Hvordan udfører en helikopterpilot en automatisk rotationslanding?

Jeg antager, at ved ” kritisk “, du mener overlevende. Jeg antager også, at motorfejl opstår i en højde, der vil dræbe dig.

Det er ikke så meget kritiske trin, det er kritiske resultater. Det mest kritiske resultat er at bevare eller genvinde rotor-omdrejningstal. Hvilke trin der er nødvendige for at gøre dette, afhænger af, hvad flyet laver, når motoren stopper, og i mindre grad helikoptertypen. Jeg vil generalisere for en ” gennemsnit ” helikopter i lige og plan flyvning.

Den øjeblikkelige handling, der er boret ind i alle fra de allerførste timer som studerende er at sænke kollektivet. At gøre dette har tre effekter. Det fjerner den positive stigning fra knivene, som fjerner det meste af trækket, det justerer rotorens stødvektor med rotorens akse, og bruger derfor ikke rotorenergi til andet end løft, og det får en kobling til at frigøre rotoren fra motoren, så den til frihjul. Fra dette punkt og fremad er du på vej tilbage mod jorden.

Den anden øjeblikkelige handling på samme tid som at sænke kollektivet (forudsat at flyve fremad) er at trække tilbage på det cykliske for at blusse. Dette indlæser disken, som får den til at div ” kegle ” opad, hvilket reducerer diskens diameter. Derfor bevæges skivens tyngdepunkt indad, og på grund af bevarelsen af vinkelmomentet øges rotorens omdrejningstal. Af ganske komplekse grunde vil helikopternes næse også lægge sig ned, når kollektivet sænkes, så træk tællere tilbage, som har tendens.

Den tredje øjeblikkelige handling er at skubbe pedalen ind på den modsatte side til rotation. af knivene. Hvis bladene roterer mod uret (mod venstre, som piloten ser det), skubber du højre pedal ind for at reducere det tryk, der frembringes af halerotoren, som ikke længere modvirker kæben forårsaget af træk fra den roterende motor. Dette er mindre kritisk end de to første, og selvom det kan være farligt og bringe dig i en ubehagelig holdning, er det normalt muligt at komme sig fra ikke at skubbe pedalen ind med det samme. Hvis du har rotor-omdrejningstal, kan du ordne det.

Nu har du med succes indtastet autorotation. Herfra skal du flyve mere eller mindre normalt til det næste kritiske punkt, der er ca. 50 “fra jorden .

Hvad du har gjort er at sikre, at rotoren har flyvende omdrejningstal, og at du styrer energi ved at handle potentiel energi (højde) for kinetisk energi (rotor omdrejningstal). Konverteringen sker ved hjælp af luftstrømmen som nu kommer fra under disken og ” driver ” rotoren for at opretholde omdrejningstal. Tonehøjden er neutral eller måske endda negativ, men den relative luftstrøm er nu opad gennem skiven, og derfor har knivene en positiv angrebsvinkel og genererer noget løft. Dette forhindrer helikopteren i at falde. Der genereres en del træk som en konsekvens af at generere denne lift, men den overvindes let af den kraft, som nu driver rotoren fra den opadgående luftstrøm.

Så længe når du falder ned, sker denne konvertering, og din RPM opretholdes. Kontrollerne er rigget således, at med kollektivet helt nede, forbliver RPM i det normale interval. Nogle gange er du nødt til at tilpasse det lidt med små mængder kollektive, blusser og sving, men generelt flyver du bare mod din landingsplads. Det tilladte RPM-område er større i autorotation. For eksempel (og fra hukommelsen) har R22 et interval på 97-103% i normal flyvning og 90-110% i autorotation.

Du falder nu ned med en høj nedstigningshastighed og normalt, signifikant fremadgående hastighed.Du skal reducere begge disse for at komme til en sikker ankomst. For at gøre dette er der tre mere kritiske trin.

Starter ved ca. 50 fod (afhængigt af mange faktorer, men lad os holde fast i den gennemsnitlige helikopter, der kom ind i autorotation fra lige og niveau med betydelig højde), du blusser flyet ved at trække tilbage på det cykliske. Dette vil straks begynde at bremse flyet. Det vil også begynde at øge RPM (du konverterer nu hastighed til rotor kinetisk energi).

På samme tid , øger du kollektivt for at reducere nedstigningshastigheden ved at øge den genererede løft. Dette vil hurtigt øge træk, men nu kommer den nødvendige energi til at opretholde omdrejningstallet fra flammen, der omdanner hastighed til omdrejningstal. Du skal også sætte pedal for at stoppe flyet fra at gabe, når trækket øges på rotoren.

Hvis du får adgangen rigtigt, og din blænding reducerer hastigheden og nedstigningshastigheden til noget, der er overlevende, så vil du gå væk. ødelægge helikopteren og knække nogle knogler, men nå frem til 1 0 fod med kun 20 knob og 150 fod pr. Minut, og du kommer væk med det.

Hvis du er veluddannet og i praksis, lander du sikkert og glat uden skader på maskinen eller mennesker.

Sammenfattende vigtige trin:

Indgang. Løft ned, cyklisk ryg, pedal ind.

Ankomst. Cyklisk tilbage, løft op, pedal ind.

Kommentarer

• Hvis vi ‘ forsøger at forklare ting til lægmanden, sætninger som ” dump det kollektive ” don ‘ t betyder for meget.
• @Jamiec Tak. Jeg ‘ har foretaget nogle ændringer. Jeg ‘ glæder mig over flere input til ” jargon “.
• Tværtimod, jeg troede, at resten af dette svar var kortfattet og forståeligt.
• @ Simon …. dette er nøjagtigt den slags kyndige svar, jeg håbede på … tak sir. … Jeg elsker dette sted …..
• @ garyv440 Du ‘ er meget velkommen.

Dette er ikke beregnet til at være noget som et fuldt svar, men snarere kommenterer en lægtekniker for at tackle Simons meget flinke forklaring.

Når de er i nedstigningstilstand med cyklisk nedad, er bladene i negativ stigning til det sædvanlige, og luftstrømmen gennem dem tilføjer energi til dem (op til en eller anden kontrolleret grænse) snarere end at overføre energi fra dem. Rotoren bliver et energilager – et “vinget svinghjul.” At have rotoren ved maksimalt tilladte omdrejningstal i denne tilstand maksimerer lagret energi. Når du når den maksimalt tilladte omdrejningstal, kan knivene betjenes for at maksimere faldende træk, forudsat at rotationshastigheden opretholdes – rotoren er beslægtet med en stor flad plade. maskinen falder nu med terminalhastighed * for den maksimale trækkombination.

Når du “blusser” og hæver kollektivet, bliver bladhældningen igen positiv, og du har igen en powered helikopter. MEN den drives af den inerti-energi, der er lagret i massen af den roterende klingeenhed, og du vil bruge den op ekstremt hurtigt – du har et par sekunders flyvetid, hvor rotorhastigheden falder som energi er taget fra det. Flare-proceduren er designet til at bruge den roterende lagrede energi på en måde, der optimerer overgangen fra pre-flare-hastigheder til post-flare-hastigheder.

* Automatisk rotationshastighed:

Jeg har ikke undersøgt dette, så der kan være grunde til, at det er forkert, men baseret på mange andre scenarier for bluffende objekter synes det sandsynligt, at faldhastighed vil være tæt på det, der forudsiges af den klassiske trækligning, så rotorfaldende træk eller maskinmasse defineres af

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

hvor

• $ \ rho = $ air tæthed ($ 1,2 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ nær havets overflade)
• $ A = $ areal ($ \ mathrm {m} ^ 2 $)
• $ V = $ hastighed ($ \ mathrm {m / s} $)
• $ C_d = $ trækkoefficient i forhold til flad plade, siger 0,8 i dette tilfælde

Derfor $ \ mathrm {mass} \ cdot g = 0.6 \ cdot 0.8 \ cdot A \ cdot V ^ 2 $

og terminalhastighed

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

Terminalens automatiske rotationshastighed i $ \ mathrm {m / s} $ er derefter

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

Selv om dette er et skøn baseret på en række antagelser, giver det generelle princip tilfredsstillende gode, omend omtrentlige resultater for objekter, der er så forskellige som mark, mus, bowlingkugler, faldskærmsudspringere og fragt faldskærme. (Det fungerer kun for regndråber, når du indser, at de generelt falder som en flad disklignende form, når de er i terminalhastighed.)

Eksempel:

Robinson R22 Beta II , 620 kg bruttovægt, 151 tommer rotorradius. Brug 600 kg og 46 kvadratmeter rotordiskområde:

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

Ser jeg længere …

Jeg kan se, at jeg ikke skulle have startet det her. Spændende. Tid til at spise.
Ovenstående formel viser sig at give en noget høj automatisk rotationshastighed, hvilket er godt. Sandsynligvis 50% + højere end faktisk. Muligvis på grund af løft fra skiven i fremadgående svæveflyvning.

1.000 fod pr. minut $ \ ca. 5 \ \ mathrm {m / s} $. Forskellige sider nævner automatisk roterende nedstigningstal på 1.300 til 1.800 fpm.

Auto-rotation relateret lommeregner og MYE MEGET mere – superb . Inkluderer kommentarer –

• En rotor i lodret autorotation har samme modstand som en faldskærm med samme diameter. Denne nedstigningshastighed er også cirka det dobbelte af svævningsinduceret hastighed.

• 2500 ft / min er en rimelig øvre grænse for større helikoptere, dvs. 13 m / s

• Forholdet mellem $ t / k $, hvilket er tiden i sekunder, som en rotor kan løfte hakken, når motoren stopper. Det er forholdet mellem $ J \ cdot \ Omega ^ 2 $ divideret med 4 gange den krævede effekt i svævningen. (De 4 stammer fra det faktum, at man kun kan bruge halvdelen af den kinetiske energi, der er lagret i rotorsystemet). Prouty bruger en mere kompleks formel, der tager højde for $ C_l $ og $ C_d $ for rotorsystemet, men hvis du bruger ligningen [$ \ mathrm {Power \ OGE} = (61 \ cdot10 ^ {- 3} / Dia_ {rot }) \ cdot \ sqrt {m ^ 3 / ro}) $ alt i metrisk (med $ ro = 1.225 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ ved havoverfladen], og divider den opnåede værdi par 0,84 (for TR strøm og transmissionstab), og sæt denne værdi i t / k-beregningen, den fungerer …

  Så $ t / k = \ frac {J \ cdot \ Omega ^ 2} {4 \ cdot \ mathrm {Power \ OGE}} $ i sekunder.

  $ t / k $ for Robinson R22 er 0,8 (alt for lav er jeg enig), og praktisk talt vil du have $ t / k $ omkring 1,2 til 1,7 sek, så omtrent dobbelt så stor som Robinson.

• UltraSport-254 helikopteren har en ekstremt lav diskindlæsning og en autorotationshastighed på 900 ft / min. Det er sagde, at den ved autorotation kan lande, derefter løftes og landes igen ved kun at bruge inertien i rotorerne. Osprey V-22 har en ekstrem høj diskbelastning. Testdataene indikerer, at flyet ville påvirke jorden med en nedstigningshastighed 3700 ft / min.

Robinson R22 diskussion – informativ. Kommentarer til automatisk rotation og meget mere.

• På grund af dens lave vægt og lave inerti-rotorsystem tilgiver R22 ikke pilotfejl eller træghed. Efter en motorfejl, reel eller simuleret, har du og instruktøren 1,6 sekunder til at sænke kollektivet og gå ind i en autorotation. Enhver forsinkelse ud over 1,6 sekunder vil være fatalt, da rotorhastigheden, når den er henfaldet under 80 procent, ikke kan genoprettes. 🙁
  

  ---

The Art of Autorotation
Ekstremt god auto-rotation tutorial og diskussion med en antal pointer til uforståelig viden.

Video – R22 {næsten} landingshastighed uden nul lufthastighed Brugerkommentarer nyttige.

R22-prisliste – bare for interesse

Kommentarer

• Tak for dit svar og især for de informative links. Jeg finder det også interessant og nysgerrig, at R22 har ry som en utilgivende helikopter, men alligevel synes mange af flyveinstruktionsskoler, jeg har undersøgt, at tilbyde R22 som deres mest overkommelig model at træne i. –
• @ garyv440 De er billige (relativt). Jeg ‘ har haft i alt en flyvning som en introduktion til håndværket med et par sekunder ad gangen hænder n med en svævende instruktør, der ser på de dobbelte kontroller. Han påpegede ikke (ikke alt for overraskende), at han havde 1,6 sekunder til at gå ind i autorotation efter motorfejl, eller du kan aldrig. [!!!] For årtier siden havde vi en hjortefangst- og skydeperiode af national galskab. Det gjorde alle, der kunne jage hjorte med koptere. På et år mistede vi 30% af vores roterende vingebase i ulykker! [!!!]. Den største tabte enkelt type var ingen overraskelse R22. Mens folk skyder og lever …
• … netværksdyr fra koptere og endda (virkelig!) At hoppe på rådyr fra koptere overalt i vores høje landstab var uundgåelige. Hjortepriserne var så gode, at det ulige skudhul også opstod. Senere ringede en af Robinson-brødrene for at se, hvad i helvede vi lavede. Konklusion – konsekvent at blive fløjet uden for konvolutten for at maksimere resultaterne. Tab er meget lavere i disse dage :-).
• Some af brugerkommentarerne er nyttige. Mange er ikke, og meget er forkert.For eksempel er det perfekt muligt og sikkert at sænke lodret ned. Du har kun brug for lufthastighed i bunden for at opblussen kan gemme energi i rotoren, så det kollektive træk reducerer ROD. det ‘ er endda muligt at komme ned bagud, hvilket føles ekstremt ubehageligt. Så længe du har flyvende omdrejningstal og fremadgående hastighed > ca. 35 kts til blusset i bunden, er du ‘ OK. youtube.com/…