Hvordan utfører en helikopterpilot en automatisk rotasjonslanding?

Jeg kommer til å anta at ved å » kritisk «, du mener overlevende. Jeg vil også anta at motorfeilen oppstår i en høyde som vil drepe deg.

Det er ikke så mye kritiske trinn, det er kritiske utfall. Det mest kritiske resultatet er å bevare eller gjenvinne rotor-turtallet. Hvilke trinn som er nødvendige for å gjøre dette, vil avhenge av hva flyet gjør når motoren slutter, og i mindre grad typen av helikopteret. Jeg vil generalisere for et » gjennomsnitt » helikopter i rett og jevnflyging.

Den umiddelbare handlingen som blir boret inn i alle fra de aller tidligste timene som student er å senke kollektivet. Å gjøre dette har tre effekter. Den fjerner den positive stigningen fra bladene som fjerner det meste av motstanden, den justerer rotorens skyvevektor med rotorens akse, og bruker ikke rotorenergi til noe annet enn løft, og det får en kobling til å koble rotoren fra motoren slik at den til frihjul. Fra dette punktet og fremover er du på vei tilbake mot jorden.

Den andre umiddelbare handlingen samtidig med å senke kollektivet (forutsatt at flyet forover) er å trekke tilbake på det sykliske for å blusse. Dette laster platen som får den til » konus » oppover, noe som reduserer platediameteren. Derfor beveger skivens tyngdepunkt seg innover, og på grunn av bevaring av vinkelmoment øker rotorens turtall. Av ganske kompliserte grunner vil helikopterets nese også slå seg ned når kollektivet senkes, slik at du trekker tellerne tilbake.

Den tredje umiddelbare handlingen er å skyve inn pedalen på motsatt side til rotasjonen. av bladene. Hvis bladene roterer mot klokken (til venstre slik piloten ser det), skyver du inn høyre pedal for å redusere skyvekraften som produseres av halerotoren som ikke lenger motvirker kjevelen forårsaket av motstanden fra den drevne rotoren. Dette er mindre kritisk enn de to første, og selv om det kan være farlig og få deg til en ubehagelig holdning, er det vanligvis mulig å komme seg fra å ikke skyve pedalen inn umiddelbart. Hvis du har rotor RPM, kan du ordne det.

Nå har du angitt autorotasjon. Herfra flyr du mer eller mindre normalt til neste kritiske punkt som er omtrent 50 «fra bakken .

Det du har gjort er å sikre at rotoren har flygende RPM og at du styrer energi ved å handle potensiell energi (høyde) for kinetisk energi (rotor RPM). Konverteringen gjøres av luftstrømmen som nå kommer under platen og » driver » rotoren for å opprettholde RPM. Tonhøyde er nøytral, eller kanskje til og med negativ, men den relative luftstrømmen er nå oppover gjennom skiven, og derfor har bladene en positiv angrepsvinkel og genererer litt løft. Dette stopper helikopteret fra å falle. Det genereres noe motstand som en konsekvens av å generere heisen, men den blir lett overvunnet av kraften som nå driver rotoren fra den oppadgående luftstrømmen.

Så lenge når du synker ned, vil konverteringen skje, og RPM vil opprettholdes. Kontrollene er rigget slik at når kollektivet er helt nede, vil RPM forbli i det normale området. Noen ganger må du tilpasse det litt med små mengder kollektive, bluss og svinger, men generelt sett flyr du bare mot landingsstedet ditt. Det tillatte RPM-området er større i autorotasjon. For eksempel (og fra hukommelsen) har R22 et område på 97-103% i normalflyging og 90-110% i autorotasjon.

Du går nå ned med høy nedstigningsgrad og er vanligvis betydelig fremoverhastighet.Du må redusere begge disse for å komme til en sikker ankomst. For å gjøre dette er det tre viktige trinn.

Fra omtrent 50 fot (avhengig av mange faktorer, men la oss holde oss til det gjennomsnittlige helikopteret som kom inn i autorotasjon fra rett og nivå med betydelig høyde), du blusser flyet ved å trekke tilbake på det sykliske. Dette vil umiddelbart begynne å redusere flyet. Det vil også begynne å øke RPM (du konverterer nå hastighet til rotor kinetisk energi).

Samtidig øker du kollektivt for å redusere nedstigningshastigheten ved å øke den genererte heisen. Dette vil raskt øke motstanden, men nå kommer energien som trengs for å opprettholde RPM fra fakkelen som omdanner hastighet til RPM. Du må også sette inn pedal for å stoppe flyet fra å gjespe når motstanden øker på rotoren.

Hvis du får inngangen riktig og blusset ditt reduserer hastigheten og hastigheten på nedstigningen til noe som kan overleves, så vil du gå bort. vraket helikopteret og knekker noen bein, men kommer fram til 1 0 fot med bare 20 knop og 150 fot per minutt og du kommer unna det.

Hvis du er godt trent og i praksis, vil du lande trygt og greit uten skade på maskin eller mennesker.

Oppsummert viktige trinn:

Oppføring. Spak ned, syklisk rygg, tråkk inn.

Ankomst. Syklisk rygg, løft opp, tråkk inn.

Kommentarer

• Hvis vi ‘ prøver å forklare ting til lekmannen, setninger som » dump den kollektive » don ‘ t betyr for mye.
• @Jamiec Takk. Jeg ‘ har gjort noen endringer. Jeg ‘ ønsker flere innspill på » sjargong «.
• Tvert imot, jeg trodde resten av dette svaret var kortfattet og forståelig.
• @ Simon …. dette er akkurat det slags kunnskapsrike svar jeg håpet på … takk sir. … Jeg elsker dette nettstedet …..
• @ garyv440 Du ‘ er hjertelig velkommen.

Dette er ikke ment å være noe som et fullstendig svar, men snarere kommenterer en leketekniker for å takle Simons veldig fine forklaring.

Når du er i nedstigningsmodus med syklisk nedover, er bladene i negativ stigning til vanlig, og luftstrøm gjennom dem gir energi til dem (opp til en kontrollert grense) i stedet for å overføre energi fra dem. Rotoren blir en energilager – et «bevinget svinghjul.» Å ha rotoren med maksimalt tillatt RPM i denne modusen maksimerer lagret energi. Når du når maksimalt tillatt RPM, kan bladene betjenes for å maksimere fallende motstand, med forbehold om å opprettholde rotasjonshastigheten – rotoren er lik en stor flat plate. maskinen vil nå falle med terminalhastighet * for maksimal dragkombinasjon.

Når du «blusser» og hever kollektivet, blir bladhøyde igjen positiv, og du har igjen en drevet helikopter. MEN den drives av treghetsenergien som er lagret i massen til den roterende knivenheten, og du kommer til å bruke den ekstremt raskt – du har noen få sekunder med flytid, med rotorhastighet som faller er tatt fra den. Fakkelprosedyren er utformet for å bruke den roterende lagrede energien på en måte som optimaliserer overgangen fra forblusshastigheter til etterblusshastigheter.

* Automatisk rotasjonshastighet:

Jeg har ikke undersøkt dette, så det kan være grunner til at det er galt, men basert på mange andre scenarier for å bløffe fallende gjenstander, virker det sannsynlig at fallhastigheten vil være nær det som er forutsagt av den klassiske dragligningen, slik at rotorfall eller maskinmasse defineres av

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

der

• $ \ rho = $ air tetthet ($ 1,2 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ nær havnivå)
• $ A = $ areal ($ \ mathrm {m} ^ 2 $)
• $ V = $ hastighet ($ \ mathrm {m / s} $)
• $ C_d = $ dra koeffisient i forhold til flat plate, si 0,8 i dette tilfellet

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

og terminalhastighet

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

Terminalens automatiske rotasjonshastighet i $ \ mathrm {m / s} $ er da

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

Selv om dette er et estimat basert på en rekke forutsetninger, gir det generelle prinsippet tilfredsstillende gode, om enn omtrentlige resultater for gjenstander så forskjellige som felt, mus, bowlingkuler, fallskjermhoppere og fallskjerm. (Det fungerer bare for regndråper når du innser at de vanligvis faller som en flat disk som form når de er på terminalhastighet.)

Eksempel:

Robinson R22 Beta II , 620 kg totalvekt, 151 tommer rotorradius. Bruk rotor-diskareal på 600 kg og 46 kvadratmeter:

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

Ser vi lenger …

Jeg kan se at jeg ikke burde ha startet dette. Fascinerende. Tid å spise.
Formelen ovenfor viser seg å gi en noe høy automatisk rotasjonshastighet, noe som er bra. Sannsynligvis 50% + høyere enn faktisk. Muligens på grunn av løft fra skiven i glidefly.

1000 fot per minutt $ \ ca 5 \ \ mathrm {m / s} $. Ulike sider nevner tall for automatisk rotering av nedstigninger på 1300 til 1800 fpm.

Automatisk rotasjonsrelatert kalkulator og MYE MYE mer – suveren . Inkluderer kommentarer –

• En rotor i vertikal autorotasjon har samme motstand som en fallskjerm med samme diameter. Denne nedstigningshastigheten er også omtrent det dobbelte av sveveindusert hastighet.

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

• Forholdet mellom $ t / k $, som er tiden i sekunder som en rotor kan løfte helikopteren når motoren stopper. Det er forholdet $ J \ cdot \ Omega ^ 2 $ delt på 4 ganger kraften som kreves i sveven. (De 4 kommer av det faktum at man bare kan bruke halvparten av kinetisk energi lagret i rotorsystemet). Prouty bruker en mer kompleks formel som tar hensyn til $ C_l $ og $ C_d $ for rotorsystemet, men hvis du bruker 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} $ på havnivå], og del verdien oppnådd par 0,84 (for TR kraft og overføringstap), og koble denne verdien til t / k-beregningen, den fungerer …

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

  $ t / k $ til Robinson R22 er 0,8 (altfor lavt jeg er enig), og praktisk talt vil du ha $ t / k $ rundt 1,2 til 1,7 sek, så omtrent dobbelt så mye som Robinson.

• UltraSport-254-helikopteret har en ekstremt lav diskbelastning og en autorotasjonshastighet på 900 fot / min. Det er sa at den i autorotasjon kan lande og deretter lande og lande ved å bare bruke tregheten i rotorene. Osprey V-22 har ekstremt høy diskbelastning. Testdataene indikerer at flyet vil påvirke bakken med en nedstigningshastighet. på ca 3700 fot / min.

Robinson R22 diskusjon – informativ. Kommentarer til automatisk rotasjon og mye mer.

• På grunn av den lave vekten og rotorsystemet med lite treghet, tilgir ikke R22 pilotfeil eller treghet. Etter en motorfeil, ekte eller simulert, har du og instruktøren 1,6 sekunder til å senke kollektivet og gå inn i en autorotasjon. Enhver forsinkelse utover 1,6 sekunder vil være dødelig ettersom rotorhastigheten, når den er forfalt under 80 prosent, ikke kan gjenopprettes. 🙁
  

  ---

The Art of Autorotation
Ekstremt god opplæring og diskusjon om automatisk rotasjon med en antall pekere til uvitende kunnskap.

Video – R22 {nesten} null lufthastighet autorotasjonslanding Brukerkommentarer nyttige.

R22-prisliste – bare for interesse

Kommentarer

• Takk for svaret ditt og spesielt for informasjonskoblingene. Jeg synes det er også interessant og nysgjerrig at R22 har rykte på seg som et tilgivende helikopter, men mange av flyinstruksjonsskolene jeg har undersøkt, ser ut til å tilby R22 som sitt mest rimelig modell å trene i. –
• @ garyv440 De er rimelige (relativt). Jeg ‘ har hatt totalt en flytur som en intro til håndverket med noen få sekunder av gangen og n med en svevende instruktør som ser på de to kontrollene. Han påpekte ikke (ikke så overraskende) at han hadde 1,6 sekunder på å gå inn i autorotering etter motorfeil, eller du kan aldri. [!!!] For flere tiår siden hadde vi en hjortfangst- og skyteperiode med nasjonal galskap. Det gjorde alle som kunne jage hjort med kopimaskiner. På ett år mistet vi 30% av vår roterende vingebase i ulykker! [!!!]. Den største tapte typen var ingen overraskelse, R22. Med folk som skyter og lever …
• … nettopp hjort fra koptere og til og med (virkelig!) Å hoppe på hjort fra koptere over hele vårt høye landstap var uunngåelig. Hjortprisene var så gode at det merkelige kulehullet også skjedde. Senere ringte en av Robinson-brødrene for å se hva pokker vi gjorde. Konklusjon – blir konstant fløyet utenfor konvolutten for å maksimere resultatene. Tap er mye lavere i disse dager :-).
• Some av brukerkommentarene er nyttige. Mange er ikke og mye er galt.For eksempel er det fullt mulig, og trygt, å gå ned vertikalt. Du trenger bare lufthastighet i bunnen for at fakkelen skal lagre energi i rotoren for at det kollektive trekket reduserer ROD. det ‘ er til og med mulig å gå ned bakover som føles ekstremt ubehagelig. Så lenge du har flygende RPM og hastighet fremover > ca 35kts for blusset nederst, er du ‘ OK. youtube.com/…