Jak pilot vrtulníku provede přistání s automatickou rotací?

Budu předpokládat, že do “ critical „, máte na mysli přežít. Budu také předpokládat, že k poruše motoru dojde ve výšce, která vás zabije.

Nejedná se o tolik kritické kroky, jsou to kritické výsledky. Nejkritičtějším výsledkem je zachování nebo obnovení otáček rotoru. Jaké kroky jsou k tomu nutné, budou záviset na tom, co letadlo dělá, když motor skončí, a v menší míře na typu vrtulníku. Zobecním to pro “ průměrný “ vrtulník v přímém a vodorovném letu.

Okamžitá akce, která se provádí do každého od nejranějších hodin jako student má snížit kolektiv. To má tři účinky. Odstraňuje kladné stoupání lopatek, které odstraňuje většinu odporu, srovnává vektor tahu rotoru s osou otáčení rotoru, proto nepoužívá energii rotoru k ničemu kromě zdvihu a způsobuje, že spojka odpojí rotor od motoru, což umožňuje volnoběh. Od tohoto bodu směřujete zpět k Zemi.

Druhou okamžitou akcí současně se snížením kolektivu (za předpokladu letu vpřed) je zatáhnout za cyklický vzplanutí. Tím se načte disk, který způsobí, že “ kužel “ nahoru, což zmenší průměr disku. Proto se těžiště disku pohybuje dovnitř a v důsledku zachování momentu hybnosti se otáčky rotoru zvyšují. Z poměrně složitých důvodů se nos helikoptéry také skloní, když je kolektiv spuštěn, takže tahání vzad počítá s touto tendencí.

Třetí okamžitou akcí je sešlápnutí pedálu na opačné straně, než je rotace čepelí. Pokud se lopatky otáčejí proti směru hodinových ručiček (doleva, jak to vidí pilot), sešlápněte pravý pedál, abyste snížili tah vytvářený ocasním rotorem, který již nebrání vybočení způsobenému odporem poháněného rotoru. To je méně kritické než u prvních dvou, ai když to může být nebezpečné a dostat vás do nepohodlného postoje, je obvykle možné se vzpamatovat z okamžitého sešlápnutí pedálu. Pokud máte otáčky rotoru, můžete to vyřešit.

Nyní jste úspěšně zadali autorotaci. Odtud letíte víceméně normálně k dalšímu kritickému bodu, který je asi 50 „nad zemí .

To, co jste udělali, je zajistit, aby rotor měl létající otáčky za minutu a aby jste řídili energii obchodováním potenciální energie (výšky) s kinetickou energií (otáčky rotoru). Převod se provádí proudem vzduchu který nyní vychází zpod disku a “ pohání “ rotor k udržení otáček. Stoupání je neutrální, nebo dokonce záporné, ale, relativní proudění vzduchu je nyní nahoru skrz disk, a proto lopatky mají pozitivní úhel náběhu a generují určitý zdvih. zastaví padání vrtulníku. V důsledku generování tohoto vztlaku se vytváří určitý odpor, ale lze jej snadno překonat silou, která nyní hýbe rotorem z tohoto vzhůru proudícího vzduchu.

Jak dlouho jak sestupujete, dojde ke konverzi a vaše RPM budou zachovány. Ovládací prvky jsou upraveny tak, aby při úplném snížení kolektivu zůstaly otáčky v normálním rozsahu. Někdy to musíte trochu vylepšit s malým množstvím kolektivu, světlic a zatáček, ale obecně prostě letíte směrem k místu přistání. Povolený rozsah otáček je větší při autorotaci. Například (a z paměti) má R22 rozsah 97–103% při normálním letu a 90–110% při autorotaci.

Nyní sestupujete s vysokou rychlostí klesání a obvykle významnou rychlost vpřed.Abyste dosáhli bezpečného příjezdu, musíte oba omezit. K tomu existují tři další kritické kroky.

Počínaje přibližně 50 stop (v závislosti na mnoha faktorech, ale pojďme se držet průměrného vrtulníku, který vstoupil do autorotace z roviny a úrovně s významnou nadmořskou výškou), vzplanete letounem zatažením za cyklické. To okamžitě začne letadlo zpomalovat. Také začne zvyšovat otáčky (nyní převádíte rychlost na kinetickou energii rotoru).

Zároveň , zvýšíte kolektiv, abyste snížili rychlost klesání zvýšením generovaného zdvihu. Tím se rychle zvýší odpor, ale nyní energie potřebná k udržení otáček vychází ze světlice, která mění rychlost na otáčky. Musíte také dát do pedálem, aby se letadlo nezaklonilo, jak se zvyšuje odpor na rotoru.

Pokud získáte správný vstup a vaše světlice sníží rychlost a rychlost sestupu na něco, co přežije, pak odejdete. zničit vrtulník a zlomit nějaké kosti, ale dorazit na 1 0 stop s rychlostí pouze 20 uzlů a rychlostí 150 stop za minutu a dostanete se z toho.

Pokud jste dobře vyškoleni a v praxi, pak bezpečně a hladce přistanete bez poškození stroje nebo lidé.

Stručně řečeno, kritické kroky:

Vstup. Páka dolů, cyklická záda, pedál dovnitř.

Příjezd. Cyklická záda, páka nahoru, pedál dovnitř.

Komentáře

• Pokud jsme ‚ pokouší se laikům vysvětlit věci, fráze jako “ vypustí kolektivní “ don ‚ neznamená to příliš mnoho.
• @Jamiec Díky. ‚ Provedl jsem několik úprav. ‚ uvítám další vstupy do “ jargonu „.
• Naopak jsem si myslel, že zbytek této odpovědi je stručný a srozumitelný.
• @ Simon …. to je přesně ten druh znalé odpovědi, v kterou jsem doufal … děkuji, pane. … miluji tento web …..
• @ garyv440 Jste ‚ velmi vítáni.

Není to zamýšleno jako úplná odpověď, ale spíše jako komentář laického inženýra k připoutání k Simonovu velmi pěknému vysvětlení.

Když jsou v režimu sestupu s cyklickým klesáním, lopatky jsou v záporné výšce k obvyklému a proudění vzduchu jimi dodává energii (až do určité kontrolované meze), spíše než aby z nich energii přenášelo. Rotor se stává zásobníkem energie – „okřídlený setrvačník“. Mít rotor v maximálním povoleném počtu otáček v tomto režimu maximalizuje akumulovanou energii. Jakmile dosáhnete maximálních povolených otáček, lze lopatky ovládat tak, aby maximalizovaly klesající odpor, při zachování rychlosti otáčení – rotor je podobný velké ploché desce. stroj nyní klesne na konečnou rychlost * pro maximální kombinaci odporu.

Když „vzplanete“ a zvednete kolektiv, rozteč lopatek se opět stane kladnou a máte znovu napájen helikoptéra. ALE je poháněn setrvačnou energií uloženou v hmotě rotující lopatkové sestavy a budete ji využívat extrémně rychle – máte několik sekund letu, přičemž rychlost rotoru klesá jako energie je z toho převzato. Postup vzplanutí je navržen tak, aby využíval rotačně akumulovanou energii způsobem, který optimalizuje přechod z rychlostí před vzplanutím na rychlosti vzplanutí.

* Rychlost terminálu s automatickým otáčením:

Mám to nebylo prozkoumáno, takže mohou existovat důvody, že je to špatné, ale na základě mnoha dalších scénářů pro blufující padající objekty se zdá pravděpodobné, že míra pádu bude blízká tomu, co předpovídá klasická rovnice tažení, takže je definován pokles tahu rotoru nebo hmotnost stroje autor

$$ \ frac {1} {2} \ rho C_d AV ^ 2 $$

kde

• $ \ rho = $ air hustota ($ 1,2 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ blízko hladiny moře)
• $ A = $ oblast ($ \ mathrm {m} ^ 2 $)
• $ V = $ velocity ($ \ mathrm {m / s} $)
• $ C_d = $ drag koeficient relativně k ploché desce, řekněme 0,8 v tomto případě

Proto $ \ mathrm {mass} \ cdot g = 0,6 \ cdot 0,8 \ cdot A \ cdot V ^ 2 $

a rychlost terminálu

$$ V _ {\ mathrm {terminál}} = \ sqrt {\ frac {\ mathrm {mass} \ cdot 9.8} {A / 2}} $$

Rychlost automatického otáčení terminálu v $ \ mathrm {m / s} $ je pak

$$ \ sqrt {\ frac {20 \ cdot \ mathrm {mass_ {brut}}} {A _ {\ mathrm {rotor \ disk}}}} $$

I když se jedná o odhad založený na řadě předpokladů, obecný princip poskytuje uspokojivě dobré, i když přibližné výsledky pro objekty tak rozmanité, jako jsou pole, myši, bowlingové koule, parašutisté a nákladní padáky. (U kapek deště funguje pouze tehdy, když si uvědomíte, že při konečné rychlosti obecně padají jako zploštělý tvar disku.)

Příklad:

Robinson R22 Beta II , celková hmotnost 620 kg, poloměr rotoru 151 palců. Použijte plochu rotoru a disku 600 kg a 46 metrů čtverečních:

$$ V_t = \ sqrt {\ frac {20 \ cdot 600} {46}} = 16 \ \ mathrm {m / s} = 58 \ \ mathrm {km / h} $$

Při pohledu dále …

Vidím, že jsem neměl začít tento. Fascinující. Čas stravování.
Ukázalo se, že výše uvedený vzorec poskytuje poněkud vysokou rychlost automatického otáčení, což je dobré. Pravděpodobně o 50% + vyšší než ve skutečnosti. Možná kvůli zvednutí z disku při klouzavém letu dopředu.

1 000 stop za minutu $ \ přibližně 5 \ \ mathrm {m / s} $. Různé stránky zmiňují údaje o sestupu s automatickým otáčením od 1 300 do 1 800 fpm.

Kalkulačka související s automatickým otáčením a mnohem více – skvělých . Zahrnuje komentáře –

• Rotor ve svislé autorotaci má stejný odpor jako padák stejného průměru. Tato rychlost sestupu je také přibližně dvojnásobkem rychlosti vyvolané vznášením.

• 2500 ft / min je rozumná horní hranice pro větší vrtulníky, tj. 13 m / s

• Poměr $ t / k $, což je čas v sekundách, po který může rotor zvednout vrtulník, když se motor zastaví. Jedná se o poměr $ J \ cdot \ Omega ^ 2 $ dělený čtyřnásobkem síly požadované při přechodu myší. (4 pochází ze skutečnosti, že lze použít pouze polovinu kinetické energie uložené v systému rotoru). Prouty používá složitější vzorec, který zohledňuje $ C_l $ a $ C_d $ rotorového systému, ale pokud použijete rovnici [$ \ mathrm {Power \ OGE} = (61 \ cdot10 ^ {- 3} / Dia_ {rot }) \ cdot \ sqrt {m ^ 3 / ro}) $ vše v metrice (s $ ro = 1,225 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ na hladině moře), a vydělte získanou hodnotu par 0,84 (pro TR energie a ztráty přenosu) a připojte tuto hodnotu do výpočtu t / k, funguje to …

  Takže $ t / k = \ frac {J \ cdot \ Omega ^ 2} {4 \ cdot \ mathrm {Power \ OGE}} $ během několika sekund.

  $ t / k $ Robinson R22 je 0,8 (příliš nízko, souhlasím), a prakticky chcete $ t / k $ přibližně 1,2 až 1,7 s, což je zhruba dvojnásobek Robinsona.

• Vrtulník UltraSport-254 má extrémně nízké zatížení disku a rychlost klesání autorotace 900 ft / min. uvedl, že při autorotaci může přistát, poté se zvednout a znovu přistát pouze pomocí setrvačnosti v rotorech. Osprey V-22 má extrémně vysoké zatížení disku. Zkušební údaje naznačují, že letadlo by mělo dopadat na zem rychlostí klesání asi 3 700 ft / min.

Diskuse Robinson R22 – informativní. Komentáře k automatické rotaci a mnoho dalšího.

• Díky své nízké hmotnosti a nízkému setrvačnému rotorovému systému R22 neodpouští pilotní chyby ani pomalost. Po skutečné nebo simulované poruše motoru budete mít s instruktorem 1,6 sekundy na snížení kolektivu a zadání autorotace. Jakékoli zpoždění delší než 1,6 sekundy bude fatální, protože rychlost rotoru, jakmile se sníží pod 80 procent, nelze obnovit. 🙁
  

  ---

The Art of Autorotation
Mimořádně dobrý výukový program pro automatickou rotaci a diskuse s počet ukazatelů na tajemné znalosti.

Video – R22 {téměř} přistání s nulovou rychlostí automatického otáčení Komentáře uživatelů užitečné.

Ceník R22 – jen pro zajímavost

Komentáře

• Děkuji za vaši odpověď a zejména za informační odkazy. Také mi připadá zajímavé a zvědavé, že R22 má pověst nemilosrdného vrtulníku, přesto se zdá, že mnoho škol pro letecký výcvik, které jsem zkoumal, nabízí R22 jako svoji cenově dostupný model pro trénování. –
• @ garyv440 Jsou levné (relativně). Měl jsem celkem eden let jako úvod do plavidla celkem