สิ่งประดิษฐ์และเครื่องจักร

เฮลิคอปเตอร์ที่สมบูรณ์แบบ: ทำความเข้าใจกับการออกแบบโคแอกเซียลโรเตอร์

เฮลิคอปเตอร์ที่สมบูรณ์แบบ: ทำความเข้าใจกับการออกแบบโคแอกเซียลโรเตอร์

โรเตอร์โคแอกเซียลช่วยลดความจำเป็นในการใช้โรเตอร์หางและสร้างเครื่องจักรที่ปลอดภัยและมีเสถียรภาพมากขึ้น

เพื่อให้เข้าใจว่าการออกแบบที่มีใบพัดโคแอกเซียลสองตัวมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเฮลิคอปเตอร์อื่น ๆ อย่างไรเราต้องตรวจสอบฟิสิกส์ในขณะเล่น

ฟิสิกส์ของเฮลิคอปเตอร์

สำหรับเฮลิคอปเตอร์แบบใบพัดเดียวการยกขึ้นจะถูกสร้างขึ้นโดยการหมุนของโรเตอร์หลัก การหมุนนี้สร้างแรงบิดเกี่ยวกับเฮลิคอปเตอร์หลักซึ่งทำให้ลำตัวหลักหมุนไปรอบ ๆ ในทิศทางตรงกันข้าม วิศวกรรุ่นแรกได้ออกแบบโรเตอร์หางเพื่อตอบโต้แรงบิดนี้และทำให้เฮลิคอปเตอร์มีเสถียรภาพ โดยทั่วไปใบพัดหางเป็นใบพัดที่มีขนาดเล็กกว่ามากซึ่งติดตั้งอยู่บนแกนตั้งฉากกับโรเตอร์หลัก ด้วยการควบคุมความเร็วของใบพัดส่วนหางนักบินสามารถรักษาเสถียรภาพของยานและควบคุมทิศทางของเฮลิคอปเตอร์ได้

การหมุนใบพัดส่วนหางให้ช้าลงจะทำให้ตัวเฮลิคอปเตอร์หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับโรเตอร์หลักเนื่องจากแรงบิดที่มากเกินไปในทิศทางนั้น การเร่งใบพัดหางจะทำในทางตรงกันข้าม นักบินเฮลิคอปเตอร์สามารถควบคุมการหันเหของยานได้ด้วยการปรับมุมของใบพัดหาง ด้วยการขว้างใบพัดหางขึ้นหรือลงเล็กน้อยนักบินจะสร้างแขนช่วงเวลาหนึ่งผ่านเฮลิคอปเตอร์ซึ่งจะปรับการหันเหของยาน

ทำไมการออกแบบโคแอกเซียลจึงดีกว่ามาก

ตอนนี้เราเข้าใจกลไกพื้นฐานของเฮลิคอปเตอร์ใบพัดเดี่ยวแล้วเราจะเริ่มเห็นว่าเหตุใดใบพัดโคแอกเซียลจึงมีข้อดีบางประการ ด้วยการวางใบพัดสองตัวบนแกนเดียวและหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามแรงบิดสุทธิเป็นศูนย์รอบตัวหลักของเฮลิคอปเตอร์จะถูกสร้างขึ้นทำให้มันมีเสถียรภาพมาก ด้วยวิธีการทางกลและวิธีการทางอิเล็กทรอนิกส์โรเตอร์แต่ละตัวจะถูกกำหนดเวลาและควบคุมอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อยกเลิกแรงบิดสุทธิของโรเตอร์อื่นแบบเรียลไทม์ สิ่งนี้ช่วยให้ยานโคแอกเซียลบรรลุความสามารถในการโฉบที่ค่อนข้างสำคัญเมื่อเทียบกับพี่น้องโรเตอร์เดี่ยวของพวกเขา

เมื่อคุณนึกถึงเฮลิคอปเตอร์คุณจะนึกถึงการบินขึ้นในแนวดิ่งและความสามารถในการบินโฉบ ลบแง่มุมเหล่านั้นออกและเฮลิคอปเตอร์จะทำงานเหมือนกับเครื่องบิน ตามหมายเหตุด้านข้างการบินขึ้นในแนวตั้งไม่ได้เป็นเอกสิทธิ์ของโรเตอร์คราฟต์ อย่างไรก็ตามเครื่องบินที่ควบคุมความสามารถโดยไม่ใช้ใบพัดซึ่งส่วนใหญ่เป็นเครื่องบินเจ็ทเทียมจะทำงานได้สำเร็จโดยมีประสิทธิภาพและเสถียรภาพน้อยกว่ามาก

ความสามารถของเฮลิคอปเตอร์ในการโฉบและทรงตัวนั้นตรงกันกับคุณภาพของการเป็นเฮลิคอปเตอร์ ในการออกแบบโคแอกเซียลความสามารถที่ดีขึ้นในการเลื่อนและรักษาการบินที่มั่นคงทำให้เฮลิคอปเตอร์ดีขึ้นในที่สุด เฮลิคอปเตอร์ที่ดีกว่าหมายความว่าควบคุมได้ง่ายกว่าและปลอดภัยกว่ามากสำหรับผู้โดยสาร ในทางทฤษฎีถ้าโรเตอร์ตัวหนึ่งแตกในระบบโคแอกเซียลยานยังสามารถลงจอดได้อย่างปลอดภัย

ประการสุดท้ายการประยุกต์ใช้โรเตอร์โคแอกเซียลหมายความว่ายานยนต์ไม่จำเป็นต้องมีไจโรสโคปเพื่อให้มีเสถียรภาพ เอฟเฟกต์การหมุนของโรเตอร์ทั้งสองทำให้ไจโรสโคปใกล้สมบูรณ์ช่วยปรับปรุงเสถียรภาพของยานอีกครั้ง

แล้วทำไมเราไม่เห็นเฮลิคอปเตอร์โคแอกเซียลมากกว่านี้ล่ะ? พวกเขาไม่ได้ปราศจากความผิดพลาด

ปัญหาเกี่ยวกับเฮลิคอปเตอร์โคแอกเซียล

ข้อผิดพลาดหลักประการแรกคือระยะเวลาของใบพัดทั้งสองต้องใกล้เคียงกัน ต้องมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วและทิศทางร่วมกัน แม้แต่ความผิดพลาดเพียงเล็กน้อยในการสอบเทียบก็ทำให้เครื่องบินไม่เสถียรและบินไม่ได้ ความผิดพลาดในการสอบเทียบนั้นแย่กว่าที่คุณคิดสำหรับความสามารถในการบินของยาน หากเวลาไม่เพียงพอเฮลิคอปเตอร์โคแอกเซียลจะไม่สามารถยกได้เพียงพอที่จะออกจากพื้นและจบลงด้วยการหมุนบนแอสฟัลต์

ที่เกี่ยวข้อง: เฮลิคอปเตอร์ทางทหารรุ่นล่าสุดของโบอิ้งใช้เวลาบิน

นอกเหนือจากความต้องการความแม่นยำในการปรับแต่งโรเตอร์แล้วโรเตอร์เหล่านี้มักจะไม่ตอบสนองเหมือนกับโรเตอร์คราฟต์เดี่ยว เมื่อคุณทำให้เครื่องบินมีเสถียรภาพมากขึ้นโดยทั่วไปคุณจะทำการเคลื่อนไหวที่แม่นยำยากขึ้นเพื่อให้บรรลุซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องในวิศวกรรมการบินและอวกาศ แม้ว่าเฮลิคอปเตอร์โคแอกเซียลจะปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ แต่ก็ไม่เหมาะอย่างยิ่งกับการใช้งานที่นักบินต้องการความคล่องตัวที่ดี อย่างไรก็ตามเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการวางเมาส์ที่แม่นยำ

การออกแบบโคแอกเซียลโรเตอร์เป็นหนึ่งในการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ที่โดดเด่นที่สุดในปัจจุบัน ในขณะที่มันมีความไร้ประสิทธิภาพ มันจะไม่หายไปในเร็ว ๆ นี้ ความเสถียรของการออกแบบเป็นที่นิยมในชุมชนงานอดิเรกและแม้แต่เฮลิคอปเตอร์ทหารและกู้ภัยจำนวนมากจนถึงปัจจุบัน ถ้าคุณกำลังออกแบบเฮลิคอปเตอร์คุณจะเลือกแบบไหน?


ดูวิดีโอ: Bell 212 Twin Huey engine start and take off from Karres Heli Austria base (พฤศจิกายน 2021).