Come fa un pilota di elicottero a eseguire un atterraggio con rotazione automatica?

Lo presumo per ” critical “, intendi sopravvivibile. Assumerò anche che il guasto al motore si verifichi ad unaltezza che ti ucciderà.

Non sono tanto i passaggi critici, ma i risultati critici. Il risultato più critico è preservare, o riguadagnare, il regime del rotore. Quali passaggi sono necessari per farlo dipenderà da ciò che laereo sta facendo quando il motore si spegne e, in misura minore, dal tipo di elicottero. Generalizzerò per un ” ” elicottero medio in volo rettilineo e livellato.

Lazione immediata che viene perforata in tutti fin dalle prime ore da studente è abbassare il collettivo. Questa operazione ha tre effetti. Rimuove il passo positivo dalle pale che rimuove la maggior parte della resistenza, allinea il vettore di spinta del rotore con lasse di rotazione del rotore quindi non utilizza lenergia del rotore per nulla tranne che per il sollevamento e fa sì che una frizione disinnesti il rotore dal motore permettendolo a ruota libera. Da questo punto in poi, stai tornando verso la Terra.

La seconda azione immediata, contemporaneamente allabbassamento del collettivo (ipotizzando il volo in avanti), è tirare indietro il ciclico per flare. Questo carica il disco che fa sì che si ” cono ” verso lalto, riducendo il diametro del disco. Pertanto, il centro di gravità del disco si sposta verso linterno e, a causa della conservazione del momento angolare, il numero di giri del rotore aumenta. Per ragioni piuttosto complesse, anche il muso dellelicottero si abbasserà quando il collettivo viene abbassato, quindi tirare indietro contrasta tale tendenza.

La terza azione immediata è premere il pedale sul lato opposto alla rotazione delle lame. Se le pale ruotano in senso antiorario (a sinistra come la vede il pilota) si preme il pedale destro per ridurre la spinta prodotta dal rotore di coda che non contrasta più limbardata causata dalla resistenza del rotore alimentato. Questo è meno critico dei primi due e sebbene possa essere pericoloso e metterti in un atteggiamento scomodo, di solito è possibile riprendersi dal non premere immediatamente il pedale. Se hai il numero di giri del rotore, puoi risolverlo.

Ora sei entrato con successo nellautorotazione. Da qui, vola più o meno normalmente al prossimo punto critico che è a circa 50 “da terra .

Quello che hai fatto è assicurarti che il rotore abbia RPM di volo e che stai gestendo lenergia scambiando lenergia potenziale (altezza) per lenergia cinetica (RPM del rotore). La conversione viene eseguita dal flusso daria che ora proviene da sotto il disco e ” aziona ” il rotore per mantenere gli RPM. Il pitch è neutro, o forse anche negativo ma, il flusso daria relativo è ora verso lalto attraverso il disco e quindi le lame hanno un angolo di attacco positivo e generano una certa portanza. Questo arresta la caduta dellelicottero. Cè una certa resistenza generata come conseguenza della generazione di tale portanza, ma è facilmente superata dalla potenza che ora spinge il rotore da quel flusso daria verso lalto.

Finché mentre scendi, la conversione avverrà e il tuo RPM verrà mantenuto. I controlli sono regolati in modo tale che con il collettivo completamente abbassato, i giri al minuto rimarranno nella gamma normale. A volte devi modificarlo un po con piccole quantità di collettivi, razzi e virate ma in generale, voli semplicemente verso il tuo punto di atterraggio. Lintervallo di giri al minuto consentito è maggiore nellautorotazione. Ad esempio (e dalla memoria), lR22 ha un range del 97-103% in volo normale e del 90-110% in autorotazione.

Stai scendendo con un alto tasso di discesa e di solito, significativo velocità di avanzamento.È necessario ridurre entrambi per arrivare a un arrivo sicuro. Per fare ciò, ci sono altri tre passaggi critici.

A partire da circa 50 piedi (dipende da molti fattori, ma rimaniamo con lelicottero medio che è entrato in autorotazione da rettilineo e al livello con unaltitudine significativa), si accende il velivolo tirando indietro il ciclico. Questo inizierà immediatamente a rallentare il velivolo. Inizierà anche ad aumentare gli RPM (ora si sta convertendo la velocità in energia cinetica del rotore).

Allo stesso tempo , aumenti il collettivo per ridurre la velocità di discesa aumentando la portanza generata. Ciò aumenterà rapidamente la resistenza, ma ora lenergia necessaria per mantenere lRPM proviene dal flare che converte la velocità in RPM. Devi anche inserire pedale per impedire allaereo di imbardare allaumentare della resistenza aerodinamica sul rotore.

A patto di ottenere lingresso corretto e il tuo flare riduca la velocità e la velocità di discesa a qualcosa di sopravvissuto, allora te ne andrai. distruggi lelicottero e rompi alcune ossa, ma arriva a 1 0 piedi con una velocità di soli 20 nodi e 150 piedi al minuto e te la caverai.

Se sei ben addestrato e in pratica, atterrerai in modo sicuro e fluido senza danni alla macchina o persone.

In sintesi, passaggi critici:

Ingresso. Leva verso il basso, indietro ciclico, pedala.

Arrivo. Ciclico indietro, leva su, pedale.

Commenti

• Se ‘ sta cercando di spiegare le cose al profano, frasi come ” scarica il collettivo ” don ‘ non significa troppo.
• @Jamiec Grazie. Ho ‘ ho apportato alcune modifiche. ‘ gradirei ulteriori suggerimenti sul ” gergo “.
• Al contrario, ho pensato che il resto di questa risposta fosse conciso e comprensibile.
• @ Simon …. questo è esattamente il tipo di risposta consapevole che speravo … grazie signore. … Adoro questo sito …..
• @ garyv440 ‘ sei il benvenuto.

Questa non vuole essere qualcosa di simile a una risposta completa, ma piuttosto un commento di ingegneri laici per aggiungere alla simpatica spiegazione di Simon.

Quando in modalità discesa con abbassamento ciclico, le pale sono in inclinazione negativa rispetto al solito e il flusso daria attraverso di esse aggiunge energia ad esse (fino a un certo limite controllato) invece di trasferire energia da esse. Il rotore diventa un accumulatore di energia, un “volano alato”. Avere il rotore al massimo numero di giri consentito in questa modalità massimizza lenergia immagazzinata. Una volta raggiunto il numero di giri massimo consentito, le lame possono essere azionate per massimizzare la resistenza alla caduta, soggetto al mantenimento della velocità di rotazione: il rotore è simile a una grande piastra piatta. la macchina ora cadrà alla velocità terminale * per la combinazione di resistenza massima.

Quando “flare” e alzi il collettivo, il passo della lama diventa di nuovo positivo e hai di nuovo un motore elicottero. MA è alimentato dallenergia inerziale immagazzinata nella massa del gruppo lame rotanti e la utilizzerai estremamente velocemente: hai pochi secondi di volo, con la velocità del rotore che scende come energia è preso da esso. La procedura del flare è progettata per utilizzare lenergia rotazionale immagazzinata in un modo che ottimizza la transizione dalle velocità pre-torcia a velocità post-torcia.

* Velocità terminale di rotazione automatica:

Ho non è stato studiato, quindi potrebbero esserci ragioni per cui è sbagliato, ma sulla base di molti altri scenari per oggetti che cadono bluff sembra probabile che il tasso di caduta sarà vicino a quello previsto dalla classica equazione di resistenza, quindi la resistenza di caduta del rotore o la massa della macchina è definita di

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

dove

• $ \ rho = $ air densità ($ 1.2 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ vicino al livello del mare)
• $ A = $ area ($ \ mathrm {m} ^ 2 $)
• $ V = $ velocity ($ \ mathrm {m / s} $)
• $ C_d = $ coefficiente di resistenza relativa alla piastra piana, diciamo 0,8 in questo caso

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

e velocità terminale

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

La velocità di rotazione automatica del terminale in $ \ mathrm {m / s} $ è quindi

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

Sebbene questa sia una stima basata su una serie di presupposti, il principio generale fornisce risultati soddisfacentemente buoni anche se approssimativi per oggetti diversi come campi, topi, palle da bowling, paracadutisti e paracadute da carico. (Funziona solo per le gocce di pioggia quando ti rendi conto che generalmente cadono come un disco appiattito come una forma quando sono a velocità terminale.)

Esempio:

Robinson R22 Beta II , peso lordo di 620 kg, raggio del rotore di 151 pollici. Utilizza 600 kg e unarea disco rotore di 46 metri quadrati:

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

Guardando oltre …

Vedo che non avrei dovuto iniziare Questo. Affascinante. Mangiare tempo.
La formula sopra si rivela fornire una velocità di rotazione automatica piuttosto elevata, il che è positivo. Probabilmente il 50% in più rispetto al reale. Forse a causa del sollevamento dal disco durante il volo planato in avanti.

1.000 piedi al minuto $ \ approx 5 \ \ mathrm {m / s} $. Diverse pagine menzionano cifre di discesa con rotazione automatica comprese tra 1.300 e 1.800 fpm.

Calcolatrice relativa alla rotazione automatica e MOLTO MOLTO altro – superbo . Include commenti –

• Un rotore in autorotazione verticale ha la stessa resistenza di un paracadute dello stesso diametro. Questa velocità di discesa è anche circa il doppio della velocità indotta dal volo stazionario.

• 2500 piedi / min è un limite superiore ragionevole per elicotteri più grandi, cioè 13 m / s

• Il rapporto $ t / k $, che è il tempo in secondi durante il quale un rotore può sollevare il chopper quando il motore si ferma. È il rapporto tra $ J \ cdot \ Omega ^ 2 $ diviso per 4 volte la potenza richiesta in hover. (Il 4 deriva dal fatto che si può utilizzare solo la metà dellenergia cinetica immagazzinata nel sistema del rotore). Prouty utilizza una formula più complessa che tiene conto di $ C_l $ e $ C_d $ del sistema del rotore, ma se usi lequazione [$ \ mathrm {Power \ OGE} = (61 \ cdot10 ^ {- 3} / Dia_ {rot }) \ cdot \ sqrt {m ^ 3 / ro}) $ tutto in metrica (con $ ro = 1.225 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ a livello del mare], e dividere il valore ottenuto per 0,84 (per TR potenza e perdite di trasmissione) e collega questo valore al calcolo t / k, funziona …

  Quindi $ t / k = \ frac {J \ cdot \ Omega ^ 2} {4 \ cdot \ mathrm {Power \ OGE}} $ in secondi.

  Il $ t / k $ del Robinson R22 è 0,8 (troppo basso sono daccordo), e praticamente, vuoi $ t / k $ da 1,2 a 1,7 secondi, quindi circa il doppio del Robinson.

• Lelicottero UltraSport-254 ha un carico del disco estremamente basso e una velocità di discesa di autorotazione di 900 piedi / min. ha detto che in autorotazione può atterrare, quindi decollare e ri-atterrare utilizzando solo linerzia dei rotori. LOsprey V-22 ha un carico del disco estremamente elevato. I dati del test indicano che laereo avrebbe urtato il suolo a una velocità di discesa di circa 3700 piedi / min.

Discussione su Robinson R22 – informativo. Commenti sulla rotazione automatica e molto altro ancora.

• Grazie al suo sistema di rotore leggero e a bassa inerzia, lR22 non perdona lerrore o la lentezza del pilota. Dopo un guasto al motore, reale o simulato, tu e listruttore avrete 1,6 secondi per abbassare il collettivo ed entrare in unautorotazione. Qualsiasi ritardo oltre 1,6 secondi sarà fatale poiché la velocità del rotore, una volta decaduta al di sotto dell80%, non può essere ripristinata. 🙁
  

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The Art of Autorotation
Esercitazione di rotazione automatica estremamente buona e discussione con un numero di puntatori alla conoscenza arcana.

Video – R22 {quasi} atterraggio con autorotazione a velocità relativa zero Commenti degli utenti utili.

Listino prezzi R22 – solo per interesse

Commenti

• Grazie per la tua risposta e soprattutto per i link informativi. Trovo anche interessante e curioso che lR22 abbia la reputazione di un elicottero spietato, eppure molte delle scuole di istruzione di volo che ho ricercato sembrano offrire lR22 come il massimo modello conveniente in cui addestrarsi. –
• @ garyv440 Sono a basso costo (relativamente). ‘ ho avuto un totale di un volo come introduzione al velivolo con pochi secondi alla volta mani n con un istruttore in bilico che osserva i doppi comandi. Non ha sottolineato (non troppo sorprendentemente) che aveva 1,6 secondi per inserire la rotazione automatica dopo un guasto al motore o non puoi mai farlo. [!!!] Decenni fa abbiamo avuto un periodo di follia nazionale per catturare e cacciare cervi. Tutti quelli che potevano inseguire i cervi con gli elicotteri lo fecero. In un anno abbiamo perso il 30% della nostra base ad ala rotante a causa di incidenti! [!!!]. Il più grande singolo tipo perso è stato, nessuna sorpresa, gli R22. Con la gente che sparava e viveva …
• … catturare cervi dagli elicotteri e persino (davvero!) Saltare sui cervi dagli elicotteri in tutto il nostro paese erano inevitabili le perdite. I prezzi dei cervi erano così buoni che si è verificato anche lo strano foro di proiettile. Ultimamente uno dei fratelli Robinson ha chiamato per vedere cosa diavolo stavamo facendo. Conclusione: essere costantemente volato fuori dalla busta per massimizzare i risultati. Le perdite sono molto più basse in questi giorni :-).
• Some dei commenti degli utenti sono utili. Molti non lo sono e molti sbagliano.Ad esempio, è perfettamente possibile e sicuro scendere verticalmente. Hai solo bisogno della velocità in basso per il flare per immagazzinare energia nel rotore per la trazione collettiva per ridurre ROD. ‘ è persino possibile scendere allindietro, il che è estremamente scomodo. Finché hai RPM di volo e velocità di avanzamento > di circa 35 nodi per il chiarore in basso, ‘ sei OK. youtube.com/…