuar movent-se en direcció horitzontal amb el motor aturat.

L'inconvenient d'aquestes màquines és l' alta resistència a causa de la resistència frontal de l'estructura sobre la qual descansen els rotors. L'agilització i la reducció de mida de l'estructura augmenta el pes de l'helicòpter.

L'helicòpter de rotor transversal té una transmissió més complexa i unes dimensions més grans, tot i que es veuen afectats pel grau de superposició del rotor. Un dels helicòpters més grans i més pesats d'aquest disseny és el Mi-12.

Helicòpter de rotor endavant

Un fuselatge espaiós i la capacitat de desplaçar el centre de gravetat són els avantatges d'aquest disseny d'helicòpter. La càrrega útil es distribueix entre els rotors. La complicada transmissió i el seu gran pes són els principals inconvenients dels helicòpters amb transversalubicació dels cargols.

El segon inconvenient és la reduïda eficiència de les hèlixs, ja que els dolls del seu treball es creuen. En el vol endavant, la pèrdua de qualitat es redueix a causa del fet que l'hèlix posterior es troba més alt que la davantera. Quantes pales té un helicòpter d'aquest disseny? El diàmetre de l'hèlix i el nombre de pales poden variar per millorar el maneig i l'estabilitat de la màquina.

Helicòpters multirotor

Els projectes d'helicòpters multirotor desenvolupats per dissenyadors d'aeronaus implicaven la creació de models pesats de màquines. A causa de diversos rotors principals, el control es simplifica, ja que l'helicòpter es pot girar al voltant de qualsevol dels tres eixos augmentant l'empenta d'una hèlix en particular. L'esquema multirotor dels helicòpters pesats us permet mantenir el diàmetre dels cargols dins d'uns límits.