W jaki sposób pilot helikoptera wykonuje automatyczne lądowanie?

Zakładam, że do ” krytyczny „, masz na myśli przeżycie. Zakładam też, że awaria silnika wystąpiła na wysokości, która cię zabije.

To nie tyle krytyczne kroki, ile krytyczne skutki. Najbardziej krytycznym wynikiem jest zachowanie lub odzyskanie prędkości obrotowej wirnika. To, jakie kroki należy wykonać, będzie zależeć od tego, co robi statek powietrzny, gdy silnik gaśnie, oraz, w mniejszym stopniu, od typu śmigłowca. Uogólniam na ” średni ” helikopter w locie poziomym na wprost.

Natychmiastowe ćwiczenie działania na wszystkich już od najwcześniejszych godzin jako student ma obniżyć kolektyw. Takie postępowanie ma trzy skutki. Usuwa dodatni skok z łopatek, co usuwa większość oporu, wyrównuje wektor ciągu wirnika z osią obrotu wirnika, dlatego nie wykorzystuje energii wirnika do niczego oprócz podnoszenia i powoduje, że sprzęgło odłącza wirnik od silnika, umożliwiając to do wolnego koła. Od tego momentu kierujesz się z powrotem w kierunku ziemi.

Drugą natychmiastową czynnością w tym samym czasie, co obniżenie kolektywu (zakładając lot do przodu), jest cofnięcie cyklicznego do rozbłysku. Spowoduje to załadowanie dysku, co spowoduje jego ” stożek ” w górę, co zmniejszy średnicę dysku. Dlatego środek ciężkości tarczy przesuwa się do wewnątrz i dzięki zachowaniu momentu pędu obroty wirnika rosną. Z dość skomplikowanych powodów, nos helikoptera również opadnie, gdy zbiorczy zostanie obniżony, tak więc cofanie liczników jest tendencją.

Trzecią natychmiastową czynnością jest wciśnięcie pedału po przeciwnej stronie obrotu. ostrzy. Jeśli łopatki obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (w lewo, jak widzi to pilot), należy wcisnąć prawy pedał, aby zmniejszyć ciąg wytwarzany przez śmigło ogonowe, które nie przeciwdziała już odchyleniu powodowanemu przez opór wirnika napędzanego. Jest to mniej krytyczne niż pierwsze dwa i chociaż może być niebezpieczne i doprowadzić do niewygodnej postawy, zwykle można odzyskać równowagę po tym, jak nie naciśniesz natychmiast pedału. Jeśli masz obroty wirnika, możesz to rozwiązać.

Teraz pomyślnie przeszedłeś do autorotacji. Stąd mniej więcej normalnie polecieć do następnego krytycznego punktu, który znajduje się około 50 cali nad ziemią .

To, co zrobiłeś, to upewnienie się, że wirnik ma latającą prędkość obrotową i że zarządzasz energią, wymieniając energię potencjalną (wysokość) na energię kinetyczną (obroty wirnika). Konwersja jest wykonywana przez przepływ powietrza który teraz wychodzi spod tarczy i ” napędza ” wirnik, aby utrzymać obroty. Skok jest neutralny, a może nawet ujemny, ale względny przepływ powietrza jest teraz w górę przez dysk, dlatego łopatki mają dodatni kąt natarcia i generują pewną siłę nośną. zapobiega spadaniu helikoptera. W wyniku generowania siły nośnej powstaje pewien opór, ale można go łatwo pokonać dzięki mocy, która teraz napędza wirnik z przepływu powietrza w górę.

Tak długo w miarę opadania nastąpi konwersja i utrzymane obroty RPM. Elementy sterujące są tak ustawione, że przy całkowicie opuszczonym zbiorniku obroty pozostaną w normalnym zakresie. Czasami trzeba go trochę podkręcić niewielkimi ilościami zbiorowości, flar i zakrętów, ale generalnie po prostu lecisz w kierunku miejsca lądowania. Dopuszczalny zakres obrotów jest większy podczas autorotacji. Na przykład (i pamiętam), R22 ma zasięg 97-103% w normalnym locie i 90-110% w autorotacji.

Teraz zniżasz się z dużą szybkością opadania i zwykle znaczną prędkość do przodu.Aby dotrzeć do bezpiecznego miejsca, musisz zredukować oba te elementy. Aby to zrobić, są jeszcze trzy krytyczne kroki.

Zaczynając od około 50 stóp (w zależności od wielu czynników, ale trzymajmy się przeciętnego helikoptera, który wszedł w autorotację z prostej i poziomej ze znaczną wysokością), wylatujesz samolot, cofając cykl. Spowoduje to natychmiastowe spowolnienie samolotu. Zacznie też zwiększać obroty (teraz zamieniasz prędkość na energię kinetyczną wirnika).

W tym samym czasie , zwiększasz zbiorczo, aby zmniejszyć prędkość opadania, zwiększając generowaną siłę nośną. Spowoduje to gwałtowny wzrost oporu, ale teraz energia potrzebna do utrzymania obrotów pochodzi z flary, która przekształca prędkość na obroty. Musisz również włożyć pedał, aby zatrzymać zbaczanie drona w miarę zwiększania się oporu wirnika.

Zakładając, że wejście jest prawidłowe, a flara zmniejsza prędkość i tempo opadania do czegoś, co można przeżyć, wtedy odejdziesz. zniszcz helikopter i połam kilka kości, ale dotrzyj do 1 0 stóp z prędkością zaledwie 20 węzłów i 150 stóp na minutę, a ujdzie ci to na sucho.

Jeśli jesteś dobrze wyszkolony i ćwiczysz, wylądujesz bezpiecznie i płynnie bez uszkodzenia maszyny lub ludzi.

Podsumowując, najważniejsze kroki:

Wejście. Dźwignia w dół, cykliczne cofanie, pedałowanie.

Przyjazd. Cofnij się, podnieś, pedałuj.

Komentarze

• Jeśli ' próbujesz wyjaśnić rzeczy laikowi, wyrażenia takie jak ” zrzuć kolektyw ” don ' nie znaczy za dużo.
• @Jamiec Dzięki. ' dokonałem pewnych zmian. ' witam z radością na temat ” żargonu „.
• Wręcz przeciwnie, myślałem, że reszta tej odpowiedzi była zwięzła i zrozumiała.
• @ Simon… to jest dokładnie taka odpowiedź, na jaką liczyłem… dziękuję panu. … Uwielbiam tę witrynę …..
• @ garyv440 Jesteś ' witam serdecznie.

W zamierzeniu nie ma to być pełna odpowiedź, ale raczej komentarz nieprofesjonalnych inżynierów do bardzo ładnego wyjaśnienia Simona.

W trybie opadania z cyklicznym opuszczaniem łopatki są w nachyleniu ujemnym do zwykłego, a przepływ powietrza przez nie dodaje do nich energii (do pewnego kontrolowanego limitu), zamiast przenosić z nich energię. Wirnik staje się magazynem energii – „skrzydlatym kołem zamachowym”. Posiadanie wirnika na maksymalnych dopuszczalnych obrotach w tym trybie maksymalizuje zmagazynowaną energię. Po osiągnięciu maksymalnej dozwolonej prędkości obrotowej łopatki mogą działać w celu maksymalizacji oporu opadającego, z zastrzeżeniem utrzymania prędkości obrotowej – wirnik przypomina dużą płaską płytę. maszyna spadnie teraz z prędkością graniczną * dla maksymalnej kombinacji oporu.

Kiedy „pochylisz się” i podnosisz zbiorczy, nachylenie łopatek ponownie staje się dodatnie i znowu masz zasilany śmigłowiec. ALE jest zasilany energią bezwładności zgromadzoną w masie zespołu obracającego się łopaty i zamierzasz to wykorzystać niezwykle szybko – masz kilka sekund lotu, a prędkość wirnika spada jako energia jest z niego wzięty. Procedura pochodni jest zaprojektowana tak, aby wykorzystywać obrotową zmagazynowaną energię w sposób, który optymalizuje przejście od prędkości przed rozbłyskiem do prędkości po rozbłysku.

* Prędkość automatycznego obrotu terminala:

Mam nie zbadał tego, więc mogą istnieć powody, dla których jest to błędne, ale w oparciu o wiele innych scenariuszy dla spadających obiektów wydaje się prawdopodobne, że tempo upadku będzie bliskie temu, co jest przewidywane przez klasyczne równanie oporu, więc zdefiniowany jest opór opadania wirnika lub masa maszyny autor:

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

gdzie

• $ \ rho = $ air gęstość (1,2 $ \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ blisko poziomu morza)
• $ A = $ obszar ($ \ mathrm {m} ^ 2 $)
• $ V = $ prędkość ($ \ mathrm {m / s} $)
• $ C_d = $ współczynnik oporu względem płaskiej płyty, powiedzmy w tym przypadku 0,8

Zatem $ \ mathrm {masa} \ cdot g = 0.6 \ cdot 0.8 \ cdot A \ cdot V ^ 2 $

i prędkość terminala

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

Prędkość automatycznego obracania terminala w $ \ mathrm {m / s} $ wynosi wtedy

$$ \ sqrt {\ frac {20 \ cdot \ mathrm {masa_ {brutto}}} {A _ {\ mathrm {wirnik \ dysk}}}} $$

Chociaż jest to oszacowanie oparte na szeregu założeń, ogólna zasada daje zadowalająco dobre, aczkolwiek przybliżone wyniki dla obiektów tak różnorodnych, jak pole, myszy, kule do kręgli, spadochrony spadochronowe i spadochrony towarowe. (Działa to tylko w przypadku kropli deszczu, gdy zdasz sobie sprawę, że zazwyczaj spadają one jako spłaszczony kształt podobny do dysku, gdy osiągają prędkość graniczną.)

Przykład:

Robinson R22 Beta II , masa całkowita 620 kg, promień wirnika 151 cali. Użyj 600 kg i 46 metrów kwadratowych powierzchni wirnika-tarczy:

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

Patrząc dalej …

Widzę, że nie powinienem był zaczynać to. Fascynujący. Zjadanie czasu.
Okazuje się, że powyższy wzór daje dość dużą prędkość automatycznego obracania, co jest dobre. Prawdopodobnie 50% + więcej niż w rzeczywistości. Prawdopodobnie z powodu uniesienia z dysku podczas lotu ślizgowego do przodu.

1000 stóp na minutę $ \ około 5 \ \ mathrm {m / s} $. Różne strony wspominają o wartościach spadku z automatycznym obracaniem od 1300 do 1800 stóp / min.

Kalkulator związany z automatycznym obracaniem i DUŻO DUŻO więcej – superb . Zawiera komentarze –

• Wirnik w trybie autorotacji pionowej ma taki sam opór jak spadochron o tej samej średnicy. Ta prędkość opadania jest również w przybliżeniu dwukrotnie większa niż prędkość wywołana zawisem.

• 2500 stóp / min to rozsądna górna granica dla większych helikopterów, tj. 13 m / s

• Stosunek $ t / k $, czyli czas w sekundach, przez który wirnik może unieść rozdrabniacz po zatrzymaniu silnika. Jest to stosunek $ J \ cdot \ Omega ^ 2 $ podzielony przez 4 razy moc wymaganą do najechania kursorem. (4 pochodzi z faktu, że można wykorzystać tylko połowę energii kinetycznej zmagazynowanej w układzie wirnika). Prouty używa bardziej złożonej formuły, która bierze pod uwagę $ C_l $ i $ C_d $ systemu wirników, ale jeśli użyjesz równania [$ \ mathrm {Power \ OGE} = (61 \ cdot10 ^ {- 3} / Dia_ {rot }) \ cdot \ sqrt {m ^ 3 / ro}) $ all in metrric (przy $ ro = 1,225 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ na poziomie morza] i podziel otrzymaną wartość przez 0,84 (dla TR moc i straty transmisji) i podłącz tę wartość do obliczenia t / k, działa …

  Więc $ t / k = \ frac {J \ cdot \ Omega ^ 2} {4 \ cdot \ mathrm {Power \ OGE}} $ w sekundach.

  $ t / k $ Robinsona R22 wynosi 0,8 (zdecydowanie za nisko się zgadzam) i praktycznie chcesz $ t / k $ około 1,2 do 1,7 sekundy, czyli mniej więcej dwa razy więcej niż Robinson.

• Helikopter UltraSport-254 ma wyjątkowo niskie obciążenie dysku i prędkość opadania autorotacji 900 stóp / min. powiedział, że w autorotacji może wylądować, a następnie oderwać i wylądować, wykorzystując jedynie bezwładność wirników. Osprey V-22 ma wyjątkowo duże obciążenie dysku. Dane z testów wskazują, że samolot uderzyłby w ziemię z prędkością opadania około 3700 ft / min.

Dyskusja o Robinsonie R22 – zawiera informacje. Komentarze na temat automatycznego obracania i wiele więcej.

• Ze względu na niewielką wagę i układ wirnika o małej bezwładności, R22 nie wybacza błędów pilota ani spowolnienia. Po awarii silnika, rzeczywistej lub symulowanej, ty i instruktor będziecie mieli 1,6 sekundy, aby opuścić kolektyw i wejść w autorotację. Każde opóźnienie powyżej 1,6 sekundy będzie śmiertelne, ponieważ prędkość wirnika, która spadnie poniżej 80 procent, nie może zostać przywrócona. 🙁
  

  ---

Sztuka autorotacji
Niezwykle dobry samouczek dotyczący automatycznego obracania i dyskusja z liczba wskazówek do wiedzy tajemnej.

Wideo – R22 {prawie} lądowanie autorotacji przy zerowej prędkości Przydatne komentarze użytkowników.

Cennik R22 – tylko dla zainteresowania

Komentarze

• Dziękuję za twoją odpowiedź, a zwłaszcza za linki informacyjne. Uważam również za interesujące i ciekawe, że R22 ma reputację bezlitosnego helikoptera, ale wiele szkół instruktorskich, które badałem, wydaje się oferować R22 jako najbardziej niedrogi model do treningu. –
• @ garyv440 Są tanie (względnie). ' miałem w sumie jeden lot jako wprowadzenie do statku z kilkusekundowymi wskazówkami n z unoszącym się w powietrzu instruktorem obserwującym podwójne sterowanie. Nie zauważył (co nie jest zaskakujące), że miał 1,6 sekundy, aby wejść do autorotatu po awarii silnika lub nigdy nie możesz. [!!!] Kilkadziesiąt lat temu mieliśmy okres łapania jeleni i odstrzałów narodowego szaleństwa. Wszyscy, którzy potrafili ścigać jelenie helikopterami, robili to. W ciągu jednego roku straciliśmy w wypadkach 30% naszej bazy obrotowych skrzydeł! [!!!]. Największą stratą jednego typu były, co nie jest niespodzianką, R22. Kiedy ludzie strzelają i żyją …
• … polowanie na jelenie z helikopterów, a nawet (naprawdę!) Wskakiwanie na jelenie z helikopterów w całym naszym kraju było nieuniknione. Ceny jeleni były tak dobre, że pojawiła się również dziwna dziura po kuli. Niedawno zadzwonił jeden z braci Robinsonów, żeby zobaczyć, co u licha robimy. Wniosek – konsekwentne wylatowanie poza kopertę, aby zmaksymalizować wyniki. Straty są obecnie znacznie niższe :-).
• Some komentarze użytkowników są przydatne. Wielu się nie myli i wiele się myli.Na przykład zejście w pionie jest całkowicie możliwe i bezpieczne. Potrzebujesz tylko prędkości powietrza na dole, aby flara zgromadziła energię w wirniku, aby zbiorczo zmniejszyć ROD. ' jest nawet możliwe zejście do tyłu, co jest wyjątkowo niewygodne. Dopóki masz obroty w locie i prędkość do przodu > około 35 węzłów dla flary na dole, ' wszystko w porządku. youtube.com/…