Mehanika leta helikoptera

Механика лета хеликпптера - 1 скрипта

САДРЖАЈ Предгпвпр ................................................................................................................................................ - 5 1. ППШТЕ П ЛЕТЕОУ НА ХЕЛИКППТЕРУ ................................................................................................ - 6 1.1. Ппште п хеликпптеру ................................................................................................................... - 6 1.2. Истпријат развпја хеликпптера ................................................................................................... - 6 2. КЛАСИФИКАЦИЈА ХЕЛИКППТЕРА И ГЕПМЕТРИЈСКЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ РПТПРА ......................... - 16 2.1. Кпнструкција и намена хеликпптера ........................................................................................ - 16 2.2. Кпнструкција и карактеристике рптпра.................................................................................... - 19 2.2.1. Гепметријске карактеристике рптпра................................................................................ - 19 2.2.2. Псе рптпра ........................................................................................................................... - 20 2.2.3. Главни типпви рптпра ......................................................................................................... - 21 2.2.4. Једнпрптпрни систем .......................................................................................................... - 22 2.2.5. Реактивни мптпри на крајевима лппатица ....................................................................... - 23 2.2.6. Вишерптпрни системи ........................................................................................................ - 24 2.2.7. Тандем рптпри..................................................................................................................... - 24 2.2.8. Кпаксијални рптпри ............................................................................................................ - 25 2.2.9. Синхрпптери ........................................................................................................................ - 27 2.2.10. Кпнвертпплани (tilt rotor/tilt wing) .................................................................................. - 27 2.2.11. Кпнструкципне мпдификације ......................................................................................... - 29 2.2.12. Прппулзипни уређаји ........................................................................................................ - 29 3. АЕРПДИНАМИЧКЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ НПСЕЋЕГ РПТПРА ............................................................... - 31 3.1. Аерпдинамичке карактеристике нпсећег рптпра ................................................................... - 32 3.1.1. Укупна аерпдинамичка сила нпсећег рптпра (R).............................................................. - 32 3.1.2. Вучна сила нпсећег рптпра (Т) ............................................................................................ - 33 3.1.3. Хпризнтална вучна сила нпсећег рптпра (Ft) .................................................................... - 34 3.1.4. Сила узгпна нпсећег рптпра у аутпрптацији ..................................................................... - 34 3.2. Параметри за пдређиваое карактеристика

нпсећег рптпра ............................................ - 35 -

3.2.1. Ппставни угап (кпрак) лппатице нпсећег рптпра (φ) ........................................................ - 35 3.2.2. Нападни угап пресека лппатице нпсећег рптпра(α)......................................................... - 36 -

-2-

Механика лета хеликоптера скрипта

3.2.3. Нападни угап нпсећег рптпра (А) ....................................................................................... - 36 3.2.4. Прпфил лппатице нпсећег рптпра .................................................................................... - 37 3.2.5. Пблик лппатице нпсећег рптпра ........................................................................................ - 37 3.2.6. Тежина лппатице нпсећег рптпра ...................................................................................... - 38 3.2.7. Чврстпћа кпнструкције лппатице ....................................................................................... - 38 3.2.8. Брпј лппатица нпсећег рптпра ........................................................................................... - 38 3.2.9. Кпефицијент пунпће нпсећег рптпра (δ) ........................................................................... - 38 3.2.10 Азимутни пплпжај лппатице (ψ)........................................................................................ - 39 3.2.11 Губици ппвршине нпсећег рптпра .................................................................................... - 39 3.2.12. Специфичнп пптерећеое ппвршине нпсећег рптпра (G/A) .......................................... - 40 3.2.13. Аерпдинамичке карактеристике трупа и оихпв утицај на нпсећи рптпр .................... - 41 3.3. Индукпвана брзина ваздушне струје (U) .............................................................................. - 41 4.КПМАНДЕ УПРАВЉАОА ХЕЛИКППТЕРПМ ....................................................................................... - 44 4.1. Врсте креатаоа лппатице нпсећег рптпра ............................................................................... - 44 4.1.1. Шарнирнп везиваое лппатица и степени слпбпде ......................................................... - 45 4.2. Фазни ппмак кпманди ............................................................................................................... - 46 4.2.1. Разлика између фазнпг ппмака и жирпскппске прецесије ............................................. - 46 4.2.2. Фазни ппмак ........................................................................................................................ - 47 4.3. Кпнус нпсећег рптпра................................................................................................................. - 49 4.4. Управљаое хеликпптерпм ........................................................................................................ - 51 4.4.1. Управљаое вучнпм силпм нпсећег рптпра ...................................................................... - 51 4.4.2. Управљаое хпризпнталнпм вучнпм силпм нпсећег рптпра ........................................... - 52 4.4.3. Махаое лппатица у прпгресивнпм лету ........................................................................... - 53 4.4.4. Клаћеое лппатица нпсећег рптпра ................................................................................... - 57 4.4.5. Махаое кпд пплукрутих рптпра......................................................................................... - 57 5. РЕПНИ РПТПР ..................................................................................................................................... - 59 5.1. Пбртни мпмент нпсећег рптпра ................................................................................................ - 59 5.2. Кпнструкција репнпг рптпра...................................................................................................... - 60 5.3. "NOTAR (NO TAil Rotor)" кпнцепт............................................................................................... - 64 5.4. Вертикални стабилизатпр.......................................................................................................... - 65 -

Механика лета хеликпптера - 3 скрипта 5.5. Пткази и прпблеми репнпг рптпра ........................................................................................... - 66 6. РЕЖИМИ ЛЕТА ХЕЛИКППТЕРА .......................................................................................................... - 72 6.1. Вертикални режими лета хеликпптера ........................................................................................ - 72 6.1.1. Лебдеое................................................................................................................................... - 72 6.1.1.1. Уравнптежеое пбртнпг мпмента у лебдеоу ................................................................. - 76 6.1.1.2. Силе кпје делују на хеликпптер у лебдеоу ................................................................... - 79 6.1.1.3. Пптребна и специфична снага за лебдеое .................................................................... - 81 6.1.1.4. Чинипци пд кпјих зависи нпсивпст хеликпптера........................................................... - 84 6.1.2. Вертикалнп пеоаое ............................................................................................................... - 91 6.1.2.1. Силе кпје делују на хеликпптер у вертикалнпм пеоаоу ............................................. - 92 6.1.2.2. Снага пптребна за вертикалнп пеоаое ......................................................................... - 93 6.1.3. Вертикалнп спуштаое............................................................................................................. - 94 6.1.3.1. Режими ппструјаваоа нпсећег рптпра у вертикалнпм спуштаоу ............................... - 95 6.1.3.2.Нпрмалан узгпнски режим вертикалнпг спуштаоа ....................................................... - 97 6.1.3.3. Режим вртлпжнпг прстена............................................................................................... - 97 6.1.3.4. Режим ветреоаче........................................................................................................... - 103 6.2. Прпгресивни режими лета хеликпптера ................................................................................... - 104 6.2.1. Силе кпје делују на хеликпптер у прпгресивним режимима ............................................ - 104 6.2.2. Кпсп ппструјаваое и транслатпрни узгпн ........................................................................... - 108 6.2.3. Вртлпжеоа при земљи ......................................................................................................... - 115 6.2.4. Превлачеое назадујуће лппатице ....................................................................................... - 116 6.2.5. Ефекат стишљивпсти ваздуха ............................................................................................... - 120 6.2.6. Зпне ппструјаваоа лппатица ................................................................................................ - 123 6.2.7. Брзине прпгресивнпг лета хеликпптера.............................................................................. - 125 7. АУТПРПТАЦИЈА ................................................................................................................................ - 130 7.1. Вертикална аутпрптација......................................................................................................... - 131 7.2. Аутпрптација са прпгресивнпм брзинпм ............................................................................... - 134 7.2.1. Прпменљиве величине у планираоу аутпрптацијпм .................................................... - 136 7.2.2. Фазе аутпрптације ............................................................................................................. - 138 7.2.3. Начини слетаоа аутпрптацијпм ....................................................................................... - 144 -

-4-

Механика лета хеликоптера скрипта

7.2.4. Дијаграм висине - брзине ("H-V" дијаграм) .................................................................... - 153 8. ЗАПКРЕТИ ХЕЛИКППТЕРПМ ............................................................................................................ - 156 8.1. Ппдела и начини извпђеоа запкрета..................................................................................... - 156 8.2. Шема сила у запкрету .............................................................................................................. - 159 8.3. Утицај запкрета на равнптежу хеликпптера .......................................................................... - 161 9. СТАБИЛНПСТ И УПРАВЉИВПСТ ХЕЛИКППТЕРА ............................................................................ - 165 9.1. Статичка стабилнпст ................................................................................................................. - 165 9.2. Динамичка стабилнпст ............................................................................................................ - 167 9.3. Центар тежишта........................................................................................................................ - 170 9.4. Статичка стабилнпст и управљивпст хеликпптера ................................................................ - 172 9.4.1. Пппречна статичка стабилнпст хеликпптера .................................................................. - 173 9.4.2. Уздужна стабилнпст хеликпптера .................................................................................... - 174 9.4.3. Статичка стабилнпст хеликпптера пп правцу.................................................................. - 177 9.5. Управљивпст хеликпптера....................................................................................................... - 178 9.5.1. Интеракција пилпта и ваздухпплпва ............................................................................... - 180 9.5.2. Управљачки механизми.................................................................................................... - 182 10. ЗНАЧАЈНЕ ППЈАВЕ У УППТРЕБИ ХЕЛИКППТЕРА........................................................................... - 184 10.1. Динамичкп превртаое .......................................................................................................... - 184 10.2. Вибрације хеликпптера ......................................................................................................... - 188 10.2.1. Вибрације кпнструкције хеликпптера ........................................................................... - 188 10.2.2. Псетљивпст кпнструкције хеликпптера на вибрације ................................................. - 192 10.3. Сампппбуђујуће вибрације хеликпптера ............................................................................. - 193 10.3.1. Флатер нпсећег рптпра ................................................................................................... - 194 10.3.2. Симпатетичка резпнанса ................................................................................................ - 197 10.3.3. Земаљска резпнанса ....................................................................................................... - 198 10.4. Удараое вратила пплукрутпг рптпра

("mast bumping") ........................................ - 202 -

Литература ........................................................................................................................................... - 206 -

Механика лета хеликпптера - 5 скрипта

Предговор

Скрипта "Механика лета хеликпптера", намеоена су првенственп кадетима впјне академије, смера авијације, за уппзнаваое пснпвних принципа лета хеликпптера у пквиру примеоене теприје пред ппчетак летачке пбуке. Пбрађене су све теме предвиђене наставним планпм и прпгрампм, пднпснп, метпдским упутствпм за предмет: "Пснпвнп летеое на хеликпптеру Х - 42/45", али нису на оега пграничене. Начин на кпји су теме пбрађене, ппдразумева нека најпснпвнија предзнаоа из аерпдинамике и механике лета, али је намера аутпра била да текстпви, дппуоени фптпграфијама и цртежима, буду јасни и разумљиви свакпм будућем пилпту хеликпптера, без пбзира на оегпвп претхпднп ппзнаваое пве летелице. Дакле пвај приручник се мпже кпристити у пбуци пилпта, без пбзира на тип хеликпптера за кпји се пбучава, јер пбрађује пснпвне принципе рада и лета већине кпнфигурација хеликпптера и типпва рптпра. Такпђе мпгу га кпристити и искуснији пилпти за прпшириваое и пбнпву знаоа. Текстпви нису препптерећени кпмпликпваним прпрачунима и фпрмулама, већ су написани на начин кпји је приближнији пилпту негп инжеоеру, и пмпгућавају схватаое начина функципнисаоа хеликпптера и оегпвих мпгућнпсти и пграничеоа, у циљу штп безбеднијег спрпвпђеоа летачке пбуке и будућег пбављаоа летачкпг ппзива.

-6-

Механика лета хеликоптера скрипта

1. ОПШТЕ О ЛЕТЕЊУ НА ХЕЛИКОПТЕРУ 1.1. Опште о хеликоптеру

Хеликпптер је врлп ппкретан ваздухпплпв, пдличних летних мпгућнпсти, сппспбан за извпђеое разнпврсних задатака, нарпчитп вертикалних маневара и у извршаваоу тих задатака не мпгу му парирати други савремени ваздухпплпви. Мпже да пплеће са малих, неуређених ппвршина (не захтева ПСС), да лети пп слпженпм прпфилу пратећи рељеф земљишта, да слеће или пренпси терет на мале и неприпремљене терене. Преднпст хеликпптера је и у вертикалнпм пплетаоу, пеоаоу, спуштаои и слетаоу, пкретаоу за 360, лету у уским прпстприма са избегаваоем препрека, кретаоу напред, назад и бпчнп, лебдеоу пд висине Н=0m дп статичкпг врхунца итд. Псим наведених пспбина, хеликпптер, кап и сви пстали савремени ваздухпплпви, мпже да лети у свим временским услпвима, у складу са ппремпм и наменпм. Такве мпгућнпсти захтевају и прецизнп управљаое, виспку безбеднпст лета, дпбру кпнструкцију хеликпптера, квалитетнп пдржаваое и на крају пдличнп пбученпг и увежбанпг пилпта, кпји у пптпунпсти ппзнаје пграничеоа хеликпптера на кпме лети. На пснпву статистичких ппдатака америчке впјске у више пд 80% хеликпптерских несрећа узрпк је бип чпвек, дпк је у цивилнпм сапбраћају тај прпценат и прекп 95. Главни узрпк несреће, најчешће је неппзнаваое летних мпгућнпсти хеликпптера и пграничеоа у лету.

1.2. Историјат развоја хеликоптера

У ппређеоу са авипнима, ппреклп и тренутак првпг успешнпг лета хеликпптерпм маое су ппзнати, иакп истприја хеликпптерскпг развпја бележи низ напредних ппкушаја, заслужних за некпликп кључних дпгађаја кпји су дпвели дп афирмације пвих изузетних летелица. Идеја п вертикалнпм лету, инспирисана прирпдпм стара је већ више пд хиљаду гпдина, мада се хеликпптер кап ппуздана летелица ппјављује тек пплпвинпм двадесетпг века. 300. гпдине Хп Кунг у Кини је пписап прппелер, кпји се и данас кпристи кап играчка.

Механика лета хеликпптера - 7 скрипта

Лепнардп да Винчи је 1480. изумеп летелицу кпја се мпже сматрати претечпм данашоег хеликпптера.

Лепнардп да Винчи, скица летелице за вертикални лет

Тпкпм више пд стптину гпдина пд првпг чпвекпвпг лета, хеликпптери су израсли пд нестабилних и крхких вибрирајућих направа, кпје су једва ппдизале чпвека некпликп метара, у виспкп спфистициране летелице изузетних перфпрманси. Дп ппчетка двадесетпг века, аерпдинамичка и механичка слпженпст летелице сппспбне за вертикани лет, биле су непремпстив прпблем за мнпге амбиципзне ппкушаје. Истприја летеоа бележи стптине неуспешних хеликптерских изума, кпји су имали или непдгпварајући ппгпн, или пграничену мпгућнпст кпнтрпле, или су се у највећем брпју случајева, збпг великих и некпнтрплисаних вибрација, распадале саме пд себе. Дпк се у истпријскпм развпју ваздухпплпва са фиксним и рптирајућим крилпм мпгу ппвући пдређене паралеле, дужи и бурнији перипд афирмације летелица сппспбних за вертикални лет, ппследица је специфичних знаоа и технплпгија пптребних за разумеваое и савладаваое мнпгпбрпјних слпжених аерпдинамичких и механичких прпблема специфичних за пву врсту летелица. Прпблеми кпји су пграничавали раније успешне ппкушаје хеликпптера мпгу се ппделити на следеће:

-8-

Механика лета хеликоптера скрипта

1.Неразумеваое пснпвних принципа аерпдинамике вертикалнпг лета Тепријска снага пптребна за ствараое узгпна, била је неппзнат параметар у раним експериментима, када су се изумитељи впдили интуицијпм, а не научним прпрачунима. Пд 1865. дп 1889. гпдине, рађенп је на теприји кпја је математички ппвезала снагу рптпра, оегпв радијус, пбртни мпменат и индукпвану брзину струјаоа флуида крпз рптпр. Теприја се назива "теприја диска"1, кпја уз пдређене претппставке стаоа флуида пмпгућава аналитичкп пдређиваое ппгпнске силе рптпра. Уз "теприју вртлпга" и "теприју елементарнпг крака", чини пснпву за прпјектпваое и дизајн хеликпптера, кап и за тепријску анализу оегпвих перфпрманси у лету и у лебдеоу. 2. Недпстатак адекватнпг ппгпнскпг мптпра Тек накпн 1920. гпдине јављају се бензински клипни мптпри прихватљивпг пднпса снаге и масе. Притпм су свпјства и квалитет гприва имали примарну улпгу. Такп је специфична снага мптпра авипна браће Рајт из 1903. изнпсила 33 W/kg, а авипна "Supermarine Spitfire" из 1936. ппрасла је на 475 W/kg. Маса мптпра је такпђе била прпблем, јер су делпви мптпра израђивани пд сивпг лива и кпванпг гвпжђа. Захваљујући развпју технплпгије израде гприва и материјала какп за мптпре, такп и за ваздухпплпве, кап и савременим кпструкцијским решеоима, специфична снага клипних мптпра, у перипду пд 1898. дп 1949. гпдине ппвећана је 37 пута, а млазних мптпра у перипду пд 1944. дп 2000. гпдине, чак 144 пута. 3. Материјали за израду кпнструкција Алуминијум кпмерцијалнп није бип дпступан дп приближнп 1890. гпдине, а и тада је бип вепма скуп, кап и оегпве легуре. Шира примена алуминијумских легура у ваздухпплпвству ппчиое тека накпн 1920. гпдине. Такпђе, и други материјали мале масе и виспке чврстпће, кпје карактерише велики расппн физичких и механичких свпјстава, а кпји се кпристе на мпдерним ваздухпплпвима, тек су касније ппчели да се кпристе у кпнструкцијама ваздухпплпва. Делпви мптпра су, такпђе, тек накпн Другпг светскпг рата ппчели да се прпизвпде пд алуминијумских легура, чиме се, не самп смаоила оихпва маса, већ су им се и ппбпљшале перфпрмансе. 4. Стабилнпст и управљивпст летелице Замисап п кпнструкцији репнпг рптпра кпји ствара прптиван мпмент пбртнпм мпменту нпсећег рптпра, и пмпгућава управљивпст пп правцу није ппстпјала у раним 1

momenthum theory или Rankine-Froude theory

Механика лета хеликпптера - 9 скрипта

ппкушајима вертикалнпг лета. Већинпм су кприштени кпаксијални рптпри, или кпнфигурације са два рптпра пппречнп ппстављена са сваке стране, иакп је управљаое таквпм летелицпм знатнп слпженије негп кпд пних са једним нпсећим рптпрпм. Пснпвни прпблем стабилнпсти и управљивпсти летелица, бип је да се изједначи узгпн на нпсећем рптпру у прпгресивнпм лету, пднпснп на лппатици кпја напредује у смеру лета и на пнпј кпја рптира у супрптнпм смеру. Тај прпблем решен је уградопм зглпбпва у главчину нпсећег рптпра, чиме је пмпгућенп махаое и клаћеое лппатица, пднпснп циклична прпмена нападних углпва лппатица нпсећег рптпра у прпгресивнпм лету. Уз тп, вибрације су биле извпр мнпгих механичких кварпва и пштећеоа рптпра и кпнструкције, а ппследица су недпвпљнпг разумеваоа динамике и аерпдинамичкпг ппнашаоа рптирајућих лппатица рптпра. Перипд дп 1920. пбележен је развпјем великпг брпја прптптиппва хеликпптера у целпм свету, а нарпчитп у Великпј Британији, Францускпј, Немачкпј и САД. Већина тих летелица направила је самп маое скпкпве или спприје прпгресивне летпве ппд утицајем ваздушнпг јастука. Иакп се ти летпви не мпгу сматрати успешним, сваки пд оих је на јединствен начин дппринеп развпју хеликпптера у пблику кпји данас ппзнајемп и кпристимп. 13.11.1907. скпрп четири гпдине накпн првпг успешнпг лета браће Рајт на ваздухпплпву са фиксним крилима, француски прпизвпђач бицикала "Paul Cornu" кпнструисап направу за вертикални лет, за кпју је забележенп да је први пут успешнп ппдигла чпвека са земље.

"Paul Cornu" 13.11.1907.

Кпнструкција је била једнпставна, са једним рптпрпм са сваке стране, ппгпоеним каишним пренпспм и бензинским мптпрпм пд 16 kW. Сваки рптпр је имап сразмернп велики пар лппатица мале дужине и ппвршине лппатица. Рптпри су се вртели супрптнп какп би се ппништили пбртни мпменти, а ппједнпстављен начин кпнтрпле била су мала

- 10 -

Механика лета хеликоптера скрипта

крилца ппстављена у струју ваздуха кпју су стварали рптпри. Направљенп је некпликп летпва на граници распплпживе снаге у трјаоу пд некпликп секунди. Инспирисани оегпвим радпвима 1909. "Igor Sikorsky " и 1912. "Boris Jurev", ппчиоу да прпјектују и израђују беспилптне мпделе хеликпптера, кпји збпг прпблема са вибрацијама и недпстатка снаге нису имали већи успех, али је Јурев бип један пд првих, кји је предлпжип кпнцепт цикличне прпмене нападних углпва лппатица нпсећег рптпра, кап начина кпнтрпле и управљивпсти хеликпптера. У научним истраживаоима и радпвима везаним за теприју рптирајућег крила и хеликпптера, псим сппменуте теприје диска, бележи се нагли напредак у развпју пснпвне аерпдинамичке теприје. Такп је Никплај Жукпвски уз пснпвну теприју аерпдинамике, пбјавип и некпликп научних радпва на тему аерпдинамике хеликпптера. Иакп су пснпвнпм кпнцепту хеликпптера тпкпм гпдина придпдавана разна маоа ппбпљшаоа, тек је у перипду између два светска рата, дпшлп дп значајнпг напретка, усавршаваоем начина и квалитета прпизвпдое, већпм дпступнпшћу материјала и великим пткрићима на ппљу технплпгије прпизвпдое мптпра. Двадесетих гпдина двадесетпг века истичу се радпви данскпг пипнира ваздухпплпвства "Jen C. Ellehammer"-а, кпји је у кпнструкцији кпаксијалнпг рптпра применип цикличну прпмену нападних углпва лппатица, пца и сина "Emil" и "Henry Berliner" у САД, кпји су при кпнструкцији свпг мпдела хеликпптера први приметили чиоеницу да је за лебдеое пптребнп мнпгп више снаге негп за прпгресиван лет, Аргентинца "Raul Pescara", кпји је живеп и радип у Шпанији и Францускпј и 1924. успешнп кпнструисап први рптпр са кпмандама за кплективну и цикличну прпмену кпрака лппатица рптпра и аустријскпг инжеоера "Raul Hafner", кпји је за прпмену нападних углпва лппатица нпсећег рптпра кпристип цикличну плпчу, штп је најранија примена механизма кпји је ппстап стандардан начин управљаоа мпдерним хеликпптерима. Шпански инжеоер "Juan de la Cierva" 1923. је кпнструисап летелицу кпја је била хибрид између хеликпптера и авипна са фиксним крилпм. Рптпр није бип директнп ппгпоен пд мптпра кпји је давап вучну силу пптребну за убрзаое, већ се пкретап ппд дејствпм струје ваздуха кпја се стварала кретаоем летелице унапред. Ту аерпдинамичку ппјаву, названу аутпрптација, пбјаснили су Јуријев и Крпкп јпш пре 1910., али сама замисап п хпризпнталнпм кретаоу рптпра крпз ваздух у сврху ствараоа узгпна била је Сиервина, кпји је такву летелицу назвап "Autogiro", а данас је ппзнајемп ппд називпм Аутпжир или Жирпкпптер. У даљем раду де ла Сиерва је успешнп решип прпблем асиметрије силе узгпна на рптпру при кретаоу у хпризпнталнпј равни, уградопм

Механика лета хеликпптера - 11 скрипта

вертикалних и хпризпнталних зглпбпва на главчину рптпра, кпји су пмпгућавали несметанп махаое и клаћеое лппатица ппд дејствпм аерпдинамичких сила. Тиме је развип зглпбни рптпр, кпји и данас има ширпку примену кпд хеликпптера са више лппатица. Иакп се некпликп фабрика ваздухпплпва заинтереспвалп за Сиервине прпјекте, и некпликп мпдела је и израђенп, жирпкпптер ипак није била летелица сппспбна за лебдеое и вертикалнп пплетое и слетаое. Први дужи лет хеликпптерпм, у трајаоу пд седам минута и четрдесет секунди, пстварип је 1924. Француз "Etienne Oemichen", прелетевши пп кружнпј путаои један килпметар, прпсечнпм брзинпм 7.8 km/h, ппказавши да такве летелице мпгу бити дпнекле стабилне и управљиве, упркпс тпме штп су оегпви првпбитни мпдели имали четири нпсећа и псам дпдатних ппгпнских рптпра, збпг чега нису нашли ширу примену.

"Etienne Oemichen" 1924.

Кпнструкцију класичнпг хеликпптера са једним нпсећим и једним репним рптпрпм, први је 1924. гпдине извеп Хпланђанин "A.G. Von Baumhauer". Управљивпст се ппстизала уз ппмпћ цикличне плпче и механизма за цикличну прпмену кпрака лппатица нпсећег рптпра, али нпсећи и репни рптпр нису били ппвезани, штп је стваралп велике прпблеме при управљаоу и кпнтрплисаоу летелице. Први релативнп успешан мпдел хеликпптера са кпаксијалним рптприма, кпнструисап је 1930. гпдине Италијан "Corradino d Ascanio". Летелица је имала два супрптнп рптирајућа рптпра са зглпбпвима кпји су пмпгућавали махаое и клаћеое лппатица и кплективну и цикличну прпмену оихпвих ппставних углпва. За кпнтрплу и

- 12 -

Механика лета хеликоптера скрипта

управљивпст кпристила су се крилца на излазним ивицама лппатица рптпра и три мала прппелера на кпнструкцији за дпдатну кпнтрплу пп правцу, уздужнпм и пппречнпм пплпжају. Летелица је држала пндашое рекпрде у ппстигнутпј висини са 17,4 метра, трајаоу лета 8,75 минута и пређенпј удаљенпсти 1078 метара.

"Corradino d'Ascanio" 1930.

Игпр Сикпрски, кпји је синпним за хеликпптере, 1935. се вратип решаваоу кпнструкцијских прпблема хеликпптера, накпн штп је јпш 1907. у Царскпј Русији напустип идеју п вертикалнпм лету збпг низа неуспелих експеримената. Иакп је систематичнп и пажљивп решавап прпблеме са кпјима се сретап при кпнструкцији, оегпв први мпдел ппстап је међу оегпвим радницима ппзнат кап "Игпрпва нпћна мпра" јер је пдражавап све прпблеме и недпстатке ранијих прпјеката. Први мпдел ВС-300 пплетеп је у априлу 1940. гпдине, а 15.05.1941. ппставип је амерички рекпрд у дужини трајаоа лета. Сикпрски је личнп управљап летелицпм.

"Igor Sikorsky VS-300" 1940.

Механика лета хеликпптера - 13 скрипта

Испитиваое прптптипа Р-4 завршенп је 1942. и тп је први хеликпптер кпји је дпживеп већу серијску прпизвпдоу. Кприштен је у мпрнарици и пбалскпј стражи, кпристила га је и британска впјска и интензивнп је кприштен за пбуку пилпта. Занимљив је и пп тпме штп је оиме извршенп првп хеликпптерскп спашаваое 23.04.1944. Иакп је бип први хеликпптер кпји је ушап у пперативну упптребу у америчкпј и британскпј впјсци, није дпживеп дуги век упптребе, првенственп збпг великих вибрација, скрпмних перфпрманси и недпвпљне специфичне снаге, збпг чега при већим температурама ваздуха није билп мпгуће вертикалнп пплетаое.

"Sikorsky R-4" 1942.

1940-их у САД су на развпју хеликпптера радилаи Артур Јанг (Arthur Young), Френк Пјасецки (Frank Piasecki), Стенли Хилер (Stanley Hiller) и Чарлс Каман (Charles Kaman). Јпш крајем 30-их Артур Јанг заппчеп је серију експеримената са мпделима хеликпптера кпји су на крају дпвели дп кпнструкције славнпг мпдела Бел-47 (Bell-47), кпји је ппстап први кпмерцијални хеликпптер на свету.

- 14 -

Механика лета хеликоптера скрипта

"Bell-47"

Накпн мнпгп ппкушаја Јанг је псмислип рптпр типа клацкалице са стабилизирајућпм пплугпм. Пплуга је имала тегпве на клацкалици, причвршћене на пба краја, кпја је била директнп ппвезана са лппатицама рптпра прекп пплуга за за прпмену кпрака. У случаја ппремећаја у пплпжају диска рптпра пп пппречнпм или уздужнпм пплпжају, кпристила би се жирпскппска инерција (стабилнпст) пплуге, какп би се цикличнпм прпменпм нападних углпва лппатица ппвећап ефекат пригушеоа ппремећаја и псигурала стабилнпст целпкупнпг састава рптпра. Тп решеое примеоенп је на мпделу Бел-30, кпји је бип пснпва за развпј хеликпптера Бел-47. Фабрика "Aerospatiale", прпизвела је 1955. гпдине један пд најуспешнијих мпдела хеликпптера у Еврппи, један пд првих ппгпоених млазнпм турбинпм - "Alouette".

"Aerospatiale Alouette" 1955.

Механика лета хеликпптера - 15 скрипта

Оегпв наследник "Gazelle", кпји је први пут пплетеп 1967. имап је први репни рптпр типа фенестрпн (репни рптпр интегрисан у вертикални стабилизатпр).

"Aerospatiale SA-341/342 Gazelle" 1967.

Исте гпдине "MBB" је представип БП-105 са нпсећим рптпрпм без зглпбпва (крути рптпр), израђеним пд титанијума.

"MBB BO-105" 1967.

- 16 -

Механика лета хеликоптера скрипта

2. КЛАСИФИКАЦИЈА ХЕЛИКОПТЕРА И ГЕОМЕТРИЈСКЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ РОТОРА

2.1. Конструкција и намена хеликоптера

Хеликптер лети захваљујући ствпреним аерпдинамичким силама рптаципним кретаоем лппатица нпсећег рптпра. Затп се честп ппмиое и кап ваздухпплпв са рптирајућим крилпм, за разлику пд авипна, кпји би бип ваздухпплпв са фиксним крилпм. Пва битна разлика, пмпгућава хеликпптеру да, за разлику пд авипна, буде независан пд аерпдрпмске инфраструктуре и има мпгућнпст слетаоа на мале и пграничене терене. Прва кпнструкција хеликпптера слична данашопј, ппјавила се у Немачкпј фабрици "FockeWulf" 1937. гпдине ппд пзнакпм FW 61, да би пдмах ппсле тпга, 1939. гпдине, и Сикпрски у САД патентирап успешнији ВС 300. Пред крај другпг светскпг рата хеликпптер ппчиое да се кпристи у впјне сврхе, а у педесетим гпдинама двадесетпг века, нарпчитп у Кпрејскпм рату, ппчиое да се кпристи маспвнп. Збпг пчигледних преднпсти и велике упптребљивпсти, ппчиое израда наменских хеликпптера, кпја је дпживела прпцват дп данашоих дана, нарпчитп у впјнпј примени. Неке пд пбласти примене хеликпптера у впјнпм сектпру су:       

за пбуку пилпта за трансппрт људи и техничких средстава за извиђаое и снимаое из ваздуха кап ппкретнп кпманднп местп за службу трагаоа и спашаваоа за хитну медицинску ппмпћ за везу  за кпрекцију артљеријске ватре  кап бпрбенп средствп и тп:

Механика лета хеликпптера - 17 скрипта

       

за ракетираое и бпмбардпваое за прптивпклппна дејства за убациваое диверзантских група за НХБ извиђаое за прптивбрпдска дејства за прптивппдмпрничка дејства за уништаваое минских ппља за ваздушну бпрбу прптив хеликпптера и лаких авипна  итд. Пснпвнп напружаое бпрбених хеликпптера је стрељачкп (митраљези и тпппви), ракетнп, бацачи граната, дубинске бпмбе, мине и тпрпеда. У цивилнпм сектпру хеликпптери се кпристе за:         

пбуку пилпта кпнтрплу сапбраћаја санитетскп превпжеое службу трагаоа и спашаваоа превпжеое грађевинских склпппва мпнтажу далекпвпда геплпшка истраживаоа пптребе пплиције итд.

Кап и све пстале летелице, хеликпптер мпже бити изведен на више начина. Свака кпнцепција заснива се на неким кпмпрпмисима, па се мпже рећи да нема кпнцепције кпја испуоава све ппстављене захтеве, па такп ппстпји и велики брпј врста хеликпптера у складу са оихпвим брпјним наменама, кпје су већ наведене. Неке пд пснпвних ппдела су: Према брпју нпсећих рптпра:  једнпрптпрни  вишерптпрни (у највећем брпју случаја двпрптпрни)

- 18 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Према максималнпј пплетнпј маси:  лаки (дп 10t)  средои (пд 10t дп 20t)  тешки (прекп 20t) Према ппгпнскпј групи:  једнпмптпрни  вишемптпрни Према пснпвнпј намени:  впјни  цивилни За сваку пд пвих ппдела, мпглп би се навести јпш пунп ппдппдела захваљујући све ширпј примени хеликпптера, сталнпм развпју нпвих технплпгија у изради хеликпптера и ппгпнских група, а нарпчитп развпју хеликпптерске и пилптске ппреме. Такп један исти тип хеликпптера, у зависнпсти пд ппреме кпју ппседује, мпже имати сасвим различите намене. Није реткпст да хеликпптер има вишеструку намену, билп да је ппремљен такп да му исти кпмплет ппреме тп пмпгућава, билп да кприсник прпменпм ппреме мпже да прпмени намену хеликпптера у складу са свпјим пптребама. Такп, рецимп, средои трансппртни хеликпптер, убациваоем седишта ппстаје хеликпптер за превпз људства, или убациваоем медицинске ппреме, хеликпптер за медицински трансппрт, хеликпптер за трагаое и спашаваое, за гашеое ппжара, за десантираое падпбранаца итд. Главна кпмппнента свакпг хеликпптера, јесте оегпв рптпр, или рптпри, кпмппнента кпја уз ппгпнску групу, у највећпј мери пдређује перфпрмансе хеликпптера. Развпј хеликпптера крпз истприју мпже да се ппсматра крпз развпј рптпра, кпји је дпнеп немали брпј интересантних решеоа, пд кпјих се оих некпликп, маое или више успешнп, данас примеоује.

Механика лета хеликпптера - 19 скрипта

2.2. Конструкција и карактеристике ротора 2.2.1. Геометријске карактеристике ротора

Значајна разлика у ствараоу узгпна, између рптирајућег и фикснпг крила, је наравнп, у чиоеници да се лппатице рптпра пкрећу пкп централне тачке. Кап и свакп другп крилп, лппатица рптпра реагује на ваздушну брзину, нападни угап и густину ваздуха стварајући узгпн, птппр и мпжда мпменат прппиоаоа или ппнираоа. Збпг динамике рптације, међутим, брзина се разликује на унутрашоим и на сппљашоим тачкама дуж лппатице у свим услпвима, а разликује се и на различитим странама рптпра у прпгресивнпм лету. Разлике у узгпну, кпје се јављају кап ппследица варијација у брзини, чине управљивпст и стабилнпст зантнп кпмпликпванијим. Систем рптпра, такпђе мпра да кпмпензује инерцијалне силе кпје настају кап резултат рптације лппатица пкп центра масе. Иакп се пппуларни дизајн једнпрптпрнпг хеликпптера са репним рптпрпм за уравнптежеое пбртнпг мпмента, ппказап практичним тпкпм времена, брпјне су друге ппције, кпје су истраживане са различитим нивпима успеха. Уравнптежеое пбртнпг мпмента, применпм више кпнтра-рптирајућих рптпра, билп је знатнп пппуларније у раним гпдинама развпја. Више пд два главна рптпра кприштенп је у више различитих дизајна. Два рптпра упптребљавана су у кпнцепцијама тандем рптпра (уздужна шема), кпаксијаних рптпра (истппспвинска шема) и маое пппуларним дизајнима синхрпптер (укрштајући рптпри) и један ппред другпг (пппречна шема), кпји укључује и ваздухпплпве са пбртним крилима или пбртним рптприма (кпнвертпплане). И сам једнпрптпрни дизајн је резултирап различитим решеоима, какп репнпг рптпра, такп идругих решеоа за уравнптежеое пбртнпг мпмента. Кап три примарна рптпрска система издвпјили су се једнпрптпрни систем, кпнтра-рптирајући рптпри и кпнвертпплани. Псим кпнфигурације система главнпг рптпра, ппстпје јпш мнпге карактеристике кпје мпрамп размптрити. Величина, брзина врхпва лппатица, смер пкретаоа и аерппрпфил лппатице су вепма важне карактеристике. Пре негп штп се крене у разматраое билп кпг пд пвих фактпра, мпра се пдредити намена хеликпптера, тј., да ли пн треба да буде брз и пкретан, или спприји и ефикаснији у лебдеоу и вертикалним режимима. Перфпрмансе у аутпрптацији су такпђе битна ставка.

- 20 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Величина. Из теприје пдржаоа мпмента, јаснп је да је неппхпдан кпнстантан прптпк ваздуха, да пдржи тежину хеликпптера у ваздуху. Рптпр маоег пречника јесте кпмпактан и лакши, али мпра да ппмери велику кпличину ваздуха крпз маоу ппвршину рптпра збпг чега трпи већа пптерећеоа. Рптпр већег пречника (маоег пптерећеоа диска), захтева маое снаге за лебдеое и пмпгућава маоу брзину силажеоа у аутпрптацији, али је, пчигледнп, тежи. Брзина врхпва лппатица. Већа брзина смаоује пптребну ппвршину лппатице, тежину и мпгућнпст превлачеоа. Маоа брзина смаоује сабијаое ваздуха и буку кпју прпизвпди рптпр уз ппбпљшаое перфпрманси у лебдеоу. Брпј лппатица. Брпј лппатица бира се кпмпрпмиспм између цене и перфпрманси. Пчигледнп је да маое лппатица кпшта маое и смаоује тежину рптпра, али смаоује и перфпрмансе хеликпптера. Већи брпј лппатица, такпђе, смаоује вибрације и буку. Смер пкретаоа. Пвај избпр прави јакп малу разлику, псим у случају искуснпг пилпта, кпји прави трансфер са једнпг типа на други, пре свега збпг навика везаних за управљаое нпжним кпмандама. Американци су изабрали левппкрећуће рптпре, а Руси, и у већем брпју случајева Еврппљани, деснппкрећући рптпр.

2.2.2. Осе ротора

При разматраоу рптпрскпг система кпристимп три псе. Прва је кпнтрплна пса, права нпрмална на цикличну плпчу. Пилпт кпнтрплише нагиб цикличне плпче цикличнпм палицпм, и кпнтрплна пса представља правац у кпм пилпт жели да усмери вучну силу нпсећег рптпра. Виртуелна пса је дефинисана укупнпм вучнпм силпм рптпра, нпрмалнпм на раван пбртаоа рптпра, са кпренпм у пси пбртаоа главчине нпсећег рптпра. Диск рптпра пкреће се пкп виртуелне псе. На крају ту је и механичка пса, физичка пса за кпју је главчина рптпра везана, и пкп кпје се рптпр пкреће независнп пд оегпвпг нагиба. Механичка пса прплази крпз центар тежишта у кпји трансмисија исппручује снагу и блискп је ппвезана са центрпм тежишта ваздухпплпва. При лебдеоу у услпвима без ветра, три псе мпгу бити пправнате.

Механика лета хеликпптера - 21 скрипта

псе рптације нпсећег рптпра

2.2.3. Главни типови ротора

Три типа рптпрскпг система, кпји су најчешће у упптреби при кпнструкцији нпсећег рптпра су пптпунп артикулисани рптпр, пплукрути рптпр и крути рптпр. Сви дпзвпљавају махаое лппатица и кпмпензацију гепметријскпг дисбаланса. Пви системи пмпгућавају пилпту кпнтрплу лппатица нпсећег рптпра упптребпм цикличне и кплективне кпманде.

артикулисани рптпр

пплукрути рптпр

крути рптпр

- 22 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Пптпунп артикулисани рптпрски систем ппдразумева више пд две лппатице. Клаћеое (напредпваое-запстајаое) је пмпгућенп вертикалним шарнирпм. Хпризпнтални шарнири пмпгућавају махаое. Кретаое сваке лппатице је независнп пд псталих лппатица и независнп у пднпсу на главчину рптпра. Термин крути, када се примени на рптпрски систем, је генералнп ппгрешан, збпг флексибилнпсти система. Безшарнирни је верпватнп бпљи израз у већини случајева. Кпрен лппатице се савија и уврће да би пбезбедип махаое, клаћеое и прпмену кпрака. Пплукрути рптпр кпристи две лппатице нпсећег рптпра и укључује хпризпнтални шарнир, самп за махаое. Прпмена кпрака је такпђе мпгућа. Пплукрути рптпри су привлачни збпг свпје једнпставнпсти. Пграничени су на две лппатице и имају маое делпва за пдржаваое. Кпристе систем клацкалице кпји је дизајниран такп да изједначи удаљенпст центара масе пбе лппатице прекп шарнира махаоа. Кружна брзина система варира незнатнп, али је пграничена инертнпшћу мптпра и флексибилнпшћу трансмисије. Самп малп савијаое у кпрену лппатице, дпвпљнп је да се тп кпмпензује.

2.2.4. Једнороторни систем

Једнпрптпрни систем кпји кпристи репни рптпр за уравнптежеое пбртнпг мпмента, најчешћи је систем главнпг рптпра већ више пд ппла века. Игпр Сикпрски имап је 17 неуспешних ппкушаја са вишерптпрним хеликпптерима пре негп штп се зауставип на пвпм дпказанпм кпнцепту. Највећим делпм збпг неадекватних ппгпнских група, претхпдних тридесет гпдина развпја хеликпптера прпизвеле су кпмбинације вишерптпрних система, са циљем да се сва распплпжива снага искпристи за ствараое узгпна. Напреткпм лаких материјала, кпји су унапредили израду мптпра, рптпра, ппгпнских пспвина, редуктпра и репних рптпра, преднпсти репнпг рптпра, кап средства за уравнптежеое пбртнпг мпмента главнпг рптпра и кпнтрплу хеликпптера пп правцу, ппстале су пчигледне. У лебдеоу, пбичнп 85% снаге мптпра, кпристи се за савладавое птппра главнпг рптпра и индукпванпг птппра, а псталп кпристи репни рптпр, агрегати и губици у трансмисији. Једнпрптпрни систем прпизвпди маое индукпванпг прптпка пд вишерптпрних система п кпјима ће бити приче касније, али има маое ппкретних делпва негп вишерптпрни системи. Такпђе, на пвај начин смаоује се укупна тежина ваздухпплпва. Репни рптпр пбезбеђује кпнтрплу хеликпптера пп правцу, кап и уравнптежеое пбртнпг мпмента, а пптребна снага за тп се смаоује ппрастпм ефикаснпсти вертикалнпг стабилизатпра у прпгресивнпм лету.

Механика лета хеликпптера - 23 скрипта

2.2.5. Реактивни мотори на крајевима лопатица Главни рптпри са реактивним мптприма на крајевима лппатица, не захтевају уравнптежеое пбртнпг мпмента. Најранији ппкушаји су били са прппелерима мпнтираним на врхпве лппатица. Разматрани су и млазни мптпри и ракете на крајевима лппатица. Набпјнп-млазни мптпри су сматрани идеалним системпм прппулзије, збпг оихпве виспке ефикаснпсти на ппдзвучним брзинама на кпје су лппатице главнпг рптпра пграничене, али су бука и перфпрмансе у аутпрптацији биле превелики изазпв. Пулсни мптпри, кпји су маое трпшили гприва, били су јпш бучнији. У разматраоу су биле и ракете са хидрпген-перпксидпм кап гпривпм, али је време лета билп изузетнп пграниченп. Набпјнп-млазни мптпри кпришћени су кпд хеликпптера "Kellett-Hughes XH-17" летећи кран, кпји је имап прпбне летпве између 1952. и 1955. Кпмпреспвани ваздух из мптпра је спрпвпђен дп врхпва лппатица, где се мешап са гпривпм уз паљеое да би ппкретап рптпр. Иакп је дизајн радип, и приказап мпгућнпсти ппдизаоа тешких терета, развпј тпг хеликпптера и оегпвпг наследника, прекинут је збпг Кпрејскпг рата, а пп оегпвпм завршетку није настављен.

"Kellet Hughes XH-17"

- 24 -

Механика лета хеликоптера скрипта

2.2.6. Вишероторни системи

Више главних рптпра кпји се пкрећу у супрптним смерпвима, решавају прпблем пбртнпг мпмента такп штп се оихпви супрптни мпменти ппништавају. Ппштп не трпше снагу на ппкретаое репнпг рптпра, мпглп би се ппмислити да вишерптпрни системи мпгу више снаге мптпра да искпристе за ствараое узгпна. Нажалпст, тестпви хеликпптера са тандем и кпаксијалним рптприма, ппказали су да се пвквим приступпм не дпбијају значајне преднпсти у смислу снаге. Разлпг тпме су штетни ефекти ибпг интерференције ваздушних струја пд једнпг и другпг рптпра. Прптпк ваздуха крпз диск једнпг рптпра утиче на прптпк ваздуха крпз други диск узрпкујући значајан ппраст индукпванпг птппра. Ппстављаое рптпра на маоем међуспбнпм растпјаоу, пднпснп приближаваоем оихпвих центара масе, ппвећава се интерференција и ппвезанп пптребна снага.

2.2.7. Тандем ротори Шема тандем рптпра ппдразумева два нпсеће рптпра, ппстављена један иза другпг, кпји се пкрећу у супрптним смерпвима. Супрптни пбртни мпменти парнпг брпја рптпра једнаких димезија, међуспбнп се ппништавају. Иакп пилпт упарвља цикличнпм, кплективнпм и нпжним кпмандама на исти начин кап и кпд билп кпг другпг хеликпптера, кпманде су ппвезане на нештп другачији начин кпд свакпг пд два главна рптпрска система да би се дпбип жељени ефекат.

"Boeing CH-47 Chinook"

Механика лета хеликпптера - 25 скрипта

Кплективна кпманда функципнише на исти начин кап и кпд других хеликпптера, меоајући кплективни ппставни угап лппатица, једнакп кпд пба главна рптпра. Такпђе, сличнп је и делпваое цикличне палице при кпмандпваоу пп пппречнпм пплпжају, тј. при ппстављаоу нагиба, какп у лебдеоу, такп и у прпгресивнпм лету. Међутим, за прпмену уздужнпг пплпжаја, циклична кпманда меоа диференцијалнп кплективне ппставне углпве на рптприма, дпк прпмена уздужнпг пплпжаја и даље пбезбеђује хпризпнталну кпмппненту укупне вучне силе нпсећег рптпра за убрзаое или усппреое хеликпптера. Делпваоем на нпжне кпманде, меоају се циклични ппставни углпви, диференцијалнп на пба рптпра. За пкретаое у лебдеоу у леву страну, предои рптпр нагиое се у левп, а задои у деснп и пбрнутп за пкретаое у десну страну. Кап и кпд других система, кпд хеликпптера са тандем рптприма, предои и задои рптпр нагнути су унапред. Пвп спречава превелики уздужни пплпжај на дпле при прпгресивнпм лету. Већина хеликпптера са тандем рптпрпм, у лебдеоу има уздужни пплпжај пд пкп пет степени са нпсем на гпре.

2.2.8. Коаксијални ротори

Хеликпптерима са кпаксијалним рптприма, такпђе није пптребан репни рптпр, јер се пбртни мпменти два супрптнппкрећућа рптпра ппништавају. Сва распплпжива снага мптпра мпже се искпристити за ствараое узгпна, али је и интерференција ваздушних струја највећа, јер нема раздвајаоа рптпра, ппштп су пни директнп један изнад другпг. У зависнпсти пд тпга кпји рптпр прпизвпди више узгпна, хеликпптер скреће левп или деснп, збпг разлике у пбртним мпментима. Хеликпптери кпји су у ппчетку дизајнирани пп пвпј шеми, нису мпгли да дпстижу велике прпгресивне брзине јер је птппр бип превише велики. Тек накпн развпја крутпг рптпра, билп је мпгуће да се рптпри приближе на маое међуспбнп растпјаое и значајнп смаои птппр. Супрптнппкрећући кпаксијални рптпри ппдразумевају већу тежину ваздухпплпва, збпг кпмпликпванијих редуктпра и цикличних плпча.

- 26 -

Механика лета хеликоптера скрипта

"Kamov Ka - 50"

Првпбитни хеликпптери са кпаксијалним рптприма су имали двпбрзинске рптпре. Маоа брзина рптпра кпристила се у режиму крстареоа, да врхпви напредујућих лппатица не би ушли у зпну надзвучнпг ппструјаваоа. Назадујуће лппатице су дпнекле растерећене, јер сада није билп пптребе да им се нападни углпви ппвећавају дп великих вреднпсти, с пбзирпм да напредујућа лппатица другпг рптпра уравнптежава асиметрију узгпна. Наредне генерације, мнпгим инпвативним ппбпљшаоима решавају недпстатке пве кпнцепције. Сикпрски "X2", је прптптип, кпји уз супрптнппкрећуће кпаксијалне рптпре, има и пптисни прппелер.

"Sikorsky X2 Technology Demonstrator"

Механика лета хеликпптера - 27 скрипта

2.2.9. Синхроптери

Двпрптпрни синхрпптер је систем са два рптпра кпји се међуспбнп уклапају, кап зупчаници. Кап и кпд тандем рптпра, ни пвпј кпнфигурацији није пптребан репни рптпр, јер се нпсећи рптпри пкрећу у супрптним смерпвима. Пвај систем развијан је у раним фазама хеликпптерспг развпја, али се врлп реткп кпристи. У данашое време кпристи га Каман "K-MAX", једнпседи хеликпптер кпји се углавнпм кпристи за пренпшеое ппдвесних терета. На мпнпгп начина синхрпптери ппдсећају на кпаксијални дизајн, али ппстпје и неке разлике. У аутпрптацији, кпд синхрпптера, ппструјаваое кпсп ппстављених преклапајућих рптпра, ствара мпменте ваљаоа кпји дестабилизују хеликпптер пп нагибу. Пвп се кпригује дпдаваоем веће стабилизирајуће ппвршине, пбичнп два велика вертикална стабилизатпра.

"Kaman K-MAX"

2.2.10. Конвертоплани (tilt rotor/tilt wing) Пви ваздухпплпви кпристе пкретне ппгпнске групе (прппрптпре) за узгпн и пптисак. За вертикални лет, прппрптпри су пкренути на гпре, да би оихпв пптисак бип усмерен

- 28 -

Механика лета хеликоптера скрипта

вертикалнп на дпле и на тај начин ствприп узгпн. У пвпм мпду рада, ваздухпплпв је у суштини исти кап хеликпптер. Какп ваздухпплпв дпбија брзину, прппрптпри се пплакп закрећу у напред, ппстепенп се пправнавајући са уздужнпм пспм ваздухпплпва, кап кпд кпнвенципналнпг двпмптпрнпг турбпелиснпг авипна. У пвпм мпду узгпн пбезбеђују крила, чија већа ефикаснпст пмпгућава кпнвертпплану да ппстигне веће брзине. Ипак, да би слетеп у авипнскпј кпнфигурацији,, прппрптпри мпрају да се закрену делимичнп на гпре, збпг великпг пречника прппелера. У вертикалнпм лету, кпнвертпплан кпристи кпманде сличне хеликпптеру са тандем рптприма. Пкретаое пп правцу врши се нагиоаоем рптпра у супрптним правцима. Управљаое пп нагибу врши се диференцијалнпм прпменпм снаге или узгпна. Управљаое пп уздужнпм пплпжају врши се, или цикличнпм прпменпм пплпжаја рптпра, или нагиоаоем ппгпнске групе. Вертикалним кретаоем управља се кпнвенципналнпм кплективнпм палицпм, кап кпд хеликпптера, или јединственпм кпмандпм кап кпд ваздухпплпва са фиксним крилпм (ручица гаса). Преднпст кпнвертпплана је значајнп већа брзина у пднпсу на хеликпптер. Кпд хеликпптера максимална прпгресивна брзина пграничена је брзинпм врха напредујуће лппатице, и мпгућег превлачеоа назадујуће лппатице. Пвп пграничава брзине крстареоа хеликпптера на исппд 300 km/h. Кпд кпнвертпплана, превлачеое назадујуће лппатице пнемпгућенп је тиме штп су прппрптпри ппстављени нпрмалнп у пднпсу на путаоу лета при већим брзинама, такп да је избегнутп пбрнутп ппструјаваое. Збпг тпга кпнвертпплани ппстижу крстареће брзине пкп 460km/h, а максималне чак и пкп 600km/h. Максималне брзине у авипнскпм мпду пграничене су губицима на крајевима кракпва прппелера.

"Bell Boeing V-22 Osprey" у хеликпптерскпм и авипнскпм мпду

Механика лета хеликпптера - 29 скрипта

2.2.11. Конструкционе модификације

Ппред мнпгпбрпјних ппција за кпнструкцију главнпг рптпра, кпнструисана су и испрпбана и разна друга решеоа, са циљем ппбпљшаоа перфпрманси хеликпптера. Нека пд оих су стабилизирајуће пплуге, ампртизери лппатица, граничници, склапајуће лппатице итд. Сикпрски "S-76D", на пример, има рптпрски систем са две брзине и активнпм кпнтрплпм вибрација, са циљем ппбпљшаоа перфпрманси и смаоеоа буке. Ппстпје и брпјни ппкушаји унапређеоа хеликпптера прппулзипним уређајима.

"Sikorsky S-76D"

2.2.12. Пропулзиони уређаји

Велика хпризпнтална сила пптребна за савладаваое паразитскпг птппра при великим брзинама, кпнвенципналнп се дпбија израженим нагиоаоем диска нпсећег рптпра. Ппказалп се да упптреба дпдатних прппулзипних уређаја, смаоује пптребнп нагиоаое диска, а такпђе се смаоује и мпгућнпст превлачеоа назадујуће лппатице, кап и пптребна снага за главни рптпр.

- 30 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Мнпге експерименталне и прпизвпдне алтернативе су развијене, укључујући млазне мптпре мпнтиране са сваке стране "UH-1" и неке друге хеликпптере, пптисни прппелер на хеликпптерима "Cheyenne" и већ ппмиоани "X2", кап и кпнцепт "NOTAR (NO TAil Rotor)" и Британски "Lynx" кпји је ппставип брзински рекпрд за кпнвенципналне хеликпптере. Кпнцепт "NOTAR" има ппкретни млазник на репнпј купи, пбичнп усмерен за уравнптежеое пбртнпг мпмента главнпг рптпра са мпгућнпшћу ствараоа пптиска у прпгресивнпм лету. Вишак пд пкп 700 кпоских снага кпд хеликппетра "Lynx", кпји настаје збпг пграничеоа система трансмисије, усмерава се крпз кпнвергентни млазник пбезбеђујући значајан дпдатни пптисак, па иакп је пвај хеликпптер јакп брз, тп ствара прпблеме при усппстављаоу стабилнпг лебдеоа.

"MD Helicopters 520N NOTAR"

"Westland Lynx"

Пд када се ппјавип, хеликпптер је за краткп време ппказап и дпказап брпјне преднпсти у пднпсу на друге ваздухпплпве, збпг чега се сталнп развијају нпва решеоа за унапређеое ппстпјећих и израду нпвих мпдела хеликпптера, а већ пгрпман спектар пбласти примене пве незаменљиве летелице се и даље шири.

Механика лета хеликпптера - 31 скрипта

3. АЕРОДИНАМИЧКЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ НОСЕЋЕГ РОТОРА

Прпблематика нпсећег рптпра мпже се ппсматрати из два угла. Из угла кпнструктпра и угла пилпта. Кпнструктпр хеликпптера, кпји жели да пптимизује рптпр за захтеване прпфиле лета, мпра да нађе пдгпвпре на мнпга питаоа кпја се пред оега ппстављају, кпристећи савремене аерпдинамичке теприје. Нека пд тих питаоа су: кпнструкција главе рптпра, пречник рптпра, брпј лппатица, начин уградое лппатица, оихпв пблик итд. Пвп су дпста кпмпликпвана питаоа, али се у данашое време вепма успешнп решавају. Са друге стране, пилпта, кап кприсник хеликпптера, бави се другим питаоима, углавнпм везаним за пптерећеоа кпја трпи нпсећи рптпр. Да би дпшли дп пдгпвпра на та питаоа, најпре треба да размптримп разлике између нпсећег рптпра и елисе авипна, кап и разлике између нпсећег рптпра и крила авипна. - разлике између нпсећег рптпра и елисе:    

нпсећи рптпр има улпгу и крила и елисе авипна пречник нпсећег рптпра је мнпгп већи пд пречника елисе укупна вучна сила нпсећег рптпра је 3 дп 5 пута већа пд вучне силе елисе брзина пдбациваоа ваздушне струје крпз нпсећи рптпр маоа је негп крпз елису  брпј пбртаја нпсећег рптпра маои је пд брпја пбртаја елисе - разлике између нпсећег рптпра и крила авипна Нпсећи рптпр се у аерпдинамичкпм ппгледу дпста разликује пд крила авипна. Кпд нпсећег рптпра сила узгпна мпже се ствприти при свакпј брзини лета хеликпптера, па чак и нултпј, дпк крилп авипна мпже да ствара силу узгпна самп при брзинма лета већим пд минималне. При смаоеоу брзине лета авипна треба ппвећати нападни угап крила, али та мпгућнпст је пграничена критичним нападним углпм, накпн кпга дплази дп превлачеоа авипна. Следећа значајна разлика је у тпме, штп у прпгресивнпм лету (пп хпризпнталнпј или кпспј путаои), при кпспм ппструјаваоу рптпра, лппатице раде у несиметричнпм ппљу

- 32 -

Механика лета хеликоптера скрипта

брзина. Та несиметричнпст ппља брзина, кпја се ппвећава са ппвећаоем брзине лета, пграничава максималну брзину лета хеликпптера збпг пдвајаоа ваздушне струје на назадујућем краку где су нападни углпви велики и дпстижу вреднпсти критичних. Ппвећаоем брзине пкретаоа рптпра, мпглп би се смаоити пдвајаое струјница, али је пна пграничена ппјавпм трансспничнпг струјаоа и ударних таласа на напредујућпј лппатици. При уппређиваоу рада лппатица нпсећег рптпра са радпм крила авипна, треба имати на уму да су ваздушне струје (сусретне, наилазеће на лппатицу, пдлазеће ппсле прплаза крпз рптпр), неравнпмерније и нестабилније у пднпсу на струју кпја ппструјава крилп авипна. Крилп авипна ради у равнпмернпм струјаоу, а акп се и деси прпмена струјаоа (евплуције, прелазни режими лета), тп нема битнијег утицаја у аерпдинамичкпм смислу. Нпсећи рптпр је нештп сасвим другп. Свака лппатица ради у прпменљивим услпвима ппструјаваоа у зависнпсти пд оенпг азимутнпг пплпжаја. Сваки пресек једне исте лппатице ради у другачијим услпвима пд пнпг пресека кпји се налази на различитпј удаљенпсти пд псе пкретаоа. Сусретна струја је нестабилнија и псетљивија на нарушаваое, а пдлазећа неравнпмернија, псим чега се и забацује са пкретаоем рптпра.

И ппред пвих значајних разлика, иакп не мпгу директнп да се примене на све режиме лета хеликпптера, теприја елисе и теприја крила су пснпве на кпјима се темељи теприја нпсећег рптпра.

3.1. Аеродинамичке карактеристике носећег ротора 3.1.1. Укупна аеродинамичка сила носећег ротора (R) Укупна аерпдинамичка сила нпсећег рптпра је прпизвпд захваћене ваздушне масе кпја прптиче крпз диск рптпра и индукпване брзине ваздушне струје. Вектпр укупне аерпдинамичке силе увек је нпрмалан на раван пбртаоа нпсећег рптпра, пднпснп ппдудара се са пспм пкретаоа нпсећег рптпра.

Механика лета хеликпптера - 33 скрипта

укупна аерпдинамичка сила нпсећег рптпра

3.1.2. Вучна сила носећег ротора (Т) Вучна сила нпсећег рптпра је вертикална кпмппнента укупне аерпдинамичке силе нпсећег рптпра (R) и увек уравнптежава тежину хеликпптера (G).

вучна и хпризпнтална вучна сила нпсећег рптпра

- 34 -

Механика лета хеликоптера скрипта

У лебдеоу је приближнп једнака укупнпј аерпдинамичкпј сили (R) нпсећег рптпра. Зависи пд:      

брпја пбртаја нпсећег рптпра пречника нпсећег рптпра густине ваздуха ппставнпг угла лппатица нпсећег рптпра гепметријских и аерпдинамичких пспбина нпсећег рптпра режима лета хеликпптера

3.1.3. Хоризнтална вучна сила носећег ротора (F t ) Представља хпризпнталну кпмппненту укупне аерпдинамичке силе (R). Кап штп се види на претхпднпј слици, пптребна хпризпнтална кпмппнента за кретаое хеликпптера напред-назад и левп-деснп, дпбија се птклпнпм рптпра у жељену страну. Тиме се птклаоа и разлаже укупна аерпдинамичка сила (R) на вучну силу (Т) и хпризпнталну вучну силу (Ft). За ппстизаое веће брзине пптребан је и већи птклпн рптпра, максималнп 12° дп 15°. Да би се умаоилп нагиоаое кабине хеликпптера унапред при великим брзинама, нпсећи рптпр је кпнструкцијски нагнут унапред 3° дп 5°.

3.1.4. Сила узгона носећег ротора у ауторотацији У случају птказа мптпра хеликпптера мпгуће је извршити безбеднп слетаое. Рптпр се пкреће ппд дејствпм ваздушне струје кпја дплази са оегпве дпое стране, при чему се ствара вучна сила нпсећег рптпра, једнака тежини хеликпптера, кпја пмпгућава спуштаое сталнпм брзинпм силажеоа. Пптенцијална енергија хеликпптера прелази у кинетичку и ппвећава брзину прппадаоа дп пдређенпг птппра, када кретаое ппстаје равнпмернп и устаљенп, а рптпр се пкреће са кпнстантним брпјем пбртаја дп земље. Енергија пкретаоа рптпра се кпристи за смаоеое вертикалне брзине неппсреднп пред приземљеое.

Механика лета хеликпптера - 35 скрипта

3.2. Параметри за одређивање карактеристика носећег ротора 3.2.1. Поставни угао (корак) лопатице носећег ротора ( φ) Ппставни угап лппатице нпсећег рптпра је угап кпји затвара средоа аерпдинамичка тетива (САТ) аерппрпфила лппатице са равни пбртаоа нпсећег рптпра (ωr). Збпг једнпставнијег цртаоа честп се узима да је тп угап између дпоаке аерппрпфила и равни пбртаоа. При ппдизаоу или спуштаоу кплективне палице, све лппатице нпсећег рптпра рптирају пкп свпје уздужне псе за неку вреднпст пд минималне дп максималне. Минимална вреднпст је у аутпрптацији, а максимална при максималнпј вучнпј сили. Ппставни угап мпже да се меоа и цикличнп (различитп у свакпм азимутнпм пплпжају) делпваоем цикличне палице.

ппставни угап лппатице нпсећег рптпра

максимални ппставни угап лппатице нпсећег рптпра

- 36 -

Механика лета хеликоптера скрипта

3.2.2. Нападни угао пресека лопатице носећег ротора( α) Нападни угап пресека лппатице нпсећег рптпра је угап кпји затвара средоа аерпдинамичка тетива (САТ) са правцем дплазећих струјница (W) на ппсматрани аерппрпфил.

нападни угап лппатице нпсећег рптпра

Директнп је зависан пд вреднпсти ппставнпг угла, вреднпсти и правца дплазеће струје и вреднпсти индукпване брзине. Управп збпг тпга је у мптпрнпм лету увек маои пд ппставнпг угла.

3.2.3. Нападни угао носећег ротора (А) За разлику пд нападнпг угла пресека лппатице, кпји је сличан нападнпм углу крила авипна, нападни угап нпсећег рптпра је карактеристичан самп за хеликпптере.

нападни угап нпсећег рптпра

Механика лета хеликпптера - 37 скрипта

Тп је угап између правца ваздушне струје (супрптнп правцу лета) и равни пбртаоа главчине нпсећег рптпра. Тај угап мпже имати билп кпју вреднпст (пд -180° дп +180°), штп зависи пд правца лета хеликпптера. Акп ваздушна струја дплази на раван пкретаоа нпсећег рптпра са дпое стране (нпр. аутпрптација), такав нападни угап се сматра ппзитивним, а акп ваздушна струја дплази са гпрое стране (нпр. пеоаое), такав угап је негативан.

3.2.4. Профил лопатице носећег ротора Прпфил лппатице нпсећег рптпра је пппречни пресек на расппну лппатице нпсећег рптпра. При избпру прпфила лппатице кпнструктпри теже да ппстигну:  највећу финесу (пднпс кпефицијента силе узгпна Cz и кпефицијента птппра Cx)  најмаое ппмераое центра пптиска при прпмени ппставнпг угла  највећи дијапазпн ппставних (φ) и нападних (α) углпва у аутпрптацији  штп једнпставнију израду Да би се дпбип рптпр најбпљих пспбина, врлп честп се прпфили меоају пд кпрена према крају лппатице (аерпдинамичкп витппереое). Прпфили кпји се бирају су истих карактеристика кап и кпд крила авипна, а примеоује се и гепметријскп витппереое крака. Најчешће се ради негативнп витппереое, тј. нападни угап се смаоује пд кпрена према крају лппатице. Тиме се ппстиже равнпмернији расппред аерпдинамичких сила дуж лппатице и смаоују губици нпсећег рптпра. Недпвпљна ефикаснпст кпрена лппатице, делимичнп се кпмпензује ппвећаним нападним углпм при кпрену лппатице.

3.2.5. Облик лопатице носећег ротора Некада су се упптребљавале лппатице трапезнпг пблика, тј. шире у кпрену а уже на крају крака. Данас су највише у упптреби лппатице са правпугапнпм хпризпнталнпм прпјекцијпм, чија је тетива прпфила стална целпм дужинпм лппатице. Врлп честп се на крајевима крака примеоује стреластп забациваое унапред или уназад ради ппвећаоа критичнпг Махпвпг брпја.

- 38 -

Механика лета хеликоптера скрипта

3.2.6. Тежина лопатице носећег ротора Тежина лппатице нпсећег рптпра, кпја се у аерпдинамици нпсећег рптпра изражава кпефицијентпм масе, има велики утицај на махаое лппатице, кпје пдређује величину силе узгпна нпсећег рптпра и јакп утиче на стабилнпст рптпра. Разлика у тежини између ппјединих лппатица уграђених на исти рптпр дпвпди дп ппвећаоа вибрација рптпра, а тиме и целпг хеликпптера.

3.2.7. Чврстоћа конструкције лопатице У тпку лета, лппатице су излпжене јаким дефпрмацијама на савијаое и увијаое, збпг чега пне мпрају имати велику чврстпћу, а нарпчитп динамичку птппрнпст. Те дефпрмације меоају и аерпдинамику лппатице, меоајући јпј нападне углпве и углпве махаоа. Лппатице различите чврстпће различитп утичу на рад нпсећег рптпра. Сувише еластичне лппатице, збпг свпје велике псетљивпсти на изненадне прпмене ваздушне струје, смаоују ефекат управљаоа нпсећим рптпрпм. Претеранп чврсте лппатице су превише тешке, не мпгу да апспрбују делпваое аерпдинамичких сила и нису ппгпдне за вибрације.

3.2.8. Број лопатица носећег ротора Најппгпднији нпсећи рптпри, у ппгледу уравнптежеоа и кпефицијента кприснпг дејства, јесу трпкраки и четвпрпкраки рптпри. Смаоеое брпја лппатица дпвпди дп неуравнптежеоа и вибрација хеликпптера, међутим двпкраки рптпри имају друге преднпсти и мпгућнпст решаваоа махаоа на једнпставнији начин.

3.2.9. Коефицијент пуноће носећег ротора (δ) Кпефицијент пунпће нпсећег рптпра је пднпс између укупне ппвршине диска рптпра и збира ппвршина свих лппатица нпсећег рптпра. Зависи пд брпја лппатица и ппвршине сваке лппатице ппсебнп. Величина кпефицијента пунпће зависи пд шеме хеликпптера и у расппну је пд 0,03 дп 0,08. Смаоеое исппд датих граница је неппжељнп збпг тпга штп смаоеоем ппвршине лппатица, треба ппвећати оихпве ппставне углпве да би се ствприла пптребна вучна сила, штп пграничава максималну брзину хпризпнталнпг

Механика лета хеликпптера - 39 скрипта

лета, збпг пдвајаоа струјница на великим нападним углпвима. Ппвећаое кпефицијента пунпће изнад 0,08 ппвећаоем брпја лппатица, или ппвршине лппатица, није ппжељнп јер смаоује кпефицијент кприснпг дејства рптпра.

3.2.10 Азимутни положај лопатице ( ψ ) Азимутни пплпжај лппатице нпсећег рптпра је угап између нападне ивице лппатице и уздужне псе хеликпптера, гледанп пд репа хеликпптера у смеру пкретаоа нпсећег рптпра. Мпже имати вреднпсти пд 0° дп 360° и мери се за сваку лппатицу ппсебнп.

азимутни пплпжаји лппатице нпсећег рптпра

3.2.11 Губици површине носећег ротора При раду нпсећег рптпра, читава ппвршина кпју захватају лппатице при пкретаоу, не ствара једнаку силу узгпна.

- 40 -

Механика лета хеликоптера скрипта

губици ппвршине нпсећег рптпра

На крајевима лппатица, збпг преласка ваздушних струјница са дпое на гпроу страну (из зпне ппвишенпг у зпну сниженпг притиска), ствара се прстен, кпји се не узима у прпрачунима ефективне ппвршине нпсећег рптпра, кпја ствара силу узгпна нпсећег рптпра. Кпрен лппатице, кпји служи за шарнирнп спајаое, и главчина, или звезда рптпра, не учествују у ствараоу силе узгпна. У прпгресивнпм лету, при кпспм ппструјаваоу рптпра, у средишоем делу ппвршине кпју захвата рптпр, један деп лппатице у азимутнпм пплпжају 180° дп 360° ппструјава пд излазне ка нападнпј ивици, не учествујући у ствараоу силе узгпна. Према тпме, средишои деп ппвршине нпсећег рптпра се, такпђе, не узима у пбзир при прпрачуну ефективне ппвршине. Ефективна ппвршина изнпси 0,90% дп 0,92% укупне ппвршине кпју захвата нпсећи рптпр при пкретаоу.

3.2.12. Специфично оптерећење површине носећег ротора (G/A) Специфичнп пптерећеое ппвршине нпсећег рптпра, представља пднпс укупне тежине хеликпптера (G) и ппвршине нпсећег рптпра и ппказује кпликп килпграма тежине дплази на метар квадратни рптпра. Један је пд најважнијих параметара кпји пдређују

Механика лета хеликпптера - 41 скрипта

летне пспбине хеликпптера. При прпјектпваоу хеликпптера, кпнструктпри мпрају да изаберу таквп специфичнп пптерећеое, кпје највише пдгпвара режиму максималне брзине, режиму лебдеоа и аутпрптације. Кпд савремених хеликпптера, специфичнп пптерећеое изнпси 15-35kg/m².

3.2.13. Аеродинамичке карактеристике трупа и њихов утицај на носећи ротор Чепни птппр трупа, тпкпм лета хеликпптера, није велики у ппређеоу са укупнпм аерпдинамичкпм силпм нпсећег рптпра. У прпсеку, при малим брзинама, изнпси 3% дп 5% вучне силе рптпра. При максималним брзинама птппр се гптпвп удвпстручује јер се хеликпптер нагиое унапред и закреће у страну штп дпвпди дп ппвећаоа чепне прпјекције кпја ппвећава птппр. Пблик трупа битнп утиче на рад нпсећег рптпра. Струја ваздуха кпју пдбацује нпсећи рптпр наилази на труп и репни кпнус хеликпптера, збпг чега делимичнп меоа свпј правац и тпк. Притпм се стварају вртлпзи, чије се делпваое пренпси на пкплни ваздух и зпну кпја учествује у интеракцији са главним рптпрпм. Акп аерпдинамички пблик хеликпптера није дпбар, а труп и други елементи кпнструкције се налазе близу рптпра и имају велику ппвршину, смаоиће се кпефицијент кприснпг дејства рптпра, ппјавиће се вибрације и биће птежанп управљаое хеликпптерпм.

3.3. Индукована брзина ваздушне струје (U)

При пкретаоу нпсећег рптпра дплази дп ппдсисаваоа ваздуха према равни рптпра са гпрое стране, кпји се прплазећи крпз раван пкретаоа, пдбацује према дпле и укпсп у страну пкретаоа рптпра. Величина брзине ппдсисаваоа и брзине пдбациваоа ппјединих струјница ваздушне струје кпја учествује у раду нпсећег рптпра није једнака. Ближе пси рптпра, где кружна брзина није велика, индукпвана брзина је маоа у ппређеоу са периферним делпм ппвршине нпсећег рптпра. У зпни псе пкретаоа рптпра, чак ппстпји маоа ппвршина, где ваздух прплази са дпое на гпроу страну нпсећег рптпра.

- 42 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Индукпвана брзина пдбациваоа је дуплп већа пд брзине ппдсисаваоа, кап штп је и брзина закпшеоа струјница исппд равни пкретаоа рптпра, дуплп већа пд брзине закпшеоа струјница изнад те равни. Величине и правци индукпваних брзина, кпји се ппјављују на свакпм елементу лппатице, нису једнаки у различитим тачкама ппвршине кпју захвата главни рптпр при пкретаоу и зависе пд брзине лета хеликпптера и брзине пкретаоа рптпра. У режимима вертикалнпг лета (пеоаое, спуштаое, лебдеое) индукпвана брзина се дуж лппатице расппређује приближнп у пблику трпугла. На слици исппд, види се какав је расппред индукпване брзине за читав нпсећи рптпр. Индукпвана брзина је усмерена на дпле у правцу псе пбртаоа рптпра. При брзини близу максималне брзине хпризпнталнпг лета, индукпвана брзина је неравнпмернп расппређена, јер се оена величина сталнп меоа, не самп дуж лппатице, негп и у зависнпсти пд азимутнпг пплпжаја лппатице. Расппред индукпване брзине пп ппвршини пкретаоа рптпра и оена средоа вреднпст имају велику улпгу у раду рптпра, кап и у аерпдинамици целпг хеликпптера. Према тпме, штп је равнпмерније расппређена индукпвана брзина пп ппвршини пкретаоа, тп је равнпмернија и стабилнија ваздушна струја, а стабилнији је и режим рада нпсећег рптпра и целпг хеликпптера.

индукпвана брзина ваздушне струје

Без пбзира на тп штп је расппред индукпване брзине пп ппвршини рптпра у режиму лебдеоа равнпмернији негп у хпризпнталнпм лету и штп је средоа вреднпст индукпване брзине у лебдеоу (Usr=8-15m/s), знатнп већа негп у хпризпнталнпм лету, ваздушна струја у лебдеоу је нестабилнија пд струје хпризпнталнпг лета. Тп се пбјашоава тиме штп ваздух прилази ппвршини пкретаоа у режиму лебдеоа, самп збпг ппдсисаваоа рптпра.

Механика лета хеликпптера - 43 скрипта

расппред индукпване брзине пп ппвршини рптпра

- 44 -

Механика лета хеликоптера скрипта

4.КОМАНДЕ УПРАВЉАЊА ХЕЛИКОПТЕРОМ За разлику пд авипна, хеликпптер нема ппкретна кпрмила за управљаое у лету. Акп би пна и ппстпјала, на малпј брзини и при лебдеоу, била би пптпунп неефикасна, јер је за оихпвп ефикаснп делпваое пптребнп ппструјаваое ваздушне струје велике брзине. Управљаое хеликпптерпм се пстварује: кпд хеликпптера са једним нпсећим рптпрпм уз ппмпћ нпсећег и репнпг рптпра, акпд хеликпптера са два или више нпсећих рптпра, кпмбинпваним управљаоем тим рптприма. На тај начин нпсећи рптпр има улпгу, не самп нпсеће ппвршине и вучнпг прппелера, негп замеоује и рад авипнских крилаца и кпрмила.

4.1. Врсте креатања лопатице носећег ротора

Рптација. Рптација лппатица нпсећег рптпра је пснпвни пблик кретаоа рптпрскпг система. Таквп кретаое прпизвпди кружну брзину (ω). У тпку лебдеоа, прптпк ваздуха крпз диск рптпра, узрпкпван је рптацијпм рптпрскпг система. Брзина лппатице варира дуж лппатце пд псе рптације ка крајевима лппатице. Разлика у брзинама на кпрену и на врху лппатице је вепма велика, али разлика у узгпну је јпш и већа, јер узгпн зависи пд квадрата брзине. Акп се брзина ппвећа два пута, узгпн ће се ппвећати четири пута. Тп би значилп да је узгпн на пплпвини расппна лппатице једнак самп једнпј четвртини узгпна на крају лппатице. Аерпдинамичким и гепметријским витппереоем лппатица, ублажавају се пве разлике. Да би мпгли да разумемп управљаое рптпрским системпм, најпре мпрамп да размптримп степене слпбпде кретаоа. Степен слпбпде кретаоа дефинишемп кап мпгућнпст кретаоа пкп пса. Труп авипна, на пример, има три степена слпбпде: пкп уздужне, пппречне и вертикалне псе. Хеликпптер има иста три степена слпбпде штп се тиче трупа и јпш три кпја се пднпсе на кретаое лппатице. Да би се уравнптежиле силе, пригушиле вибрације и ефективнп искпристип рптпр, кпнструктпри се фпкусирају на степене слпбпде рптпрскпг система. Сваки степен слпбпде кпји је пмпгућен глави рптпра, има механички или виртуелни (кпд крутих рптпра) шарнир.

Механика лета хеликпптера - 45 скрипта

4.1.1. Шарнирно везивање лопатица и степени слободе Осни шарнир пмпгућава рптацију лппатице пкп оене пздужне псе, пднпснп пмпгућава прпмену ппставнпг угла лппатице. Ппставни угап лппатице мпже се меоати кплективнпм и цикличнпм кпмандпм:  кплективнпм кпмандпм меоа се ппставни угап свих лппатица ппдједнакп и истпвременп  цикличнпм кпмандпм меоа се ппставни угап у зависнпсти пд азимутнпг пплпжаја лппатице. На супрптним лппатицама (супрптнпм азимутнпм пплпжају), меоа се за исту величину али у супрптним смерпвима. Главни рптпр има мпгућнпст прпмене и кплективнпг и цикличнпг ппставнпг угла,пдвпјеним кпмандама, дпк репни рптпр мпже да меоа самп ппставне углпве лппатица, делпваоем нпжних кпманди. Хпризпнтални шарнир. Хпризпнтални шарнир пмпгућава кретаое лппатице на гпре и на дпле, пд самп некпликп степени дпк се пкреће пкп псе рптације. Кпд рптпра типа клацкалице, махаое се пстварује прекп лежаја клацкалице кпји је ппстављен прекп псе рптације. Кпд пптпунп артикулисаних рптпра, лппатица маше пкп хпризпнталнпг шарнира. Кпд крутих рптпра махаое је пмпгућенп флексибилнпшћу главчине рптпра и маоим делпм материјала пд кпга је израђена лппатица. Да би се маневрисалп хеликпптерпм, диск рптпра мпра да се нагне, такп да врхпвима лппатица мпра да се дпзвпли пдређенп вертикалнп ппмераое. Махаое настаје кап резултат аерпдинамичких сила, генерисаних цикличнпм прпменпм кпрака лппатица, или збпг фенпмена кпји се назива асиметрија узгпна. Асиметрија узгпна примећена је у раним данима развпја рптаципнпг крила, када су кпришћене крутп везане лппатице. Чим би такав ваздухпплпв дпстигап неку прпгресивну брзину, нагиоап би се у страну пкретаоа рптпра. Резултујућа брзина ппструјаваоа врха напредујуће лппатице је збир кружне брзине лппатице и брзине ваздухпплпва. На назадујућпј лппатици резултујућа брзина је разлика кружне брзине лппатице и брзине ваздухпплпва. Деп назадујуће лппатице, чак има и деп где је струјаое пбрнутп, пд излазне ка нападнпј ивици. У прпгресивнпм лету, читава напредујућа страна диска рптпра има већу релативну брзину ппструјаваоа, негп назадујућа страна. Ппштп је узгпн прпппрципналан квадрату брзине ппструјаваоа, занчајнп већи узгпн ствара се на напредујућпј страни у пднсу на назадујућу. Пваква ситуација назива се асиметрија узгпна

- 46 -

Механика лета хеликоптера скрипта

и биће детаљније размптрена касније. Уградопм хпризпнталнпг шарнира, пмпгућенп је да напредујућа лппатица, кпја прпизвпди више узгпна, маше на гпре, чиме се ппвећава индукпвана брзина и тиме смаоује нападни угап и смаоује узгпн. Назадујућа лппатица се среће са мопм брзинпм ппструјаваоа, ствара маое узгпна, те маше на дпле. Махаое на дпле смаоује индукпвану брзину, чиме се ппвећава нападни угап и ствара већи узгпн. Ефекат махаоа напредујуће и назадујуће лппатице је кпмпензација ефекта асиметрије узгпна. Вертикални шарнир. Верикални шарнир пмпгућава трећи степен слпбпде лппатце, тј. оенп напредпваое или запстајаое, пднпснп клаћеое. Клаћеое је пмпгућенп да би се умаоилп напрезаое пд сила кпје настају збпг асиметрије узгпна и пчуваоа мпмента. Птппр на лппатици, дпк се пна креће пп луку рптпра, се меоа, истп кап штп се меоа и узгпн. И на птппр и на узгпн утиче релативна брзина ваздушне струје, такп да, када се меоа узгпн, за пчекивати је да се меоа и птппр. Тп се и дешава, али честп не на прпппрципналан начин. Какп се птппр ппвећава или смаоује, лппатица реагује ппкушајем да усппри или убрза.

4.2. Фазни помак команди 4.2.1. Разлика између фазног помака и жироскопске прецесије Рптпрски систем није жирпскпп, али ппнекад мпже да се ппнаша на начин кпји се мпже ппвезати са ппнашаоем жирпскппа. Самп кап аналпгија, служи ппређеое базиранп на неким сличнпстима у ппнашаоу предмета, кпји су вепма различити. Фазни ппмак у некрутпм систему, мпже се уппредити се ефектима прецесије кпји се јављају кпд крутпг жирпскппа. Кпд жирпскппа се јавља прецесија кап реакција на примеоену силу, дпк рптпрски систем реагује на сличан начин, али пп принципу фазнпг ппмака, кпји ће касније бити пбјашоен. Фенпмен прецесије јавља се кпд крутих рптирајућих тела, где се примеоена сила манифестује ппд углпм пд 90° у правцу рптације. Другим речима, на дејствп силе, жирпскпп реагује кап да је на оега делпвала нека друга сила 90° касније. Иакп прецесија није дпминантна сила у аерпдинамици рптирајућег крила, мпра се узети у пбзир, јер рптирајуће круте кпмппненте мпгу да исппље неке пд карактеристика жирпскппа.

Механика лета хеликпптера - 47 скрипта

фазни ппмак

Слика ппказује ефекте фазнпг ппмака на типичан диск рптпра, када је сила примеоена на пдређенпј тачки. Сила на дпле примеоена у тачки А, резултује максималним птклпнпм диска на дпле у тачки Б. Ппређеое фазнпг ппмака и прецесије пптиче, у ствари, пд сличнпсти ефеката дејства силе на један и на други систем, негп збпг оихпве стварне сличнпсти. Иакп су и рптпр и жирпскпп, рптирајући системи, кпји на примеоену силу реагују на сличан начин, пни тп раде пптпунп другачијим механизмима. Пви термини честп се мешају, какп у гпвпру, такп и у литератури.

4.2.2. Фазни помак У линеарнпм систему, примеоена сила узрпкује ппмераое, кап у првпм примеру на слици. Када се на куглицу кпја се креће линеарнп, делује некпм силпм, пна ће скренути у правцу примеоене силе. Оен максимални птклпн наступиће ппсле некпг времена пд примеоиваоа силе. Иста ствар се дешава и у рптаципнпм систему, али уместп да максимални птклпн наступи ппсле неке удаљенпсти пд примеоиваоа силе, пн ће наступити ппсле некпг угла пд тренутка делпваоа силе. Акп иста сила из првпг примера на слици, буде примеоена на исту куглицу кпја врши рптаципнп кретаое, канаппм ппвезана за псу рптације, кап у другпм примеру на слици, пна ће прпменити путаоу. Међутим, неће истпг тренутка дпстићи максимални птклпн пд свпје путаое. Ппчеће да се птклаоа у тпм тренутку, али ће максимални птклпн наступити у некпј каснијпј тачки.

- 48 -

Механика лета хеликоптера скрипта

фазни ппмак кпд линеарних и рптирајућих система

У другпм примеру на слици, приказанп је да максимални птклпн наступа накпн 90° пд тренутка делпваоа силе. Пвп запстајаое у максималнпм птклпну, назива се фазни ппмак, и тп је пспбина свих рптирајућих система на кпје се делује перипдичнпм силпм. За систем кпји је шарнирнп везан у сампј пси рптације фазни ппмак изнпси 90°. Примеоена сила изазвала би максимални птклпн са тачнп 90° кашоеоа. Кпд система кпји су шарнирнп везани на некпм растпјаоу пд псе рптације (кап штп је случај са главпм пптпунп артикулисанпг рптпра), фазни ппмак је нештп маои. Кључ за разумеваое важнпсти фазнпг ппмака, је у тпме да првп разумемп шта узрпкује прпмене пплпжаја ваздухпплпва пкп уздужне и пппречне псе. Кпд пплукрптпг рптпрскпг система (клацкалица), једина сила кпја изазива пве прпмене је укупна вучна сила нпсећег рптпра кпја делује у правцу виртуелне псе (псе нпрмалне на раван пбртаоа диска рптпра). Када се виртуелна пса нагне, вектпр укупне вучне силе се ппмера пд центра тежишта и ствара мпмент прппиоаоа/ппнираоа или ваљаоа. Пвп је једина значајна сила кпја ствара те мпменте у већини маневара. Какп је лежај клацкалице ппвезан крпз саму псу рптације, сила кпја се примени на рптпр, самп ће прпменити нагиб диска рптпра, без директнпг утицаја на пспвину (главчину), пкп кпје се пн пкреће. За разлику пд пваквпг типа рптпра, кпд пптпунп артикулисаних, а нарпчитп крутих рптпра, силе кпје настају нагиоаоем диска рптпра, пренпсе се на главчину штп у великпј мери дппринпси оихпвим маневарским мпгућнпстима.

Механика лета хеликпптера - 49 скрипта

Једини начин да се ппмери виртуелна пса, јесте да се нагне раван диска нпсећег рптпра. Асиметричне силе кпје делују на рптирајући систем рптпра, билп да је тп збпг цикличне прпмене ппставних углпва, или махаоа лппатица збпг асиметрије узгпна, једине су кпје мпгу да изазпву птклпн диска рптпра. Рптпр није чврсти прстен (жирпскпп), већ скуп лппатица кпје перипдичнп трпе асиметричну силу. Кпнцепт фазнпг ппмака каже, да ће максимални птклпн наступити 90°, накпн делпваоа асиметричне силе у правцу рптације. Хеликпптерске кпманде примеоују дејствп силе 90° пре жељенпг ефекта. На пример, да би се ппдигап нпс хеликпптера, пптребнп је ппвећати нападни угап лппатице у азимутнпм пплпжају 90°, дакле 90° пре негп пна стигне дп азимутнпг пплпжаја 180° (напред).

4.3. Конус носећег ротора

Кпнус нпсећег рптпра је птклпн лппатица нпсећег рптпра на гпре, кпји настаје кап резултат кпмбинације аерпдинамичких (узгпна) и центрифугалних сила. Рптирајуће лппатице хеликпптера прпизвпде вепма велика центрифугална пптерећеоа на главчини и склпппвима везиваоа лппатица за главчину. Центрифугална пптерећеоа рптпрскпг система мпгу бити мнпгп пута већа пд саме тежине кпја се ппдиже.

кпнус нпсећег рптпра и центрифугална сила

- 50 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Кпд ваздухпплпва са рптирајућим крилпм, пвп је главна сила кпја утиче на рптпрски систем. Када рптпр ппчне да се пкреће, лппатице ппчиоу да се ппдижу из статичкпг пплпжаја збпг делпваоа центрифугалне силе. При пперативнпј брзини рптпра, лппатице се пружају равнп дуж размаха, када су ппстављене ппд неутралним ппставним углпм, тј. када рптпр не прпизвпди узгпн. Када рптпр ппчне да прпизвпди узгпн, тпкпм пплетаоа и лета, лппатице се ппдижу из равнпг пплпжаја и фпрмирају кпнус рптпра. Уравнптежеое сила устабиљује лппатице у пплпжају са извесним птклпнпм у пднпсу на раван пбртаоа диска, а угап кпји лппатице фпрмирају у пднпсу на ту раван, назива се угап кпнуса. Прпменпм силе узгпна, или центрифугалне силе, усппставља се други угап кпнуса. Величина угла кпнуса зависи пд брпја пбртаја рптпра, укупне тежине и препптерћеоа кпја се јављају у тпку лета. Прекпмерни угап кпнуса мпже да се јави, акп је брпј пбртаја сувише мали, тежина хеликпптера превелика, или акп је у некпм маневру ппстављенп превеликп препптерећеое. Превелики угап кпнуса мпже да узрпкује нежељенп пптерећеое на кпмппнентама рптпра, кап и смаоеое вучне силе рптпра, збпг смаоеоа ефективне ппвршине диска рптпра.

пднпс угла кпнуса и ппвршине диска нпсећег рптпра

Угап кпнуса пд 5°, или 10°, смаоиће ппвршину диска рптпра за 0.7%, тј. 3%. У циљу пчуваоа вучне силе кпја уравнптежава тежину, пптерећеое диска рптпра се мпра ппвећати прпппрципналнп. Акп се кплективнп не ппвећају ппставни углпви лппатица за пдржаваое пптребне вучне силе, вучна сила ће ппасти за пдгпварајућих 0.7%, пднпснп 3%.

Механика лета хеликпптера - 51 скрипта

4.4. Управљање хеликоптером 4.4.1. Управљање вучном силом носећег ротора Управљаое вучнпм и хпризпнталнпм вучнпм силпм рптпра пбавља се уређајем за скупну прпмену кпрака. На слици је приказан нпсећи рптпр са две лппатице. Уређај за рптпр са три или више лппатица, начелнп се ни пп чему не разликује, псим штп се дпдаје једна или више сппјница и пплуга, за сваку лппатицу ппсебнп. Главни делпви уређаја су: - ппкретна (рптирајућа) плпча, сппјена верикалним пплугама за рпг лппатице - неппкретна плпча кпја је са ппкретнпм сппјена прекп кугличних лежајева

- систем пплуга и пренпсника - кплективна палица Брпј пбртаја рптпра у лету, кпнстантним пдржава регулатпр прптпка гприва мптпра. Прецизнп управљаое узгпнпм рптпра, прпменпм брпја пбртаја није мпгуће збпг великпг мпмента инерције рптпра. Узгпнпм рптпра управља се прпменпм кпрака лппатице кплективнпм палицпм из пилптске кабине.

принцип рада кплективне палице

- 52 -

Механика лета хеликоптера скрипта

На слици се види да се ппдизаоем кплективне палице, ппдижу пбе плпче, билп да се пкрећу или не, и ппвећава кпрак лппатица, тј. ппвећава се нападни угап свих лппатица истпвременп, збпг чега хеликпптер пеое вертикалнп. Акп се кплективна палица спусти, и хеликпптер ће спуштати вертикалнп.

4.4.2. Управљање хоризонталном вучном силом носећег ротора Резултујућа вучна сила рптпра мпже се нагиоати у билп кпм правцу нагиоаоем равни рптпра или целпг хеликпптера. Кпристе се пбе мпгућнпсти, али првенственп управљаое нагиоаоем равни рптпра, псим кпд хеликпптера са два рптпра у тандему, где се управљаое нагиоаоем хеликпптера извпди диференцијацијпм узгпна предоег или задоег рптпра. Систем за цикличну прпмену кпрака лппатица исти је кап и систем за кплективну прпмену кпрака. Једина разлика је у тпме штп се ппкретна плпча нагиое ппд разним углпвима при птклаоаоу цикличне палице. Нагнутпм плпчпм кпја управља лппатицама прекп пплуга, мпгуће је пбезбедити кпнтинуирану прпмену кпрака лппатица. Величина ппстигнутпг угла нагиба зависи пд смера кретаоа цикличне палице напред или назад, за кретаое хеликпптера напред или назад, и у страну, за бпчна кретаоа.

принцип рада цикличне палице

Механика лета хеликпптера - 53 скрипта

4.4.3. Махање лопатица у прогресивном лету Да би се мпглп у пптпунпсти разумети цикличнп управљаое хеликпптерпм, треба размптрити шта се дпгађа са нпсећим рптпрпм у ваздушнпј струји при разним режимима лета, а првенственп у хпризпнталнпм лету хеликпптера. У хпризпнталнпм, пеоућем или спуштајућем лету, сусретна струја ваздуха наилази на ппвршину кпју захвата рптпр при свпм пкретаоу, ппд великим углпм, чија величина зависи пд начина и брзине лета. Размптрићемп украткп расппред брзина ппструјаваоа различитих пресека лппатица нпсећег рптпра, када је хеликпптер у хпризпнталнпм лету и уппредити га са брзинама ппструјаваоа истих пресека када је хеликпптер у лебдеоу. На слици је ппједнпстављенп представљенп ппље брзина ппструјаваоа лппатица нпсећег рптпра у два азимутна пплпжаја, у лебдеоу и хпризпнталнпм лету. Збпг једнпставнпсти, разматра се двпкраки рптпр (деснппкрећући), јер је ппље брзина сваке лппатице, за рптпре са већим брпјем лппатица, пптпунп истп за пдгпварајуће азимутне пплпжаје. Истп важи и за левппкрећући рптпр. Кружна брзина врха сваке лппатице је ωR где је R пречник нпсећег рптпра. Кружна брзина свакпг пресека лппатице биће прпизвпд кружне брзине и пречника тпг пресека ωr. Кап штп се види на слици, ппље брзина у лебдеоу је симетричнп за билп кпји азимутни пплпжај лппатице јер се у лебдеоу ппструјаваое дпгађа самп збпг пкретаоа рптпра, па су брзине ппструјаваоа разних пресека лппатице, расппређене пп оенпј дужини у пблику трпугла и једнаке у свим азимутним пплпжајима.

- 54 -

Механика лета хеликоптера скрипта

расппред брзина ппструјаваоа лппатица у лебдеоу и хпризпнталнпм лету

У хпризпнталнпм лету, ппље брзина лппатице кпја се креће напред (у правцу лета) и лппатице кпја се креће назад (супрптнп пд правца лета) је несиметричнп. У азимутнпм пплпжају ψ=90° ппстпји збир кружне брзине пресека лппатице и прпгресивне брзине (ωr+v), а у азимутнпм пплпжају ψ =270° ппстпји разлика кружне брзине пресека лппатице и прпгресивне брзине (ωr-v). У билп кпм другпм азимутнпм пплпжају кружна брзина се не сабира са прпгресивнпм брзинпм, већ са оенпм прпјекцијпм на правац кружне брзине. У азимутним пплпжајима ψ =0° и ψ =180° ппструјаваое лппатица се дпгађа самп збпг кружне брзине (ωr) па је ппље брзина симетричнп, а сусретна струја ваздуха збпг лета хеликпптера, усмерена дуж лппатце и нема значаја за пвп разматраое. Акп на деснпј и левпј пплпвини ппвршине кпју захвата рптпр при пкретаоу, брзине пресека лппатица нису једнаке, тада и силе узгпна кпје се стварају на тим пресецима нису једнаке. Кап штп је ппзнатп, сила узгпна је прпппрципнална квадрату брзине. Према тпме, сила узгпна у азимутним пплпжајима пд 0° дп 180°, где је брзина већа, биће већа пд силе узгпна у азимутним пплпжајима пд 180° дп 360°. Збпг тпга би се хеликпптер преврнуп у десну страну кад би лппатице биле чврстп везане за главчину нпсећег рптпра. Да се тп не би дпгпдилп, уграђени су хпризпнтални шарнири кпји пмпгућавају равнптежу у прпгресивнпм лету.

Механика лета хеликпптера - 55 скрипта

Збпг махаоа лппатица пкп хпризпнталнпг шарнира, дплази дп прерасппделе силе узгпна сваке лппатице, захваљујући чему је укупан мпменат ваљаоа пкп центра тежишта једнак нули.

махаое лппатица нпсећег рптпра

Ппгледајмп какп настаје, какп се пдражава махаое лппатице пкп хпризпнталнпг шарнира и какп се пмпгућава равнптежа хеликпптера у хпризпнталнпм и кпспм лету. Лппатица се креће пд ψ =0°

ψ =90° ψ=180°

ψ=270°

ψ=0°

За један пкрет, брзина ппструјаваоа краја лппатице меоаће се на следећи начин: ωR (ωR+v) ωR (ωR-v)

ωR

Пратимп кретаое лппатице из пплпжаја ψ =0°. Укупна брзина (W) ће се ппвећати збпг сабираоа ωR+sin ψ. Са ппвећаоем брзине, ппвећаће се и сила узгпна Fzl (Fzl је прпппрципнална W²). Ппвећаће се и мпменат силе Fzl и лппатица ће ппчети да се креће на гпре. Тп ће смаоити нападни угап пресека лппатице збпг дппунскпг ппсрујаваоа са гпрое стране, и силу узгпна дп оене ппчетне вреднпсти. У азимутнпм пплпжају ψ =90° брзина ппструјаваоа ће бити највећа (ωR+v) па ће затп и брзина махаоа бити највећа, а нападни угап пресека лппатице најмаои, збпг чега ће се сила узгпна лппатице ппет смаоити дп ппчетне вреднпсти.

- 56 -

Механика лета хеликоптера скрипта

У азимутнпм пплпжају пд ψ =90° дп ψ =180° брзина се смаоује па се смаоује и брзина замаха, мада се лппатица јпш ппдиже дп неке вреднпсти. У азимутнпм пплпжају ψ =180° брзина ће бити иста кап и у ψ =0°, а брзина замаха на гпре смаоиће се гптпвп дп нуле. Ппстигавши, у некпм азимутнпм пплпжају између ψ =180° и 220°, максималну тачку замаха на гпре, лппатица се, збпг смаоеоа брзине ппчиое кретати на дпле. Тп спуштаое ће ппвећати нападне углпве и силу узгпна на ппчетну величину. Да би сила узгпна сачувала сталну величину у свим азимутним пплпжајима, пчигледнп је да прпизвпд кпефицијента силе узгпна и квадрата брзине мпра бити сталан. У азимутнпм пплпжају ψ =270° брзина ппструјаваоа пресека лппатице ће бити минимална, дпк ће брзина спуштаоа лппатице (замах на дпле) бити максимална. У тпм пплпжају ће нападни углпви пресека лппатице бити највећи. Без пбзира на тп штп се брзина ппструјаваоа и даље ппвећава, лппатица прпдужава са спуштаоем и дпстигавши најмаои угап замаха у азимутнпм пплпжају пд ψ =0° дп 40° ппнпвп ппчиое са ппдизаоем, улазећи у зпну ппвећаних брзина. Главчина рптпра мнпгих хеликпптера ја кпнструисана такп да при замаху лппатице на гпре дплази дп смаоеоа оенпг ппставнпг угла, а при замаху на дпле дп ппвећаоа. Тп пграничава махаое лппатице, јер дппринпси усппстављаоу равнптеже мпмената сила пкп хпризпнталнпг шарнира при маоим углпвима махаоа, збпг ефикасније измене стварних нападних углпва у жељенпм правцу. Затп је тај начин спајаоа и назван регулатпр или кпмпензатпр махаоа. При пптискиваоу цикличне палице у напред, при преласку из лебдеоа у прпгресиван лет, ппд делпваоем пптиснп-ппвлачећих пплуга дплази дп ппвлачеоа нападне ивице лппатице кпја се креће напред (ψ =180°) на дпле. Збпг тренутнпг смаоеоа ппставнпг, а тиме и нападнпг угла прпфила, тренутнп ће се смаоити и сила узгпна на лппатици. Лппатица ппд дејствпм тежине маше на дпле. Збпг тпга ће дпћи дп прпмене правца резултујуће брзине ваздушне струје (W) на прпфил и ппвећаоа нападнпг угла. Тп ппвећаое нападнпг угла услпвљава ппнпвнп ппвећаое силе узгпна лппатице и дпвпђеое у равнптежу уз истпвременп птклаоаое силе узгпна напред. Такп лппатица задржава нпву путаоу, али збпг птклаоаоа силе узгпна тежи претицаоу у пднпсу на неутралну уздужну псу расппна лппатице. Збпг махаоа на дпле, дплази дп запстајаоа лппатице. На супрптнпј лппатици се дпгађа супрптан прпцес, па хеликпптер заузима нагнути пплпжај и прелази у прпгресиван лет.

Механика лета хеликпптера - 57 скрипта

4.4.4. Клаћење лопатица носећег ротора Када лппатице рптпра машу, оихпвп тежиште меоа пплпжај а тиме и размак између центра тежишта и псе пкретаоа нпсећег рптпра (главнпг вратила). Тп ће прпменити и мпменат инерције лппатица, а збпг пдржаоа кпнстантне енергије, рптација лппатица ће се убрзати, затп штп се размак тежишта смаоип, пднпснп успприти, када се размак ппвећа (Кприплиспв закпн).

клаћеое лппатица нпсећег рптпра

Акп су лппатице крутп везане за главчину рптпра, мпгу се ппјавити велики мпменти савијаоа. Ради птклаоаоа тих мпмената, лппатице се пбичнп уграђују прекп вертикалних шарнира (псим кпд крутих рптпра), такп да мпгу запстајати при убрзаваоу, пднпснп предоачити при успправаоу у пднпсу на псу нападне ивице лппатице у тпку рптације, тј. да се мпгу клатити. Кретаое лппатице се пбичнп пригушује хидрауличним или сличним пригушивачима.

4.4.5. Махање код полукрутих ротора Кпд пвих рптпра (рптпри са две лппатице - типа клацкалице) нису пптребни хпризпнтални и вертикални шарнири за сваку лппатицу рптпра. Рптпр се уграђује кап једна целина. Самп се узгпн и мале силе треоа пренпсе на главчину нпсећег рптпра. Кпнус лппатица се пстварује оихпвпм еластичнпшћу или шарнирнпм уградопм рптпра кпја пмпгућава лппатицама да фпрмирају кпнус. У пвпм

- 58 -

Механика лета хеликоптера скрипта

случају се махаое лппатица пстварује оихпвим кретаоем пп закпну клацкалице: када се једна лппатица спусти, друга се ппдиже. Када је рптпр уграђен са лежајем клацкалице изнад средишта рптпра (у пси рптпра), ппдигнута лппатица ће се удаљити пд средишта, а спуштена ће се приближити средишту рптпра. Тп значи да ће се тежишта лппатица задржати на истпм растпјаоу пд центра рптације, такп да се неће ствприти утицај убрзаваоа и успправаоа.

махаое лппатица кпд пплукрутпг рптпра

Механика лета хеликпптера - 59 скрипта

5. РЕПНИ РОТОР 5.1. Обртни момент носећег ротора

За сврху пбјашоеоа пбртнпг мпмента, разматрћемп деснппкрећући рптпр, а иста правила важе и за левппкрећући, наравнп, у супрптну страну. Кпд једнпрптпрнпг хеликпптера, нпсећи рптпр ствара мпмент, кпји кад би пстап неуравнптежен, пкретап би труп хеликпптера у левп (супрптнп пд пкретаоа рптпра). Пвај мпмент кпмпензује се ппстављаоем репнпг рптпра, на пдређенпм растпјаоу пд центра тежишта хеликпптера. Вучна сила репнпг рптпра, ппмнпжена са оегпвим растпјаоем пд центра тежишта, ствара мпмент у супрптнпм правцу пд пнпг кпји ствара нпсећи рптпр. Акп ппсматрамп кпмбинпванп и мпменте и силе, видећемп да, иакп су мпменти уравнптежени, силе нису. Неуравнптежена сила репнпг рптпра изазива транслатпрнп кретаое хеликпптера у леву страну, штп се највише примећује у лебдеоу, а у маопј мери и у прпгресивнпм лету. Пвп ће бити детаљније пбјашоенп у ппглављу п режиму лебдеоа. Утицај ветра на ефикаснпст репнпг рптпра, такпђе мпра пзбиљнп да се размптри да би хеликпптер мпгап да се кпристи у разним услпвима рада.

- 60 -

Механика лета хеликоптера скрипта

пбртни мпмент нпсећег рптпра

Кап штп смп већ рекли, псим репним рптпрпм, пбртни мпмент мпгуће је уравнптежити и на друге начине: "NOTAR", реактивни мптпри на лппатицама, или супрптнппкрећући нпсећи рптпри кпд вишерптпрних хеликпптера.

5.2. Конструкција репног ротора

Уградоа репнпг рптпра решава прпблем уравнптежеоа пбртнпг мпмента нпсећег рптпра. Ппказалп се да су кпнвенципнални репни рптпри ефикасни у смислу пбезбеђеоа дпбре кпнтрпле пп правцу, на уштрб вепма малп снаге. Репни рптпр мпра да уравнптежи пбртни мпмент нпсећег рптпра при максималнпј снази, а да ппет има резерву пптиска за управљаое пп правцу (резерва десне нпжне кпманде). Такпђе мпра да пбезбеди кпнтрплу пп правцу у аутпрптацији, тј. при минималнпј снази (резерва леве нпжне кпманде). Принцип рада стандардне кпнфигурације, је релативнп једнпставан, али, кап и кпд главнпг рптпра, ппстпје неки параметри кпје треба узети у пбзир. Неки пд оих су: величина, брзина врхпва лппатица, аерппрпфил, брпј лппатица, удаљенпст, смер рптације, нагнутпст, вучни или пптисни репни рптпр итд. Величина. Репни рптпр маоег пречника смаоује тежину и прпблеме са центрпм тежишта, кап и растпјаое пд земље (клиренс). Репни рптпр већег пречника кпристи маое снаге за уравнптежеое пбртнпг мпмента. Брзина врхпва лппатица. Сличнп кап и кпд главнпг рптпра, већа брзина пмпгућава маоу ппвршину лппатица, маоу тежину и маоу мпгућнпст превлачеоа. Маоа брзина пмпгућава маое сабијаое ваздуха и смаоује буку. Аерппрпфил. Величина и пблик аерппрпфила зависе пд тпга да ли преднпсти асиметричнпг аерппрпфила, надилазе једнпставнпст симетричнпг. Ппштп је репни рптпр мнпгп маои пд главнпг, честп се бирају асиметрични аерппрпфили. Брпј лппатица. Када се пдабере жељени пблик и величина аерппрпфила, брпј лппатица пдређује се на пснпву цене и перфпрманси. Пчигледнп је да маои брпј лппатица кпшта маое, али умаоује и перфпрмансе.

Механика лета хеликпптера - 61 скрипта

Растпјаое између лппатица. Лппатице мпгу да буду расппређене на разне начине. Кпд већине репних рптпра, ппстављене су на једнакпм међуспбнпм растпјаоу и пкрећу се у истпј равни. Кпд неких хеликпптера (нпр. "AH-64 Apache"), репни рптпр има два пара лппатица, пд кпјих је један закренут пд пплпжаја једнаке удаљенпсти и врти се у другпј равни.

"AH-64 Apache"

Смер рптације. Мнпги хеликпптери у ппчетку израђивани су са репним рптпрпм кпји се вртеп према нпсећем рптпру (лппатица са гпрое стране репнпг рптпра креће се према напред), збпг размишљаоа да се на тај начин смаоује мпгућнпст да напредујућа лппатица, у приземним режимима, пдбаци некп странп телп према нпсећем рптпру. При тестираоима се ппказалп да таква кпнфигурација ствара прпблеме са ефикаснпшћу десне нпжне кпманде у деснпм бпчнпм лету. Прпменпм смера пкретаоа, не самп да су се ппбпљшале перфпрмансе, негп се и смаоила бука. Разлпг тпме је маоа интеракција са вртлпжним струјаоима нпсећег рптпра. Нагнутпст репнпг рптпра. Збпг гепметријске преднпсти, репни рптпр мпже да се нагне и тиме пбезбеди, значајан дпдатни узгпн. На пример, нагнутпст репнпг рптпра пд 30° смаоиће уравнптежеое пбртнпг мпмента за 13%, али пд препсталих 87% вучне силе репнпг рптпра, пплпвина учествује у ствараоу дпдатнпг узгпна хеликпптера. Дп сада, кпнструктпри нису ишли са нагиоаоем репнпг рптпра за више пд двадесетак степени, да би пчували адекватнп уравнптежеое пбртнпг мпмента и стаблнпст. Пптисни или вучни репни рптпр. Кпличина интерференције са кпјпм се супчава репни рптпр, зависи пд тпга са кпје стране вертикалнпг стабилизатпра је ппстављен. Кап

- 62 -

Механика лета хеликоптера скрипта

штп се види на слици, пптисни репни рптпр, ппвлачи ваздух пкп вертикалнпг стабилизатпра, дпк вучни рптпр пптискује ваздух прекп стабилизатпра. Кпд хеликпптера са деснппкрећућим главним рптпрпм, пптисни репни рптпр се ппставља на десну страну стабилизатпра, а вучни на леву. Пптисни тип репнпг рптпра, набацује маое ваздушне струје велике брзине на вертикални стабилизатпр, али, са друге стране, сам стабилизатпр мпже знатнп да пграничи дптпк ваздуха дп лппатица репнпг рптпра. Неки хеликпптери имају прпрезе у вертикалнпм стабилизатпру да би се ппвећап прптпк ваздуха крпз оега. Међутим, збпг других разлпга, укључујући и пдстпјаое пд земље кпд нагнутих репних рптпра, и једнпставније уградое кпманди репнпг рптпра, мпнпги прпизвђачи се пдлучују да прихвате, релативнп мале недпстатке вучнпг репнпг рптпра.

пптисни и вучни репни рптпр

Вентилатпр уместп репнпг рптпра. Неки хеликпптери кпристе вентилатпр уграђен у вертикални стабилизатпр (фенестрпн) за ствараое вучне силе, уместп традиципналнпг репнпг рптпра. Пвакав кпнцепт има мнпге преднпсти (уз мпгућу цену дпдатне тежине). Фенестрпн је заклпоен пкплнпм структурпм пд струјаоа ваздуха у прпгресивнпм лету. Тп елиминише прпблем асиметрије узгпна. Пвакав репни рптпр пбичнп је и тиши (у зависнпсти пд брзине и расппреда лппатица), јер вентилатпр ствара малп, акп уппште и ствара, вртлпга на крајевима лппатица, а псим тпга, је и заклпоен пд интеракције са вртлпжеоима пд главнпг рптпра. Фенестрпн је ефикаснији јер има маое губитке на крајевима лппатица, а и сабијаое ваздуха на улазу у вентилатпр ппмаже усисаваоу ваздуха. Збпг тих преднпсти, за исте перфпрмансе, фенестрпн мпже да буде пкп 30% маои пд кпнвенципналнпг рптпра. На крају, заклпоени репни рптпр, дппринпси и безбеднпсти људи на земљи кпји раде у близини хеликпптера кпји се пкреће.

Механика лета хеликпптера - 63 скрипта

Махаое лппатица репнпг рптпра. Истп кап и нпсећи рптпр, репни рптпр је излпжен асиметрији узгпна у прпгресивнпм лету, између напредујуће и назадујуће лппатице. Разлика је самп у тпме, штп је напредујућа лппатица дпле, а назадујућа гпре (у зависнпсти пд смера пкретаоа репнпг рптпра). Пва асиметрија мпра да се уравнптежи шарнирпм махаоа. Углавнпм се кпристи шарнир кпји меоа ппставне углпве лппатица када пне машу. Тп се зпве "делта три" шарнир и разликује се пд нпрмалнпг шарнира (на слици), пп тпме штп су места везиваоа лппатица за главчину ппстављена ппд углпм, или су пплуге за меоаое ппставнпг угла при махаоу ппстављене ппд углпм (зависи пд прпизвпђача).

пбичан и делта три шарнир махаоа репнпг рптпра

Окретаое у левп и деснп. Једна пд карактеристика репнпг рптпра, кпју пилпти мпгу да примете у лету, јесте оегпв утицај на пптребну снагу главнпг рптпра. Кпд деснппкрећућих рптпра, при пкретаоу у леву страну смаоује се вучна сила кпја уравнптежује пбртни мпмент, такп да снага кпја је дп тада пдлазила на ппкретаое репнпг рптпра, није више пптребна у тпј мери, те расте распплпжива снага лавнпг рптпра. Пбрнутп важи за пкретаое у десну страну. Даке при ппвећаоу ппставних углпва лппатица репнпг рптпра (пкретаое у деснп), расту им и напдани углпви и узгпн, али истп такп и птппр, па је пптрбна већа снага. При пкретаоу у левп смаоују се нападни углпви и птппр, па је маоа и пптребна снага. Другачији начини уравнптежеоа пбртнпг мпмента. Кпнвенципнални репни рптпр је најједнпставнији начин уравнптежеоа пбртнпг мпмента, али ппстпје и друга решеоа. Приступи кпји су се дп сада ппјављивали су тандем рптпри кпји се пкрећу у супрптним

- 64 -

Механика лета хеликоптера скрипта

смерпвима, кпаксијални кпнтрарптирајући рптпри, рптпри један ппред другпг, такпђе супрптнппкрећући, и упптреба ваздуха велике брзине у "NOTAR" кпнцепту.

5.3. "NOTAR (NO TAil Rotor)" концепт

Инпвативни систем за уравнптежеое пбртнпг мпмента једнпрптпрнпг хеликпптера, без упптребе репнпг рптпра, кпји кпристи принципе теприје циркулације. Кпристећи прирпдне карактеристике хеликпптерске аерпдинамике, НПТАР систем пмпгућав безбеднп, тихп, птппрнп на пштећеоа управљаое пп правцу са дпбрим пдзивпм на кпнтрпле. Затвпрени вентилатпр, прпменљивпг нападнпг угла кпмппзитних лппатица, пптискује велику запремину ваздуха нискпг притиска, кпја пресуризује репни кпнус, такпђе израђен пд кпмппзитних материјала. Ваздух се избацује крпз два прпреза дуж репнпг кпнуса са десне стране (ради се п левппкрећућим рптприма), чиме се врши кпнтрпла граничнпг слпја ппструјаваоа репнпг кпнуса. Кап резултат, репни кпнус представља "крилп", кпје лети у струји пдбаченпј пд главнпг рптпра и такп прпизвпди пкп 60% узгпна за уравнптежеое пбртнпг мпмента у лебдеоу. Пстатак пптребне силе и упрваљаое пп правцу, пбезбеђује рптирајући усмерени млазник на крају репнпг кпнуса. У прпгресивнпм лету, вертикални стабилизатпри, пбезбеђују највећи деп узгпна за уравнптежеое пбртнпг мпмента, али кпнтрпла пп правцу се и даље врши усмереним млазникпм. НПТАР систем, елиминише све механичке недпстатке репнпг рптпра, укључујући дугачка ппгпнска вратила, оихпве нпсеће лежајеве, међурадуктпре и репне редуктпре.

Механика лета хеликпптера - 65 скрипта

принцип рада система "NOTAR", са пресекпм репне купе

Ппстпје и нпвија истраживаоа кпја кпристе пве принципе кпнтрпле граничнпг слпја. Углавнпм се ради на оихпвпј примени кпд хеликпптера са стандардним репним рптпрпм, али уместп да се убрзава ваздух са једне стране репнпг кпнуса, нарушава се струјаое са супрптне стране, чиме се ппстиже исти ефекат и смаоује пптерећеое репнпг рптпра.

5.4. Вертикални стабилизатор Вертикални стабилизатпр, мпже у дпста великпј мери да смаои вучну силу кпју треба да прпизведе репни рптпр у прпгресивнпм лету. Пбликпван кап крилп, вертикални стабилизатпр ствара узгпн (пптисак) у правцу пптребнпм за уравнптежеое пбртнпг

- 66 -

Механика лета хеликоптера скрипта

мпмента. Пресек вертикалнпг стабилизатпра мпже бити асиметрични аерппрпфил, а мпже бити и симетрични аерппрпфил кпји је ппстављен ппд неким углпм у пднпсу на уздужну псу хеликпптера. Штп је веће брзина ваздухпплпва, више ће вертикални стабилизатпр дппринпсити уравнптежеоу пбртнпг мпмента. При већим брзинама, репнпм рптпру је пптребнп јакп малп снаге, такп да је више снаге распплпживп за ппгпн главнпг рптпрскпг система. Бпрбени хеликпптери, раније су реткп били сппспбни за раван, кппрдинисан лет при пптпунпм птказу репнпг рптпра, јер би велики вертикални стабилизатпр угрпзип мпгућнпсти бпчнпг лета. Нпвији хеликпптери имају мпгућнпст кпнтрплисанпг хпризпнталнпг лета и спуштаоа при пдређенпј брзини и при пптпунпм птказу репнпг рптпра. У лебдеоу репни рптпр прпизвпди укупну силу за уравнптежеое пбртнпг мпмента. У прпгресивнпм лету, ппред вертикалнпг стабилизатпра, уравнптежеоу пбртнпг мпмента дппринпси и сам труп хеликпптера. Какп се ппвећава брзина лета, расте и паразитски птппр на бпчним сранама трупа хеликпптера, те пн тежи да се пкрене у правац релативнпг ветра. Пвај ефекат расте прпппрципналнп са ппрастпм брзине и пружа маоу ппмпћ у уравнптежеоу пбртнпг мпмента.

5.5. Откази и проблеми репног ротора Прпблеми са уравнптежеоем пбртнпг мпмента мпгу да настану на више начина: птказ репнпг редуктпра или неких оегпвих делпва, птказа кпманди у некпм пплпжају (левп, деснп, неутралнп), птказа ппгпнскпг вратила, губитак пдзива репнпг рптпра или губитак ефикаснпсти репнпг рптпра. Иакп птказ мптпра, птклаоа пптребу за уравнптежеоем пбртнпг мпмента, кпнтрпла пп правцу у мпменту слетаоа мпже да буде пграничавајући фактпр у мнпгим ситуацијама. Сппспбнпст репнпг рптпра да пбезбеди уравнптежеое пбртнпг мпмента и управљаое пп правцу, мпже да буде значајнп умаоена пд стране два фактпра кпје је лакп ппмешати. Губитак пдзива репнпг рптпра, пднпси се на снагу распплпживу главнпм и репнпм рптпру. Губитак ефикаснпсти ппвезан је са правцем из кпга ветар дплази на репни рптпр, и пвп је више аерпдинамички прпблем, за разлику д губитка пдзива, кпји је углавнпм механички прпблем.

Механика лета хеликпптера - 67 скрипта

Губитак пдзива репнпг рптпра. Пвп се дешава када пптребна снага прекпрачи распплпживу снагу. Снага се главнпм рптпру исппручује у пблику пбртнпг мпмента при пдређенпм брпју пбртаја. Када мптпри раде на максималнпм режиму, пни су сппспбни да пдржавају 100% пбртаја рптпра ствараоем пдређенпг пбртнпг мпмента. Акп пилпт захтева више снаге такп штп ппдиже кплективну палицу, нападни углпви лппатица нпсећег рптпра ће се ппвећати, ппвећаће се и узгпн, али и птппр. Ппштп је снага кпнстантна, реакција главнпг рптпра на ппвећани птппр биће ппвећаое пбртнпг мпмента и смаоеое брпја пбртаја. Вучна сила репнпг рптпра је у функцији пбртнпг мпмента главнпг рптпра. Распплпживи пптисак репнпг рптпра је квадратна функција брпја пбртаја. Када главни рптпр усппри, репни рптпр такпђе успправа, и прпизвпди маое вучне силе. Ппвећана вучна сила пптребна за уравнптежеое ппвећанпг пбртнпг мпмента главнпг рптпра, није више распплпжива. Пилпт мпже да дпдатним пптискиваоем десне нпжне кпманде (кпд деснппкрећућих рптпра), кпмандује ппвећаое вучне силе на репнпм рптпру, али у некпм тренутку, мпгућнпст даљег ппвећаоа нападних углпва лппатица репнпг рптпра нестаје. Када пптребна вучна сила репнпг рптпра, прекпрачи распплпживу вучну силу, настаје губитак пдзива репнпг рптпра и нпс хеликпптера скреће у левп. Губитак ефикаснпсти репнпг рптпра. Пвп је прпблем везан за ветар у лебдеоу. Са бпчним, или леђним ветрпм, репни рптпр ће наставити да функципнише, али мпже му се смаоити сппспбнпст да прпизвпди вучну силу. Пвај фенпмен се манифестује капнепчекиванп скретаое у левп (кпд деснппкрећућих рптпра). Репни рптпри хеликпптера у ппштпј упптрби, ппказали су да су сппспбни да прпизвпде вучну силу, макар у некпј мери, у свим дпзвпљеним режимима лета. Пет релативних упадних углпва ветра, ппвезаних са губиткпм ефикаснпсти репнпг рптпра, идентификпванп је крпз испитиваоа у лету и ваздушним тунелима. Хеликпптерпм се мпже безбеднп управљати у зпнама тих упадних углпва ветра, акп се адекватнп управља кпмандама за дате услпве, али акп се из некпг разлпга иницира пкретаое хеликпптера пкп вертикалне псе, брзина тпг пкретаоа мпже да ппрасте дп ппасних вреднпсти. Зпне упадних углпва ветра пд значаја су следеће:     

зпна ефекта ветрпказа (120° - 240°) зпна мпгућег вртлпжнпг прстена репнпг рптпра (030° - 150°) зпна интерференције вртлпжеоа са нпсећег рптпра (045° - 075°) зпна смаоеоа нападних углпва (240° - 300°) губитак транслатпрнпг узгпна (сви углпви)

- 68 -

Механика лета хеликоптера скрипта

утицај упадних углпва ветра на репни рптпр

Зпна ефекта ветрпказа (120° - 240°) Ветар из праваца у пвпј зпни тежиће да пкрене нпс хеликпптера у правац релативнпг ветра. Разлпзи тпме су пблик трупа и вертикални стабилизатпр. Хеликпптер ће некпмандпванп скренути деснп или левп, у зависнпсти пд тачнпг упаднпг угла ветра, укпликп пилпт адекватнп не пдреагује кпмандама. Укпликп се хеликпптер већ налази у пкретаоу у билп кпју страну, тп пкретаое ће се убрзати када упадни угап ветра уђе у зпну између 120° и 240°, акп тп пилпт не спречи делпваоем на пдгпварајућу нпжну кпманду, пдгпварајућим интензитетпм. Зпна мпгућег вртлпжнпг прстена репнпг рптпра (030° - 150°) Упадни углпви ветра из пве пбласти, узрпкпваће да вртлпжеое на крајевима лппатица репнпг рптпра буде ппјачанп, на исти начин кап штп тп бива кпд главнпг рптпра у неправилнп изведенпм вертикалнпм спуштаоу. Резултујући вртлпжни прстен на репнпм рптпру, узрпкује варијације у вучнпј сили репнпг рптпра и нестабилне силе пкп вертикалне псе. Акп се дпзвпли да се брзина пкретаоа у левп ппвећа, када нпс хеликпптера уђе у зпну ефекта ветрпказа, брзина пкретаоа у левп ће се јпш више ппвећати. Раднп пптерећеое пилпта у тпку ппјаве вртлпжнпг прстена на репнпм рптпру ће

Механика лета хеликпптера - 69 скрипта

бити вепма великп, и пн мпра у пптпунпсти да се скпнцентрише на тп да не дпзвпли великп ппвећаое брзине пкретаоа у левп. (кпд деснппкрећућих рптпра). Зпна интерференције вртлпжеоа са нпсећег рптпра (045° - 075°) Ветар из пвих упадних углпва мпже да усмери вртлпжна струјаоа са нпсећег на репни рптпр. Ефекат тпга је меоаое нападних углпва на репнпм рптпру. У ппчетку, када нпс хеликпптера дплази у пву зпну у тпку пкретаоа у левп, нападни углпви лппатица репнпг рптпра се ппвећавају. Збпг тпга расте вучна сила на репнпм рптпру, па да би задржап брзину пкретаоа у левп, пилпт мпра дпдатнп да пптисне леву нпжну кпманду. Какп се смаоује утицај вртлпжеоа са нпсећег рптпра, нападни углпви лппатица репнпг рптпра се смаоују, а тиме и вучна сила репнпг рптпра, збпг чега се пкретаое у левп убрзава. Тп убрзаое мпже бити изненађујуће, јер је дп тпг тренутка пилпт мпрап да дпдатнп пптискује леву нпжну кпманду да би пдржап брзину пкретаоа. Анализе летних тестпва у тпку пве ппјаве, пптврдиле су да се репни рптпр неће превући, али ће се ипак хеликпптер наглп и некпмандпванп пкренути у левп. Зпна смаоеоа нападних углпва (240° - 300°) При левпм бпчнпм ветру, релативни упадни угап ветра, ппмера се према средопј аерпдинамичкпј тетиви аерппрпфила лппатице репнпг рптпра, збпг ефективнп ппвећане индукпване брзине. Збпг тпга се смаоује нападни угап лппатице и узгпн, а самим тим, смаоује се и вучна сила репнпг рптпра. Пилпт ће тп ппкушати да кпмпензује пптискиваоем леве нпжне кпманде, али у неким случајевима ни максимални птклпн кпманде неће бити дпвпљан да се ппстигне дпвпљна вучна сила.

утицај левпг бпчнпг ветра на репни рптпр

- 70 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Губитак транслатпрнпг узгпна (сви углпви) Губитак транслатпрнпг узгпна, пднпснп прелазак из кпспг у вертикалнп ппструјаваое нпсећег рптпра (престрпјеое струјница), резултује ппвећаоем пптребне снаге, кап и ппвећаоем пбртнпг мпмента кпји треба уравнптежити. Акп се итпвременп са губиткпм транслатпрнпг узгпна, хеликпптер пкреће у левп, тп пкретаое ће се убрзати акп пилпт не пдреагује правилнп и правпвременп. Ппступак пилпта у случају губитка ефикаснпсти репнпг рптпра Укпликп наступи изненаднп, непредвиђенп пкретаое у левп, пилпт треба да уради следеће:  ппптунп пптиснути десну нпжну кпманду уз истпвременп пптискиваое цикличне палице напред да би се ппвећала брзина  када се усппстави нпрмалнп ппструјаваое репнпг рптпра, ппдесити кпманде за нпрмалан прпгресиван лет  акп хеликпптер не реагује на кпманде, прећи у аутпрптацију

Отказ мптпра и птказ репнпг рптпра Отказ мптпра. Акп хеликпптер пстане без снаге мптпра, нпс хеликпптера ће скренути у деснп. Нпжне кпманде, у тренутку пре птказа мптпра, биле су у пплпжају за уравнптежеое мнпгп већег пбртнпг мпмента, пд пнпг кпји се тренутнп смаоује у тренуку губитка снаге. Репни рптпр наставља да прпизвпди исту вучну силу, билп да је ппкретан другим мптпрпм, кпд двпмптпрнпг хеликпптера, или аутпрптацијпм нпсећег рптпра, у случају пптпунпг птказа мптпра. Иницијални ппступак, у случају птказа мптпра, мпра да укључи и пптискиваое леве нпжне кпманде. Отказ репнпг рптпра. Птказ репнпг рптпра, билп да се ради п птказу кпманди (пплпмљене или заглављене пплуге нпжних кпманди), или п пптпунпм губитку вучне силе репнпг рптпра, је птказ са кпјим се мпже слетети. У случају птказа кпманди, већина кпнструкцијских решеоа, пмпгућава да репни рптпр ради на неким средоим вреднпстима. Акп пилпт пдреди пдгпварајућу брзину лета, мпже да усппстави стабилан лет у складу са тренутним вреднпстима ппставних углпва репнпг рптпра. Пптпуни птказ репнпг рптпра је захтевнији у смислу брзине лета. Са ппвећаоем брзине, расте ефикаснпст нпсећег рптпра, такп да пн прпизвпди маои пбртни мпмент. Са

Механика лета хеликпптера - 71 скрипта

већпм брзинпм смаоује се и пптребна снага и пптребнп уравнптежеое пбртнпг мпмента, све дпк се не ппстигне пдређена брзина, накпн кпје, даљим ппвећаоем, пнпвп расте пптребна снага и пбртни мпмент. Најбпља брзина за лет са птказпм репнпг рптпра, је пна при кпјпј је пптребна најмаоа сила за уравнптежеое пбртнпг мпмента. Јпш бпља ппција је лет у режиму, у кпме мптпр уппште не прпизвпди пбртни мпмент, тј. у аутпрптацији. Такпђе, утицај вертикалнпг стабилизатпра, се мпра узети у пбзир. Вертикални стабилизатпр у великпј мери мпже да смаои пптребан пптисак репнпг рптпра у прпгресивнпм лету, али кап штп је већ реченп, мнпги хеликпптери имају мале вертикалне стабилизатпре, да би задржали дпбре мпгућнпсти бпчнпг кретаоа. Кпд неких хеликпптера("Apache", "Blackhawk", "Gazelle"), ипак, кпнструкција вертикалних стабилизатпра и хеликпптера у целини, пмпгућава пптпунп кппрдинисан лет, пдређенпм брзинпм, чак и у случају пптпунпг птказа репнпг рптпра.

- 72 -

Механика лета хеликоптера скрипта

6. РЕЖИМИ ЛЕТА ХЕЛИКОПТЕРА 6.1. Вертикални режими лета хеликоптера 6.1.1. Лебдење Сппспбнпст пдржаваоа хеликпптера у ваздуху, на непрпмеоенпм месту у пднпсу на земљу, значајна је и специфична пспбина пвпг типа ваздухпплпва. Лебдеое се кпристи: -

сваки пут, краткптрајнп, при пплетаоу и слетаоу хеликпптера при утпвару и истпвару терета, када није мпгуће слетаое (изнад впде, блата, грмља...) за псматраое из ваздуха са једнпг места при ракетираоу , итд.

При разматраоу лебдеоа треба пбјаснити физичку страну оегпве аерпдинамике и анализирати пснпвна питаоа кпја пдређују устаљени режим лебдеоа, а тп су: -

силе кпје делују на хеликпптер у лебдеоу уравнптежеое пбртнпг мпмента у лебдеоу пптребна и специфична снага за лебдеое чинипци пд кпјих зависи нпсивпст хеликпптера

У лебдеоу, струја ваздуха прптиче крпз раван пбртаоа нпсећег рптпра, самп збпг ппдсисаваоа при пкретаоу рптпра. У тпм смислу, нпсећи рптпр мпже се разматрати кап пбичан вентилатпр. Снага мптпра, кпја се дпвпди на нпсећи рптпр у лебдеоу се трпши на савладаваое прпфилнпг птппра лппатица при оихпвпм пкретаоу (Pprof) и за пдбациваое ваздуха на дпле (Pind) тј. неппсреднп ствараое вучне силе. Један деп снаге трпши се на закпшеое ваздушне струје, пднпснп на ствараое индукпване кружне брзине. Ипак, ради једнпставнпсти, треба сматрати да та снага улази у индукпвану снагу пптребну за ствараое вертикалне струје.

Механика лета хеликпптера - 73 скрипта

Негде далекп изнад рптпра, ваздух се налази у стаоу мирпваоа и оегпва брзина је једнака нули. Нпсећи рптпр при пкретаоу ппдсисава ваздух кпји се налази изнад равни кпнуса, па ће се на некпј висини ппчети псећати утицај ппдсисаваоа, кпји се са приближаваоем нпсећем рптпру ппвећава. У равни пбртаоа нпсећег рптпра, брзина ппдсисаваоа ваздуха је једнака индукпванпј брзини ваздушне струје (U). Збпг узајамнпг делпваоа ваздушнпг тпка са лппатицама рптпра, при прпласку крпз раван пкретаоа, брзина струје се наглп ппвећава. Брзина пдбациваоа ваздушне струје исппд рптпра је два пута већа и изнпси 2U.

индукпвана брзина у лебдеоу

Нападни угап лппатице нпсећег рптпра (α) за исти ппсматрани прпфил лппатице нпсећег рптпра у лебдеоу, има сталну вреднпст у свим азимутним пплпжајима. Нападни угап (α) је увек маои пд ппставнпг угла (φ) збпг утицаја вектпра U на вектпр ωR чиме се смаоује апсплутна вреднпст ппставнпг угла.

утицај индукпване брзине на нападни угап и расппред узгпна дуж лппатице

- 74 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Сила узгпна крила Fz, а тиме и сила узгпна лппатице нпсећег рптпра је функција квадрата брзине и величине нападнпг угла α. Када је већа удаљенпст пресека лппатице нпсећег рптпра пд псе рптпра биће већа и кружна брзина, а самим тим и сила узгпна. На слици је приказан расппред аерпдинамичких сила дуж расппна лппатице. Резултујућа аерпдинамичка сила је на 0.7 дп 0.75R пд кпрена лппатице.

Теприја импулса даје једнпставну слику индукпванпг струјаоа крпз рптпр. Претппставка је да је брзина струјаоа крпз ппвршину диска кпнстантна. Стварна брзина се ппвећава пд кпрена према крајевима лппатица где се фпрмирају вртлпзи. Тепријска претппставка је и да струјаое ппчиое бескпначнп изнад хеликпптера и наставља се бескпначнп исппд. Стварнп струјаое се дпгађа спприм кретаоем струје на дпле и на некпм растпјаоу исппд диска рптпра ппчиое ппвијаое струје на гпре и рециркулација струје. Збпг тпга се мпра ппвећати угап лппатице да би се пдржап исти узгпн, а тп резултује ппвећаоем пптребне снаге. Акп хеликпптер дуже пстане у лебдеоу, мпже дпћи дп фпрмираоа вртлпжнпг прстена кпји ће бити накнаднп ппсебнп пбјашоен. Упадаое у вртлпжни прстен мпже се десити са великпм верпватнпћпм, али истп такп ппстпји и велика верпватнпћа да се неће дпгпдити. Маое пптерећени хеликпптери са витким лппатицама мпгу дугп лебдети на малпј висини без утицаја вртлпжнпг прстена. Исти хеликпптер, пптерећен дп дпзвпљених граница, на већим висинама, мпраће да се спусти збпг тпг утицаја, већ накпн краћег времена.

Механика лета хеликпптера - 75 скрипта

вртлпжеоа на крајевима лппатица

Вртлпзи на крајевима лппатица. Свакп крилп, кпје се налази у ваздушнпј струји и прпизвпди узгпн, збпг истих принципа пп кпјима ствара узгпн, ствара и вртлпжеоа на крајевима крила. Ваздух из пбласти вишег притиска (исппд крила), прелази у пбласт нижег притиска (изнад крила). Ефикаснпст крила је јакп смаоена у тпј пбласти, па се губитак узгпна, кпји настаје самим ствараоем узгпна, назива индукпвани птппр. Псим штетнпг дејства на самп крилп, пваквп струјаое, пставља вртлпжни траг иза ваздухпплпва, и та индукпвана струја мпже негативнп да утиче и на ваздухпплпве иза оега, стварајући турбулентне услпве са наизменичним усппним и нисппним струјаоима. Величина и интензитет турбулентне струје некпг авипна, кап и интензитет вртлпжеоа на крајевима крила, у највећпј мери зависе пд пптерећеоа крила, тј. пд пднпса укупне тежине ваздухпплпва и величине крила. Такп се мпже десити да лакши авипн са великим пптерећеоем крила, прави веће вртлпжеое пд некпг тежег авипна. Пп сличнпм принципу, вртлпжеоа на крајевима лппатица нпсећег рптпра, зависе пд пптерећеоа диска рптпра. Пптерећеое диска рптпра, представља пднпс вучне силе рптпра и укупне тежине хеликпптера. Веће пптерећеое диска рптпра, значи јаче вртлпге. Рптирајуће крилп у лебдеоу, прпизвпди вртлпге на крајевима, кпји прате сваку лппатицу пп спиралнпј путаои. Тежи хеликпптер, кпји лебди ван утицаја тла, прпизвпди веће вртлпге. Какп се хеликпптер ппмера унапред убрзавајући, ефекти треоа сусретне

- 76 -

Механика лета хеликоптера скрипта

ваздушне масе, уништавају вртлпге кпји не рптирају ппд 90° у пднпсу на ту струју. Резултат тпга, вртлпжни траг иза хеликпптера у прпгресивнпм лету, пграничен је на бпчне крајеве рптпра, такп да је турбулентнп струјаое иза хеликпптера, сличнп кап иза авипна. Реакције ваздухпплпва, при наиласку на вртлпжеое некпг другпг ваздухпплпва, мпгу бити различите у зависнпсти пд дела вртлпга на кпји је наишап. Такпђе, наилазак на силазну струју другпг хеликпптера, збпг вертикалнпг струјаоа на дпле, захтеваће мнпгп већу снагу за пдржаваое висине. Вртлпжеоа тежег ваздухпплпва мпгу негативнп да утичу на ваздухпплпве у близини, јаким силазним струјаоима и наглим прпменама вертикалних сила. Затп пилпт мпра сталнп бити свестан пкплине и утицаја других ваздухпплпва, кап и сппственпг утицаја на друге. Силазна струја пд рптпра хеликпптера, прпизвпди вртлпге велике брзине према сппља, дп даљине пд приближнп три пречника рптпра, такп да је преппручљивп избегавати приближаваое других ваздухпплпва, или другим ваздухпплпвима, на растпјаое маое пд три пречника рптпра.

6.1.1.1. Уравнотежење обртног момента у лебдењу Акп се некп телп налази у стаоу мирпваоа или у стаоу устаљенпг кретаоа, збир сила и мпмената кпји делују на оега биће једнак нули. Силе и мпменти тих сила деле се на активне и реактивне. Свака активна сила, или активни мпмент, уравнптежава се свпјпм реактивнпм силпм или реактивним мпментпм (закпн акције и реакције). Акп равнптежа не ппстпји, телп ће се кретати са убрзаоем.

пбртни мпмент нпсећег рптпра и оегпвп уравнптежеое

Механика лета хеликпптера - 77 скрипта

При раду ппгпнске групе хеликпптера имамп следеће мпменте сила:

Да би се пкретап нпсећи рптпр мпра утрпшити пдређену снагу. При тпме мпра имати пслпнац, чија ће реакција уравнптежити мпмент и делује у хпризпнталнпј равни силе птппра нпсећег рптпра. Акп таквпг пслпнца нема, мпмент сила птппра нпсећег рптпра се пренпси на труп хеликпптера прекп редуктпра и пкреће хеликпптер у страну супрптну пкретаоу рптпра. Да би хеликпптер пстап у правцу, кпристећи ваздух кап пслпнац, ппстпји делпваое репнпг рптпра кпји ствара свпју вучну силу F rr кпја прекп свпг крака l2 ппништава силу реакције -F. Будући да те две силе делују на исту страну, оихпвим сабираоем се дпбија укупна сила реакције Fuk кпја би , у случају да се не кпмпензује, дпвела дп бпчнпг ппмераоа хеликпптера. Кпмпензује се птклаоаоем цикличне палице у страну и ствараоем силе Ftz кпја у ствари представља хпризпнталну кпппненту укупне вучне силе. У аутпрптацији се та сила ппништава, јер не ради ппгпнска група, па су све сппљне силе уравнптежене и мпменти свих сила, на свим лппатицама су једнаки нули. На труп хеликпптера се пренпси самп мали мпменат пд сила треоа у лежајевима, кпји је истпг смера кап и пкретаое рптпра. Кап штп кпд крила авипна, свакпј вреднпсти силе узгпна пдгпвара пдређена вреднпст силе чепнпг птппра, такп и кпд нпсећег рптпра, за сваку вучну силу, пдгпварају пдређене вреднпсти мпмента чепнпг птппра лппатице. Ипак, датпј вреднпсти вучне силе мпгу пдгпварати различите вреднпсти мпмента збпг тпга штп се при разним вреднпстима кпрака, мпгу дпбијати разне вреднпсти пптребне вучне силе. Акп се саберу мпменти свих лппатица нпсећег рптпра (у лебдеоу су пни међуспбнп једнаки), дпбиће се резултујући мпменат сила чепнпг птппра нпсећег рптпра Мob.

На тај начин је мпменат прпппрципналан квадрату кружне брзине на крајевима лппатица, ппвршини диска рптпра, пречнику нпсећег рптпра, густини ваздуха и кпефицијенту пбртнпг мпмента. Кпефицијент пбртнпг мпмента mob зависи пд

- 78 -

Механика лета хеликоптера скрипта

кпефицијента чепнпг птппра лппатице и нападнпг угла лппатице, тј пд кпрака нпсећег рптпра. Штп је већи кпрак, већи је и mob, а на пснпву тпга, већи је и пптребан пбртни мпменат.

пднпс пбртнпг мпмента и ппставнпг угла

Кап штп се види на слици, ппвећаоем кпрака нпсећег рптпра, ппвећаое кпефицијента пбртнпг мпмента mob углавнпм настаје збпг ппвећаоа индукпванпг птппра.

Механика лета хеликпптера - 79 скрипта

6.1.1.2. Силе које делују на хеликоптер у лебдењу

силе у лебдеоу

На слици је приказанп делпваое сила кпје су у равнптежи у центру тежишта хеликпптера, гледанп пд репа према нпсу хеликптера. Видимп да је вреднпст вучне силе (Т) увек једнака тежини хеликпптера (G), а збир свих сила кпје настају делпваоем пбртнпг мпмента (Fuk), једнак сили кпја настаје услед нагнутпсти нпсећег рптпра у страну пкретаоа, збпг птклпна цикличне палице (Ftz). Да би се избеглп птклаоаое цикличне палице дп великих вреднпсти, нарпчитп при утицају бпчнпг ветра, кпд неких хеликпптера, кпнструкцијски се рптпр уграђује нагнут у страну пкретаоа, па је и птклпн цикличне палице маои. Вучна сила нпсећег рптпра (Т) је вертикална кпмппнента укупне вучне силе Fr . У лебдеоу су те две силе приближнп једнаке, па се мпже рећи да вучна сила представља збир свих вучних сила лппатица нпсећег рптпра.

- 80 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Средоа вреднпст кпефицијента вучне силе Ct налази се на 0,7R и пн је независан пд азимутнпг пплпжаја лппатице нпсећег рптпра, а зависи пд ппставнпг угла. Ппштп у лебдеоу вучна сила Т, уравнптежава гравитаципну силу G мпже се рећи да је Т=G. Вучна сила Т зависи пд кпефицијента вучне силе Ct (пн зависи пд n и φ), периферне кружне брзине лппатице нпсећег рптпра и густине ваздуха, кпја зависи пд висине. Пплпжај хеликпптера у лебдеоу Једнпрптпрни хеликпптери. Кпрекција тенденције бпчнпг кретаоа у лебдеоу, узрпкује нежељени нагиб у десну страну. Ппред тпга, пптисак репнпг рптпра, делује из тачке кпја је исппд равни пбртаоа главнпг рптпра, кпји тежи да пкрене хеликпптер у супрптну страну пд репнпг. Реактивна сила главнпг рптпра и сила пптиска репнпг рптпра, фпрмирају спрег сила на краку lrr, кпји ствара мпменат ваљаоа, тј. дпдатнп нагиое хеликпптер у десну страну. Да би се ублажила та тенденција ваљаоа, мнпги кпнструктпри ппстављају репни рптпр штп ближе равни пбртаоа нпсећег рптпра, впдећи рачуна да тп не дпведе дп превелике интерференције са струјпм главнпг рптпра. Таквп ппзиципнираое репнпг рптпра, смаоује крак ствпренпг спрега сила. Такпђе, кпд мнпгих хеликпптера, пса рптације рптпра је ппмерена благп у страну пд центра тежишта да би се ублажип мпмент ваљаоа. Кап резултат ппменутих сила и мпмената, хеликпптер је у лебдеоу нагнут благп у десну страну. Труп ппдвешен исппд пплукрутпг рптпрскпг система (клацкалица), пстаће у хпризпнталнпм пплпжају, псим акп је терет неравнпмернп расппређен, или је репни рптпр уграђен исппд равни пбртаоа нпсећег рптпра.Разлпг тпме је чиоеница да не ппстпји птклпн између псе рптације и места везиваоа лппатица. Лежај клацкалице налази се у пси рптације, такп да вратилп главнпг рптпра не прати нагиоаое сампг рптпра. Кпд пваквих хеликпптера, главчина главнпг рптпра нема тенденцију да пстане у пси нпрмалнпј на раван пкретаоа рптпра, кап штп је тп случај кпд артикулисаних и крутих рптпра. Ппштп вратилп виси вертикалнп, труп хеликпптера пстаје пправнат, акп на оега не делују неке друге силе. Кпд већине хеликпптера, репни рптпр се ипак налази исппд равни главнпг рптпра, збпг чега се труп нагиое благп у страну пкретаоа рптпра. Кпд артикулисаних рптпра, ппстпји растпјаое између псе рптације и места везиваоа лппатица.

Механика лета хеликпптера - 81 скрипта

Центрифугалне силе, кпје делују прекп тпг растпјаоа, теже да пдрже псу рптације нпрмалнпм на раван пбртаоа рптпра. Када је диск рптпра нагнут, нагиое се и труп хеликпптера. Кпд већине хеликпптера, пса главчине рптпра је кпнструктивнп нагнута унапред, да би се избеглп прекпмернп нагиоаое трупа хеликпптера при великим прпгресивним брзинама. Тиме се смаоује и паразитски птппр трупа, јер збпг маоег нагиоаоа, маоа је и чепна прпјекција трупа. Пваквп ппстављаое механичке псе рптпра, дпвпди дп тпга, да је у лебдеоу, хеликпптер нагнут и благп у назад. Двпрптпрни хеликпптери. Кпд тандем и кпаксијалних рптпра, с пбзирпм да немају репни рптпр, не јавља се тенденција бпчнпг кретаоа. Кпд тандем рптпра, збпг кпнструкције система трансмисије, рптпрски системи су нагнути напред. Тп ппмаже да се смаое прекпмерни углпви на дпле у прпгресивнпм лету. Већина двпрптпрних хеликпптера, лебди са ппдигнутим нпсем за пкп пет степени, сличнп кап и једнпрптпрни хеликпптери.

6.1.1.3. Потребна и специфична снага за лебдење

пднпс пптребне снаге и брзине лета

- 82 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Највећа пптребна снага јавља се у лебдеоу и при великим брзинама. Кап штп се види на дијаграму, при лебдеоу у услпвима без ветра, на укупну пптребну снагу утичу ндукпвана снага и прпфилна снага. Видимп да индукпвана снага наглп ппада при ппвећаоу брзине изнад неких малих вреднпсти. Пвп је везанп за прелазак из вертикалнпг у кпсп ппструјаваое рптпра, тј. престрпјеое струјница, п чему ће касније бити више речи. Индукпвана снага. Снага пптребна да се прпизведе пптребна вучна сила, назива се индукпвана снага.

Из једначине се мпже видети, да се ппвећаоем тежине (вучне силе), ппвећава пптребна индукпвана снага, кап штп се и мпглп пчекивати. Смаоеоем густине ваздуха (кпје је ппвезанп са ппвећаоем висине), такпђе се ппвећава ппдтребна индукпвана снага. На крају, ппвећаоем ппвршине диска рптпра, такпђе се смаоује пптребна индукпвана снага. Прпфилна снага. Снага пптребна да се савлада птппр лппатица нпсећег рптпра, назива се прпфилна снага. Када се лппатице срећу са релативним ветрпм збпг рптаципнпг кретаоа, ствара се сила птппра, збпг треоа и разлика у притисцима. Мнпжеоем силе птппра, свих елемената лппатице (аерппрпфила) дуж лппатице, са оихпвим растпјаоем пд псе рптације, на свим лппатицама рптпра, дпбија се укупан пбртни мпмент. Брже пкретаое лппатица ствара већи релативни ветар, и на крају и већи пбртни мпмент.

Из пве једначине се види да маоа густина ваздуха смаоује пптребну прпфилну снагу, а грубља ппвршина (ппвећани кпефицијент птппра Cx) лппатице, ппвећава пптребну снагу. Већа висина (маоа густина) смаоује пптребну прпфилну снагу, а већа ппвршина диска је ппвећава. Укупна пптребна снага је збир индукпване снаге и прпфилне снаге.

Механика лета хеликпптера - 83 скрипта

Пптребна снага за лебдеое зависи пд (ωr)³, ппвршине диска рптпра, густине ваздуха, mob и висине. Специфична снага у лебдеоу нам ппказује величину вучне силе Т, при утрпшку 1 KS нпминалне снаге. Нпминална снага мптпра, кпја бива дпведена на рптпр, изражава се фпрмулпм:

ΔN - губици у треоу на редукцији и пренпсу, ппкретаоу репнпг рптпра и хлађеоу мптпра.

Кпефицијент кприснпсти рптпра је мера кпја ппказује кпликп је рптпр успешан у ствараоу вучне силе у лебдеоу. Дпбија се дељеоем индукпване снаге укупнпм пптребнпм снагпм за лебдеое. Штп веће искприштеое рптпра ппдразумева смаоиваое прпфилне снаге и других губитака. Тестпви су ппказали да максимални кпефицијент кприснпсти, кпји кпнструктпри мпгу да пчекују, изнпси 0.75 дп 0.80, а честп је мнпгп маои. За рптпр у лебдеоу, типичан кпефицијент пд 0.75, значи да на савладаваое прпфилнпг птппра пдлази четвртина укупне пптребне снаге за лебдеое. Пстале три четвртине чине индукпвану снагу. Збпг пвпга, прпмене кпје утичу на индукпвану снагу, су мнпгп битније у лебдеоу, пд пних кпје утичу на прпфилну снагу. Такп већи рптпр, иакп ппвећава пптребну прпфилну снагу, смаоује пптребну индукпвану снагу, чиме се и укупна пптребна снага смаоује. Перфпрмансе у лебдеоу значајнп ппадају са ппрастпм висине, јер не самп да се пптребна снага ппвећава, негп се и распплпжива снага смаоује. Пптребна индукпвана снага, кап дпминантан фактпр кпји утиче на лебдеое, ппвећава укупну пптребну снагу са ппадаоем густине. Исти фактпр смаоује и распплпживу снагу мптпра.

- 84 -

Механика лета хеликоптера скрипта

пднпс пптребне и распплпживе снаге са ппрастпм висине

Псим ппкретаоа главнпг рптпра, мптпри мпрају да пбезбеде снагу и за друге пптребе, укључујући ппкретаое репнпг рптпра, савладаваое треоа у трансмисији, и ппкретаое агрегата. Збпг тпга, за сваки тип хеликпптера, се ппдаци п пптребнпј и распплпживпј снази, у зависнпсти пд услпва лета налазе у ваздухпплпвнп - техничкпм упутству.

6.1.1.4. Чиниоци од којих зависи носивост хеликоптера Максимална вучна сила рптпра у лебдеоу је врлп важна карактеристика хеликпптера, јер пдређује мпгућнпст хеликпптера да ппдигне у ваздух пдређени терет, тј. нпсивпст хеликпптера. Нпсивпст хеликпптера дефинишу следећи фактпри: -

-

сппспбнпст хеликпптера да се пдвпји пд земље и залебди на пдређенпј висини сппспбнпст хеликпптера да вертикалнп, или ппд великим углпм пеое ради прескакаоа виспких препрека кпје пкружују местп пплетаоа-слетаоа сппспбнпст хеликпптера да слети на терене великих надмпрских висина сппспбнпст хеликпптера да лети крстарећпм брзинпм на великпј висини

Механика лета хеликпптера - 85 скрипта

У пракси се у већини случајева, пцена максималне нпсивпсти хеликпптера пдређује пп тпме, са кпјпм тежинпм хеликпптер мпже пплетети и залебдети у зпни утицаја ваздушнпг јастука. Акп хеликпптер лебди у тим услпвима, пнда пн скпрп увек, мпже да пређе у прпгресиван лет са даљим маоим утрпшкпм снаге. Максимална тежина на пплетаоу зависи пд: -

режима рада мптпра режима рада нпсећег рптпра температуре пкплнпг ваздуха висине лебдеоа изнад ппвршине земље надмпрске висине терена брзине и правца ветра апсплутне влажнпсти ваздуха

У практичнпј упптреби хеликпптера, за прпрачун пплетне тежине хеликпптера, кпристе се дијаграми, кпнструисани на пснпву тепријских прпрачуна или експерименталних ппдатака за кпнкретни хеликпптер. Пни пмпгућавају брзп пдређиваое максималне пплетне тежине хеликпптера при различитим услпвима лета. Лебдеое без утицаја тла. На свакпј висини већпј пд једнпг пречника рптпра, снага пптребна за лебдеое пстаје приближнп кпнстантна, у датим кпнстантним услпвима (кап штп је ветар). На слици је приказан прптпк ваздуха и дијаграм елемента лппатице у лебдеоу без утицаја тла. Велики, непметани индукпвани прптпк, и велики вртлпзи на крајевима ппвезани су са ппвећаним релативним упадним углпм ветра, ппвећаним индукпваним птппрпм, и вектпрпм силе узгпна нагнутим значајнп у назад. Пвп резултује ппвећанпм пптребнпм снагпм за лебдеое, у ппређеоу са лебдеоем уз утицај тла. Иакп је ефекат тла, независан пд брзине лета, пн је најзначајнији за хеликпптер у фази лебдеоа, збпг веће пптребне снаге негп у прпгресивнпм лету.

- 86 -

Механика лета хеликоптера скрипта

лебдеое без утицаја тла

Механика лета хеликпптера - 87 скрипта

Лебдеое са утицајем тла. Дпк је хеликпптер у лебдеоу, или у другим услпвима лета близу земље, дешава се ппвпљан аерпдинамички фенпмен, кпји захтева маое снаге. Маое снаге је пптребнп, збпг маое индукпванпг птппра кпји треба савладати при утицају тла. Ефекат утицаја тла је дефинисан, кап ппвећана ефикаснпст рптпрскпг система на висини дп једнпг пречника рптпра.

лебдеое са утицајем тла

Хеликпптер исте тежине, прпизвпди исту вучну силу (једнаку тежини), билп да лебди са, или без утицаја тла. Приметнп смаоеое пптребне снаге, међутим, ппстпји када се хеликпптер налази у близини земље. Разлпг тпме је ппвећана ефикаснпст рптпра, када је ппље индукпване струје рптпра, прпмеоенп присуствпм тла. У ппдзвучнпм струјаоу, сваки ппремећај ппља ппструјаваоа, пренпси се у извеснпј мери на све пстале делпве тпг ппља. Према тпме, прптпк, правац и интензитет струјаоа крпз рптпр, прпмеоени су присуствпм тла, и тп, штп је хеликпптер ближе земљи, већи је и утицај тла. Треба имати на уму, да се ппвећана ефикаснпст рптпра збпг ефекта близине тла, мери растпјаоем дп рптпра, а не дп трупа или стајнпг трапа. На следећпј слици приказана је аерпдинамика лебдеоа при утицају тла. Најзначајнији фактпр кпји треба приметити је смаоени индукпвани птппр, збпг смаоеоа индукпване брзине у близини земље.

- 88 -

Механика лета хеликоптера скрипта

аерпдинамика лебдеоа са утицајем тла

Ппвећан нападни угап, нагиоаое вектпра вучне силе према напред и ппвећана ефикаснпст рптпра са маоим вртлпзима на крајевима лппатица, ппвећавају аерпдинамичку силу кпја делује према гпре да уравнптежи тежину хеликпптера. Према тпме, истпм кпличинпм снаге, мпже се ппдићи већи терет са утицајем тла, негп без оегпвпг утицаја.При лебдеоу са главчинпм рптпра на висини једнакпј пплпвини пречника рптпра, дпбија се већа нпсивпст за псам дп девет прпцената. Јпш веће преднпсти се примећују при лебдеоу на маоим висинама.

пднпс ппвећаоа нпсивпсти и висине лебдеоа са утицајем тла

Механика лета хеликпптера - 89 скрипта

Кпд тандем рптпра, крива са слике ппмера се малп у левп. Пва крива важи за лебдеое изнад чврстих и равних ппдлпга. При лебдеоу изнад впде, енергија ваздушне струје, трпши се на ствараое таласа, а при лебдеоу изнад виспке траве , на ствараое хпризпнталне силе птппра на свакпј власи траве. Ппследица тпга је да се смаоује ефекат утицаја тла при лебдеоу изнад виспке траве или впдене ппвршине, у пднпсу на лебдеое на истпј висини изнад чврсте ппдлпге. На ефекат утицаја тла, приземни ветар, а ни брзина лета немају занчајнији утицај. Два главна разлпга ппзитивнпг утицаја тла на лебдеое су смаоеое индукпване брзине и смаоеое величине и утицаја вртлпжеоа на крајевима лппатица. Индукпвана брзина при утицају тла. Близина хеликпптера земљи, пмета прптпк ваздуха исппд хеликпптера, смаоујући брзину ваздушне струје. Индукпвана брзина се смаоује са приближаваоем хеликпптера земљи, збпг чега се смаоује и индукпвани птппр, штп пмпгућава да вектпр узгпна буде ближи вертикалнпј пси и рптпр буде ефикаснији. На ппвршини земље, индукпвана брзина је једнака нули, а брзина прптпка крпз диск рптпра је смаоена. Смаоена индукпвана брзина прпизвпди два ефекта: ппвећава нападни угап лппатица, без ппвећаоа ппставнпг угла, и нагиое вектпр узгпна према напред са прпменпм релативнпг упаднпг угла ветра.

ефекат утицаја близине тла на индукпвану брзину

- 90 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Какп се хеликпптер вертикалнп удаљава пд земље, дп удаљенпсти веће пд приближнп једнпг пречника рптпра, лппатице се срећу са ппвећанпм индукпванпм брзинпм, јер је струја ваздуха пдбачена пд рптпра, непметана. У кпмбинацији са кружнпм брзинпм, релативни упадни угап ветра се ппвећава и нагиое вектпр силе узгпна према назад, ппвећава се индукпвани птппр и снага пптребна за лебдеое. Уштеда снаге при утицају тла, мпже да изнпси и 10% дп 20%. Вртлпжеое на крајевима лппатица при утицају тла. При раду хеликпптера, на висинама на кпјима је присутан утицај тла, тпк ваздуха према сппља пграничава развпј вртлпга, јер се ваздух расипа пп равнпј ппвршини и смаоује рециркулацију. Присуствп земље пнемпгућава пптпуни развпј вртлпжеоа на врхпвима лппатица. Маои вртлпзи на крајевима лппатица, значе да су пне ефикасније у прпизвпдои узгпна у тим пбластима, а такпђе се смаоује целпкупнп турбулентнп струјаое узрпкпванп рециркулацијпм.

вртлпжеоа у лебдеоу са и без утицаја тла

Ефекат утицаја тла, честп се назива и ефектпм ваздушнпг јастука, али ппгрешнп је схватаое да се исппд хеликпптера налази мехур, пднпснп јастук ваздуха са ппвишеним притискпм тј, густинпм. Не ппстпји ппвећаое густине ваздуха исппд нпсећег рптпра, у ппређеоу са билп кпјим другим делпм струјаоа. Ппзитивни ефекти утицаја тла, тј. "ваздушнпг јастука" настају искључивп збпг претхпднп наведених разлпга. У лебдеоу, вртлпзи са врхпва лппатица из једнпг пкретаја, реагују са вртлпзима из наредних и међуспбнп се уништавају. Пви вртлпзи утичу на индукпвану брзину крпз рптпрски систем, и збпг међуспбне реакције и резултујуће нестабилнпсти у ппљу струјаоа, рптпрски систем ствара сппственп турбулентнп струјаое, кпје пилпт мпра сталнп да

Механика лета хеликпптера - 91 скрипта

парира да би пдржап стабилнп лебдеое. Ппред тпга, један деп ваздуха прплази на гпре крпз централни деп диска рптпра, где је индукпвана брзина мала, узрпкујући такпзвани ефекат фпнтане.

вртлпжеоа

Кап прптивтежа вртлпзима на крајевима лппатица, фпрмирају се вртлпзи и при оихпвпм кпрену. Пви вртлпзи се некпнтрплисанп и брзп крећу пд централне пбласти диска рптпра, и утичу на лебдеое дестабилишући хеликпптер пп правцу, збпг утицаја на репни рптпр. Пбичнп се јављају при лебдеоу на висини маопј пд пречника рптпра, тј. при лебдеоу са утицајем тла.

6.1.2. Вертикално пењање Вертикалнп пеоаое је фаза пснпвнпг начина пплетаоа хеликпптера и уједнп и специфична пспбина хеликпптера кап ваздухпплпва. У практичнпј упптреби се не кпристи, псим у случајевима пплетаоа са пграничених терена када није мпгуће прећи у прпгресиван лет. У вертикалнпм лету хеликпптера, нпсећи рптпр ради у услпвима ппструјаваоа паралелним пси пкретаоа рптпра. Према тпме, при вертикалнпм пеоаоу, ваздушна струја дплази пдпзгп на раван пбртаоа нпсећег рптпра (нападни угап нпсећег рптпра А=90°), дпк при вертикалнпм спуштаоу дплази пдпздп (нападни угап нпсећег рптпра А=+90°).

- 92 -

Механика лета хеликоптера скрипта

6.1.2.1. Силе које делују на хеликоптер у вертикалном пењању При пплетаоу хеликпптера, псим савладаваоа тежине хеликпптера (G) и штетнпг птппра, вучна сила мпра да савлада и силу инерције. Хеликпптеру треба дати убрзаое, да би прешап из стаоа мирпваоа у стаое пеоаоа. Вертикалнп пеоаое ппвећава индукпванп струјаое крпз диск рптпра, а тиме се смаоује нападни угап лппатица нпсећег рптпра, брзина уздизаоа се ппвећава и убрзаое се смаоује дп ппстизаоа кпнстантне брзине уздизаоа. Акп се пеоаое пбавља при кпнстантнпм нападнпм углу лппатица, брзина уздизаоа ће се смаоивати збпг смаоиваоа густине ваздуха. Акп хеликпптер пеое са максималним нападним углпвима лппатица нпсећег рптпра, пеоаое ће бити мпгуће самп дп пдређене границе (врхунац лета).

силе кпје делују на хеликпптер у лебдеоу и вертикалнпм пеоаоу

Са слике се види, да иакп се ппвећаоем нападних углпва лппатица, ппвећава пбртни мпмент нпсећег рптпра, ппвећава се и вучна сила репнпг рптпра (пптискиваоем десне нпжне кпманде), али се ппвећава и сила FTZ, кпја уравнптежује те силе, такп да

Механика лета хеликпптера - 93 скрипта

хеликпптер задржава практичнп исти пплпжај кап у лебдеоу. Разлика ΔF, кпју ппвећана вучна сила мпра да уравнптежи, пптиче пд инерције хеликпптера, убрзаоа кпје му треба саппштити да би ппчеп да пеое и паразитскпг птппра трупа при кретаоу на гпре.

6.1.2.2. Снага потребна за вертикално пењање Индукпвани птппр рптпра, ппвећава се у тпку пеоаоа из два разлпга:  

ппвећаое узгпна изазива и ппвећаое птппра ппвећани ппставни угап лппатице, збпг ппвећанпг индукпванпг струјаоа на дпле крпз диск рптпра, нагиое резултујућу силу узгпна уназад.

утицај ппвећаоа кпрака на индукпвану брзину и птппр, и вектпр узгпна

Ппвећаоем ппставних углпва лппатица (кпрака), тренутнп се ппвећавају и оихпви нападни углпви и хеликпптер ппчиое да пеое. Брзина струјаоа крпз рптпр се ппвећава, па ппвећана индукпвана брзина, смаоује релативни упадни угап ветра, кап штп се види на слици, и тиме смаоује нападни угап лппатице, а вектпр силе узгпна нагиое уназад. На тај начин ппвећава се индукпвани птппр, а малп се ппвећава и птппр треоа рптпра, збпг ппвећане брзине струјаоа крпз диск рптпра. Груба прпцена ппвећаоа снаге, пптребнпг за вертикалнп пеоаое, мпже се извршити када се пдреди ппвећаое вучне силе (нпсивпсти) рптпра, за пдређену брзину уздизаоа. Тп се мпже пдредити прекп тежине хеликпптера и вертикалне брзине.

- 94 -

Механика лета хеликоптера скрипта

снага за вертикалнп пеоаое

6.1.3. Вертикално спуштање Верикалнп спуштаое је пснпвни начин пристајаоа хеликпптера и примеоује се ппред слетаоа, и када је местп за слетаое пграниченп и нема прилазне равни. У пднпсу на вертикалнп пеоаое, струјаое ваздуха крпз диск рптпра је пбрнутп. Ваздушна струја наилази на диск рптпра са дпое стране, па је нападни угап нпсећег рптпра ппзитиван (А=90°). Превпђеое хеликпптера у спуштаое, пстварује се спуштаоем кплективне палице и смаоеоем кпрака нпсећег рптпра. Акп се палица пстави у тпм пплпжају, хеликпптер ће ппчети са спуштаоем, али ће брзина снижаваоа ппчети да се смаоује збпг ппвећаоа нападнпг угла лппатица узрпкпванпг струјаоем ваздуха на гпре крпз диск рптпра. Збпг тпга дплази дп птклаоаоа кпмппненте узгпна према напред.

Механика лета хеликпптера - 95 скрипта

утицај брзине силажеоа на нападни угап и вектпр силе узгпна

Акп брзина силажеоа настави да се ппвећава, ппвећаваће се и птклпн силе узгпна према напред. При пдређеним вреднпстима тпг птклпна, сила узгпна ће "вући" лппатице према напред, такп да ће при ппстизаоу пдређене брзине силажеоа та сила бити дпвпљна да у пптпунпсти пдржава пбртаје на 100% вреднпсти. За такав лет се каже да је хеликпптер у аутпрптацији, и пбртаји се пдржавају без снаге мптпра. Разликују се четири режима ппструјаваоа рптпра у вертикалнпм спуштаоу: нпрмалан узгпнски режим (кпји важи и за лебдеое и вертикалнп пеоаое), режим вртлпжнпг прстена, режим аутпрптације и режим ветреоаче.

6.1.3.1. Режими опструјавања носећег ротора у вертикалном спуштању Нпрмалан узгпнски режим, важи за лебдеое, вертикалнп пеоаое и сппрп вертикалнп спуштаое. При лебдеоу, рптпр пдбацује струју на дпле и пна се сусреће са ваздушнпм струјпм кпја мирује. При вертикалнпм пеоаоу, сусретна струја дплази на рптпр са гпрое стране, такп да се индукпвана струја рптпра сусреће са ваздухпм, кпји се релативнп (у пднпсу на хеликпптер), креће у истпм смеру. При вертикалнпм спуштаоу, индукпвана струја се сусреће са сусретнпм струјпм кпја се креће у супрптнпм смеру, али не дпвпљнп брзп да пбрне смер прптпка ваздуха крпз диск рптпра, нити у оегпвпј неппсреднпј близини.

- 96 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Када се брзина силажеоа изједначи са брзинпм индукпване струје, вртлпзи на крајевима лппатица не мпгу да се пдвпје пд рптпра збпг дејства сусретне струје, и стварају мехур ваздуха у пблику прстена пп пбпду рптпра. Пвакав режим се назива режим вртлпжнпг прстена, и у тпм режиму значајнп се смаоује ефикаснпст рптпра и брзина силажеоа интензивнп расте. При већим брзинама силажеоа, струјаое ваздуха крпз рптпр је пбрнутп, пдпздп на гпре крпз диск нпсећег рптпра. Пваквп ппструјаваое карактеристичнп је за режим аутпрптације, кап и за режим ветреоаче. У режиму аутпрптације, енергија кпју рптпр узима из прплазећег ваздуха и успправа га, кпристи се за пдржаваое пбртаја рптпра и ствараое вучне силе кпја уравнптежава тежину хеликпптера и пн спушта кпнстантнпм брзинпм силажеоа. Када је сусретна струја сувише брза, какп рптпр не мпже да складишти или претвара преузету енергију кап ветреоача (прави струју пкретаоем генератпра), пкретаое рптпра се убрзава, а хеликпптер спушта са убрзаоем, дп ппстизаоа терминалне брзине прппадаоа.

ппструјаваое рптпра у вертикалним режимима

Механика лета хеликпптера - 97 скрипта

6.1.3.2.Нормалан узгонски режим вертикалног спуштања Тпкпм лебдеоа и вертикалнпг спуштаоа са релативнп малпм брзинпм силажеоа, индукпвана брзина ваздуха крпз нпсећи рптпр, већа је пд саме брзине силажеоа. Прпфил индукпване брзине приказан је на слици исппд. Сав прптпк ваздуха крпз диск рптпра је на дпле (у пднпсу на рптпр), али не једнакпг интензитета дуж расппна лппатице, јер се релативна брзина струјаоа и нападни углпви, меоају дуж лппатице, пд кпрена према крају.Вучна сила је приличнп стабилна, и стални дпвпд снаге са мптпра је неппхпдан да би се пдржали пбртаји рптпра. Пвп стаое ппстпји пд режима лебдеоа, дп режима спуштаоа са брзинпм силажеоа дп приближнп 70% пд идеалне индукпване брзине за лебдеое.

прпфил индукпване брзине у вертикалнпм спуштаоу

6.1.3.3. Режим вртложног прстена Режим вртлпжнпг прстена је режим некпнтрплисанпг спуштаоа, кпји настаје када се хеликпптер нађе у ппремећенпј струји, чије ппремећаје изазива сам рптпрски систем. У пвпм режиму, иакп хеликпптер има сасвим дпвпљнп распплпживе снаге, наставља брзп да прппада. Пвп стаое мпже да настане у мптпрнпм лету при малим брзинама, ван утицаја ефекта тла. На слици је приказан нпрмалан прпфил индукпване брзине у лебдеоу. Индукпвана брзина је највећа на крајевима лппатица, где је и кружна брзина највећа. Какп се брзина лппатице смаоује ближе центру диска, индукпвана брзина је маоа.

- 98 -

Механика лета хеликоптера скрипта

прпфил индукпване брзине у лебдеоу

Ппд пдређеним услпвима, хеликпптер мпже да спушта великпм брзинпм силажеоа, кпја превазилази индукпвану брзину унутрашоих делпва лппатица. Према тпме, прптпк ваздуха крпз унутрашое делпве диска, мпже бити на гпре у пднпсу на диск рптпра. Такп настаје други вртлпжни прстен, ппред упбичајенпг прстена на крајевима лппатица. Други прстен јавља се на местима где прптпк ваздуха меоа смер.

фпрмираое другпг вртлпжнпг прстена

Пбласти ппгпђене дејствпм вртлпжнпг прстена, не стварају више значајан узгпн и налазе се у услпвима неправилнпг ппструјаваоа. Губитак узгпнских ппвршина и турбулентнп струјаое, изазивају смаоеое укупне вучне силе и велике варијације у узгпну, иакп се снага јпш увек дпвпди пд мптпра. Мпже се сматрати да се енергија мптпра трпши на убрзаваое вртлпга пп кружнпј путаои, уместп за ствараое индукпване струје на дпле. Пилпти треба да избегавају ситуације кпје би мпгле да изазпву пваквп стаое (нпр. стрмп прилажеое на слетаое са великпм брзинпм силажеоа).

Механика лета хеликпптера - 99 скрипта

Даљим ппвећаоем брзине силажеоа, расте кпличина пбрнутпг прптпка крпз средишои деп диска, дп те мере да пн надвладава индукпвану струју на дпле. У таквим услпвима, хеликпптер ће ући у режим вртлпжнпг прстена.

вртлпжни прстен

Тпкпм режима вртлпжнпг прстена, јављају се велике трешое хеликпптера и губитак кпнтрпле, збпг турбулентнпг, кружнпг прптпка ваздуха на лппатицама и нестабилнпг ппмераоа прптпка дуж размаха лппатица. Када је брзина силажеоа између 70% и 125% индукпване брзине, дешавају се велике варијације у вучнпј сили нпсећег рптпра, велике вибрације и тенденција убрзаоа спуштаоа. Нестабилнпст прптпка упчена је при тестираоима у ваздушнпм тунелу, уз упптребу дима за визуелизацију струјаоа. На слици су приказане неке секвенце тпг испитиваоа.Према тпм мпделу, рптпр кпнтинуиранп пумпа ваздух у велики мехур исппд рптпра. Тај мехур се пуни и пуца, сваких пар секунди, узрпкујући велике ппремећаје у пкплнпм ппљу ппструјаваоа. Мехур пуца наизменичнп, са једне стране на другу, узрпкујући велике варијације вучне силе рптпра и интензивне мпменте пкп пппречне и уздужне псе хеликпптера. Ппследица тпга је делимичан губитак управљивпсти. Ппступак пилпта ппдразумева смаоеое скупнпг кпрака и пптискиваое цикличне палице унапред, да би изашап из пвпг режима. Ппдизаое кплективне палице самп ппгпршава стаое.

- 100 -

Механика лета хеликоптера скрипта

фпрмираое и пуцаое ваздушнпг мехура у режиму вртлпжнпг прстена

На пснпву тестпва у лету и ваздушнпм тунелу, дпшлп се дп закључка да режим вртлпжнпг прстена ппчиое при ¼ индукпване брзине, дпстиже врхунац при ¾ индукпване брзине, и нестаје при 1¼ индукпване брзине. Та брзина зависи пд пптерећеоа рптпра, и различита је за различите хеликпптере. Да би хеликпптер пстап у пвпм режиму некп време, пптребнп је да задржи вертикалну путаоу лета. Ппстпје неки дпкази да је угап спуштаоа пд 70°, заправп гпри пд 90°. Прилази са углпм маоим пд 50° и брзинама између 30 и 60km/h, дпвешће дпвпљнп свежег ваздуха у рптпрски систем, да пдува вртлпге даље пд рптпра и да се избегне вртлпжни прстен. Накпн штп хеликпптер дпстигне дпвпљну брзину силажеоа, да прпђе најгпре нестабилнпсти вртлпжнпг прстена, ући ће у вертикалну аутпрптацију. Пбичнп и даље ппстпји некп индукпванп струјаое на дпле, али највећи деп ваздушнпг прптпка крпз диск, биће на гпре.Ппмешани прптпк би значип да је хеликпптер и сад у режиму вртлпжнпг прстена, али пптпунп мали скупни кпрак у аутпрптацији прави разлику између пва два стаоа. Прелазак на безмптпрни лет ће прекинути режим вртлпжнпг прстена, али честп збпг близине земље та мпгућнпст не ппстпји. Ппаснпсти вртлпжнпг прстена првп су примећене на главним рптпрским системима, али и репни рптпри мпгу да се нађу у таквпм ппструјаваоу, нарпчитп при извпђеоу пкретаоа у лебдеоу у леву страну или ппмераоа деснп бпчнп. Кпд репнпг рптпра типа фенестрпн, пваква мпгућнпст практичнп не ппстпји, јер су збпг пкплне структуре, вртлпжеоа на крајевима лппатица минимална, или неппстпјећа.

Механика лета хеликпптера - 101 скрипта

Преппзнаваое и реагпваое на вртлпжни прстен. Најбпље решеое за вртлпжни прстен, је да се уппште и не улази у оега. Међутим, акп се деси улазак у пвај режим, пилпт мпже да регује на прве симтпме, акцијама кпје ппништавају узрпке за оегпв настанак. Избегаваое силазних равни стрмијих пд 30°, ће тпталнп елиминисати мпгућнпст уласка у режим вртлпжнпг прстена. Вртлпжни прстен мпже да настане самп када је брзина лета сувише мала да пдува вртлпге даље пд рптпра, и у мптпрнпм лету са снагпм, штп је услпв за ствараое вртлпжеоа. Услпви за настанак режима вртлпжнпг прстена су:   

спуштаое са снагпм (да ппстпји индукпвана брзина) брзина силажеоа пд 0.7-1.25 индукпване брзине (за ствараое вртлпга) мала брзина лета (нема пдуваваоа вртлпга)

Услпви кпји дппринпсе уласку у режим вртлпжнпг прстена:      

стрми прилаз са великпм брзинпм силажеоа прилаз низ ветар прилаз у фпрмацији (режим вртлпжнпг прстена мпже да настане збпг турбуленције пд претхпднпг ваздухпплпва) лебдеое на висини изнад статичкпг врхунца не пдржаваое сталне висине у лебдеоу ван утицаја тла при маскираоу/демаскираоу (лебдеое иза заклпна са прпменама висине лебдеоа)

Преппзнаваое режима вртлпжнпг прстена укључује преппзнаваое ппследица пваквпг стаоа. Ппштп је вртлпжни прстен нестабилнп стаое, кпје се јавља неравнпмернп пп диску рптпра, нарпчитп у сппрпм лету, неједнаке аерпдинамичке силе ће се ствприти на рптпру. Те силе пилпт псећа кап турбуленцију или вибрације. Велика брзина силажеоа се развија збпг губитка узгпна. Ппдизаое кплективне палице, да би се надпкнадип губитак узгпна, мпже да ппмпгне у неким благим случајевима, али честп не ппмаже, већ ппвећаое нападних углпва лппатица самп ппвећава вртлпге. Индикације режима вртлпжнпг прстена:  

турбуленција и вибрације кплективна палица је неефикасна, самп убрзава рециркулацију и ппвећава брзину силажеоа

- 102 -

Механика лета хеликоптера скрипта



екстремне брзине силажеоа

Излазак из вртлпжнпг прстена је ствар ппмераоа из рециркулације ваздуха. Ппмак мпже бити вертикалан (спуштаое кплективне палице за ппмераое исппд вртлпга), напред (нагиоаоем рптпра за дпбијаое брзине и претицаое вртлпга), или бпчнп (птклпнпм цикличне палице у страну). Ппвећаое брзине је пбичнп најбпље решеое, јер ппдразумева најмаои губитак висине. Кпд тандем рптпра успешније је бпчнп ппмераое. Прелазак у аутпрптацију је ефикасан начин, у ретким приликама када висина тп дпзвпљава, јер ппдразумева смаоеое кпрака, ппвећаое брзине и спуштаое исппд вртлпга. Кпнвертпплани имају мпгућнпст нагиоаоа узгпнских ппвршина да би избегли вртлпжеоа. Излазак из вртлпжнпг прстена мпже се пстварити једним или кпмбинацијпм следећих ппступака: 





у иницијалнпј фази (и акп је распплпжива велика резерва снаге), великп ппдизаое кплективне палице мпже да спречи брзп прппадаое, међутим акп се пвп уради неппрезнп или сувише каснп, ппдизаое кплективне палице ће ппгпршати ситуацију кпд једнпрптпрних хеликпптера, пптискиваое цикличне палице унапред и ппвећаое брзине, прекинуће циркулацију ваздуха на гпре крпз диск рптпра, ппжељнп уз спуштаое кплективне палице кпд тандем рптпра, ппмераое цикличне палице напред или назад, мпже да пдлпжи излазак из вртлпжнпг прстена збпг велике дужине рптпрскпг система. Смаоеоем кпрака и бпчним пптискиваоем цикличне палице, ппстиже се бржи излазак из пвпг режима.

Даљим смаоеоем кплективних ппставних углпва, хеликпптер ће прећи у режим аутпрптације. Највећи деп прптпка ће бити на гпре крпз диск рптпра, али збпг присуства индукпванпг прптпка на дпле, и даље би се пвп стаое мпглп ппдвести ппд вртлпжни прстен. Међутим ппстпје битне разлике. Вектпр узгпна нагиое се напред, пбезбеђујући дпвпљнп снаге за ппгпн репнпг рптпра и редуктпра.

Механика лета хеликпптера - 103 скрипта

нагиоаое вектпра силе узгпна у аутпрптацији

Режим аутпрптације биће детаљније пбрађен у ппсебнпм ппглављу п аутпрптацији.

6.1.3.4. Режим ветрењаче Акп је хеликпптер, из некпг разлпга ушап у режим спуштаоа брзинпм силажеоа, већпм пд приближнп 180% индукпване брзине, превише пптенцијалне енергије ће бити усмеренп на ппкретаое рптпра. Превелика брзина пкретаоа рптпра изазива вепма ппаснп стаое. У режиму ветреоаче, практичнп сав прптпк ваздуха је на гпре крпз диск рптпра, такп да се енергија мпже искпристити из тпг система. Тп јесте принцип пп кпме ветреоаче кпристе енергију ветра, али тп није нпрмалнп раднп стаое, ни за један хеликпптер. Једна пд ситуација када се хеликпптер налази у сличнпм ппструјаваоу кап у режиму ветреоаче, је при изравнаваоу кпд слетаоа аутпрптацијпм. Тпкпм те, транзиципне фазе, кинетичка енергија рптпра се ппвећава, ппвећаоем прптпка ваздуха на гпре у пднпсу на диск рптпра, збпг енергичнпг ппвлачеоа цикличне палице уназад. Та кинетичка енергија кпристи се за слетаое. У пвпм маневру, мпра се пбратити пажоа на брпј пцбртаја рптпра, да би се избеглп прекпрачеое максималнпг брпја пбртаја рптпра и прекпмернп пптерећеое главчине рптпра. Превише агресивнп кпмандпваое цикличнпм палицпм у мптпрнпм лету са снагпм, такпђе мпже, привременп да изазпве стаое ветреоаче и прекпмернп убрза рптпрски систем.

- 104 -

Механика лета хеликоптера скрипта

режим ветреоаче

6.2. Прогресивни режими лета хеликоптера

Свакп транслатпрнп кретаое хеликпптера, прпмениће ппструјаваое нпсећег рптпра у пднпсу на пнп кпје ппстпји у вертикалним режимима. У пракси, најчешће се упптребљавају прпгресивни режими, тј. режими са брзинпм унапред (прпгресивнпм брзинпм): хпризпнталан лет, пеоаое са прпгрсивнпм брзинпм и спуштаое са прпгресивнпм брзинпм.

6.2.1. Силе које делују на хеликоптер у прогресивним режимима

Силе кпје делују на хеликпптер у хпризпнталнпм лету Хпризпнтални лет је пснпвни начин лета хеликпптера, јер пбухвата највећи деп лета хеликпптера. У хпризпнталнпм лету, кап и у лету пп кпспј путаои, нпсећи рптпр ради

Механика лета хеликпптера - 105 скрипта

у услпвима кпспг ппструјаваоа. Сусретна струја наилази на диск рптпра ппд пштрим углпм, кпји се меоа у зависнпсти пд услпва лета пд 0° дп -20°.

шема сила у хпризпнталнпм лету

За хпризпнталан лет некпм брзинпм, пптребнп је нагнути рптпр унапред, да би се дпбила хпризпнтална вучна сила, пптребна за убрзаое и лет пдређенпм брзинпм. Нагиоаоем рптпра, нагиое се и укупна аерпдинамичка сила (R) и разлаже се на вучну силу нпсећег рптпра (Т), кпја уравнптежава тежину хеликпптера (G) и хпризпнталну вучну силу (FT) за кретаое пп хпризпнту, кпја уравнптежава чепни птппр хеликпптера (F X). Силе кпје делују на хеликпптер у пеоаоу са прпгресивнпм брзинпм Пеоаое са прпгресивнпм брзинпм, ппд пдређеним углпм (θ), пснпвни је начин пеоаоа хеликпптера. При таквпм пеоаоу, ваздушна струја наилази на раван пкретаоа рптпра ппд нападним углпм кпји је већи негп у хпризпнталнпм лету. Ппвећаое снаге, у пднпсу на снагу пптребну за хпризпнталан лет, трпши се на савладаваое ппвећанпг мпмента птппра пкретаоа рптпра и ппвећанпг птппра трупа.

- 106 -

Механика лета хеликоптера скрипта

шема сила у пеоаоу са прпгресивнпм брзинпм

Вучна сила (Т), уравнптежава непрпмеоену тежину хеликпптера (G), дпк збпг ппвећаоа кпрака расте укупна аерпдинамичка сила (R). Пна узрпкује ппвећаое хпризпнталне кпмппненте вучне силе (FT) и оенп нагиоаое на гпре, чиме се фпрмира угап пеоаоа (θ). У супрптнпм правцу, ппд истим углпм, делује вектпр силе птппра (FX) и уравнптежава FT.

Механика лета хеликпптера - 107 скрипта

Силе кпје делују на хеликпптер у спуштаоу са прпгресивнпм брзинпм

Спуштаое са прпгресивнпм брзинпм ппд пдређеним углпм (θ), је пснпвни начин спуштаоа хеликпптера. За пдређену прпгресивну брзину, уздужни пплпжај хеликпптера је исти у пеоаоу и спуштаоу, кап и у хпризпнталнпм лету.

шема сила у спуштаоу са прпгресивнпм брзинпм

Вучна сила (Т), уравнптежава непрпмеоену тежину хеликпптера (G), дпк се збпг смаоеоа кпрака укупна аерпдинамичка сила (R) смаоује, збпг чега се смаоује и хпризпнтална кпмппнента вучне силе (FT) и оен вектпр се нагиое на дпле, фпрмирајући угап спуштаоа (θ). Пву силу уравнптежава сила птппра (FX) кпја делује ппд истим углпм у супрптнпм смеру.

- 108 -

Механика лета хеликоптера скрипта

6.2.2. Косо опструјавање и транслаторни узгон Рптпр у лебдеоу прпизвпди узгпн збпг рптације лппатица. Рптпр у прпгресивнпм лету, такпђе прпизвпди узгпн збпг рптације лппатица, али има дпдатну кпмппненту при транслатпрнпм кретаоу крпз ваздух. Пвп транслатпрнп кретаое, билп да је унапред, бпчнп, или уназад, меоа карактеристике прптпка крпз диск нпсећег рптпра, збпг чега се меоа и пптребна снага. Великп смаоеое пптребне снаге, ппвезанп са прпгресивнпм брзинпм, настаје у највећпј мери, збпг смаоеоа индукпване снаге. Ефикаснпст рптпрскпг система, кпји ппчиое транслатпрнп да се креће, расте са ппвећаоем брзине. Какп се тпк ваздуха птклаоа према хпризпнталнпј равни, у пднпсу на лебдеое, где је правп на дпле уз ппјаву вртлпга, рптпр ппстаје све ефикаснији. Рптпр наилази на неппремећену ваздушну масу излазећи из рециркулатпрнпг ппструјаваоа. Ппвећаое хпризпнталне кпмппненте ппструјаваоа смаоује индукпвани птппр, такп да се и пптребна индукпвана снага, такпђе, смаоује. Ппвећаое ефикаснпсти рптпра, назива се транслатпрни узгпн. Када би индукпвана снага била једини фактпр прпмене укупне пптребне снаге, ппзитивни ефекти транслатпрнпг узгпна, били би изражени при свим прпгресивним брзинама. Ефекти прпфилне и паразитске пптребне снаге, пппримају већи значај при великим брзинама. Такпђе, ефекат вртлпжеоа је маое значајан при већим брзинама, такп да се највећи дппринпс транслатпрнпг узгпна псећа на маоим прпгресивним брзинама. Када се брзина ппвећева, пптребна индукпвана снага се смаоује, такп да убрзаое са непрпмеоеним ппставним углпвима лппатица, впди хеликпптер у режим, у кпме се резерва снаге (разлика између распплпживе и пптребне снаге), стабилнп ппвећава, кап штп се види на слици. Кпд различитих типпва хеликпптера, јавља се и различити ефекат транслатпрнпг узгпна, при различитим брзинама лета. Кпличина распплпживпг "дпдатнпг узгпна", пдређена је нагибпм криве пптребне индукпване снаге. Пп правилу, транслатпрни узгпн се ппвећава сваким ппвећаоем брзине у тпку преласка из лебдеоа у прпгресиван лет, а највећи ефекат се примећује при брзинама 25km/h - 50km/h, у зависнпсти пд величине диска рптпра, пунпће рптпра и брпја пбртаја рптпра.

Механика лета хеликпптера - 109 скрипта

иницијални ппраст резерве снаге са ппрастпм брзине

Ефекат транслатпрнпг узгпна. Тпкпм лебдеоа и иницијалнпг ппмераоа, вртлпзи су присутни на рптпру, али и при најмаоим брзинама прпгресивнпг кретаоа, већи прптпк ваздуха крпз рптпрски систем, ппчиое да смаоује индукпвани птппр. Какп брзина прплази 15km/h - 30km/h, предоа ивица диска рптпра, ппчиое да се среће са неппремећенпм ваздушнпм струјпм, и целпкупни прптпк ппстаје више хпризпнталан. Лппатице рптпра у предоем делу диска ппстају ефикасније, јер раде у неппремећенпј струји, иакп задои деп диска рптпра наставља да ради са вртлпзима. Нагле прпмене узгпна дпк лппатице прелазе из предоег, ефикаснијег, у задои деп рптпра кпји је јпш увек ппд утицајем вртлпга, псећају се кап бпчне вибрације. Дпдатнп, пдвпјени вртлпзи пд рптпра, утичу на труп хеликпптера и репни рптпр, ппјачавајући трешое. Прпласкпм брзине изнад 25km/h - 50km/h, читав рптпр престиже рециркулацију вртлпга, а вртлпзи имају маои утицај на труп и репни рптпр. Тај мпменат назива се ефективан транслатпрни узгпн.

- 110 -

Механика лета хеликоптера скрипта

ефективан транслатпрни узгпн и кпсп ппструјаваое

Пд мпмента пствареоа ефективнпг транслатпрнпг узгпна, рптпр више не наилази на сппствене вртлпге, већ кпнтинуиранп наилази на неппремећени ваздух. Струјаое више није вертикалнп, већ је ближе хпризпнталнпј равни тј. кпсп ппструјаваое. Збпг преласка из вертикалнпг у кпсп ппструјаваое, пвај мпменат се честп назива и мпменат престрпјеоа струјница. Индукпвани прптпк је смаоен, штп смаоује и индукпвани птппр, ппследичнп, нападни угап је ппвећан. Збпг наведених разлпга, рптпрски систем функципнише ефикасније. Накпн мпмента пствареоа транслатпрнпг узгпна, пп правилу се ппвећава ефикаснпст рптпра, штп резултује преласкпм у пеоаое. Ппвећана ефикаснпст се наставља у нештп маопј мери са ппвећаоем брзине, дпк се не ппстигне најбпља брзина пеоаоа, када је укупни птппр на најнижпј вреднпсти. Брзине лета веће пд пве, резултпваће маопм ефикаснпшћу збпг ппвећанпг паразитскпг птппра. Акп је прелазак хеликпптера из лебдеоа у прпгресиван лет ппстепен, ппвећаое транслатпрнпг узгпна ће пбезбедити ппвећаое укупне аерпдинамичке силе, дпвпљнп да кпмпензује смаоеое оене вертикалне кпмппненте (Т), кпје настаје збпг мале нагнутпсти рптпра. Акп се циклична палица пптисне унапред сувише брзп у тпку преласка у прпгресиван лет, без дпдаваоа снаге (ппдизаоа кплективне палице), резултат ће бити превеликп смаоеое вучне силе, пре негп штп се брзина дпвпљнп ппвећа да пмпгући пплетаое кпришћеоем транслатпрнпг узгпна. Кап ппследица тпга, хеликпптер мпже ударити у земљу. Ефекат кпспг ппструјаваоа. Рптпр у напредујућем (прпгресивнпм) лету, среће се са ваздушнпм струјпм кпја је супрптна пп правцу пд правца лета, али је и скреће на дпле. Кап

Механика лета хеликпптера - 111 скрипта

резултат, ваздух кпји прплази крпз задои деп диска рптпра, има већи угап пдбациваоа на дпле (индукпвану брзину), у пднпсу на предои деп рптпра. Струјаое на дпле у задоем делу диска рптпра смаоује нападне углпве у тпм делу диска, а тиме и узгпн. У предоем делу диска, јављају се ппвећани нападни углпви, кпји ппвећавају узгпн, јер је ппструјаваое ближе хпризпнталнпм.

различитп ппструјаваое предоег и задоег дела диска

Други разлпг ппвећаоа индукпване брзине у задоем делу диска рптпра, је кпнус рптпра. Хпризпнталнп струјаое, мпже чак да ствпри и струјаое на гпре у предоем делу диска, али збпг кпнуса, у задоем делу диска, једнпставнп збпг гепметрије, струјаое је пдпзгп.

кпнус рптпра и разлика у ппструјаваоу напред и назад

- 112 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Разлика у узгпну између предоег и задоег дела диска, манифестује се 90° степени касније у правцу рптације, узрпкујући ваљаое или клизаое у левп. Пва тенденција левпг клизаоа, узрпкпвана разликпм у узгпну на предоем и задоем крају диска рптпра, назива се ефекат кпспг ппструјаваоа (хеликпптер клиза у левп, кап да га нпси десни бпчни ветар). Дпдатнп, пвај асиметричан расппред индукпване брзине пп диску рптпра, узрпкује неједнак птппр (индукпвани птппр), на предоем и задоем делу диска рптпра, узрпкујући вибрације кпје пилпт лакп преппзнаје. Пве вибрације честп се ппгрешнп преппзнају кап ефекат транслатпрнпг узгпна, јер се јављају при истим брзинама. Иакп се ефекат кпспг ппструјаваоа јавља при свим брзинама прпгресивнпг лета, највише је приметан тпкпм пплетаоа (између 20km/h и 40km/h) и у маопј мери тпкпм успправаоа при слетаоу. Угап кпнуса наставља да врши утицај на ефекат кпспг ппструјаваоа у прпгресивнпм лету, али при већим брзинама струјаое на дпле збпг закпшеоа, јавља се даље назад, и не утиче више на задои деп рптпра у тпликпј мери. Дпдатнп, ефекти махаоа напредујуће лппатице имаће већи утицај на нагиб диска рптпра. Асиметрија узгпна. Кап штп је већ реченп, асиметрија узгпна и оен утицај на стабилнпст хеликпптера, упчени су јпш у најранијим данима развпја хеликпптера. Неједнаке брзине ппструјаваоа напредујуће и назадујуће стране, кпд крутп везанпг рптпра, учиниле би да хеликпптер буде нестабилан, тј. да се нагиое у страну назадујуће лппатице у свим режимима, псим у лебдеоу без утицаја ветра. Пвај прпблем решен је шарнирним везиваоем лппатица, пднпснп, пмпгућаваоем махаоа лппатица. Принципи махаоа лппатица већ су раније пбјашоени. Напредујућа лппатица, у азимутнпм пплпжају 90°, има највећу брзину ппструјаваоа, ппследичнп и највећу брзину махаоа на гпре. Највећи птклпн на гпре, међутим, дешава се у азимутнпм пплпжају 180° (напред).Назадујућа лппатица, највећу брзину махаоа на дпле има у азимутнпм пплпжају 270°, а највећи птклпн на дпле у азимуту 0°. У азимутима 180° и 0°, ппструјаваое је паралелнп са нападним ивицама лппатица нема утицаја на брзину ппструјаваоа лппатица. Резултат махаоа је изједначаваое узгпна на левпј и деснпј страни рптпра, јер се кап ппследица махаоа, меоају индукпване брзине ппструјаваоа лппатица, а тиме и оихпви нападни углпви. Међутим збпг махаоа лппатица, такпђе дплази дп нагиоаоа диска рптпра уназад. Нагиоаое рптпра уназад, лакше је пбјаснити прекп пса рптпра (механичке, виртуелне и управљачке). У лебдеоу, виртуелна (у кпјпј делује вучна сила) и кпнтрплна ( у кпју пилпт жели да ппстави вучну силу) пса, се ппклапају, а мпгу се

Механика лета хеликпптера - 113 скрипта

ппклапати и са механичкпм пспм (пспм пбртаоа главчине рптпра). Наглим пптискиваоем цикличне палице напред, нагиоу се заједнп кпнтрплна и виртуелна пса и пдвајају се пд механичке. Ппвећаоем брзине, збпг асиметрије узгпна, кап штп је реченп, диск рптпра нагиое се уназад, па се виртуелна пса пдваја пд кпнтрплне и нагиое се према назад. Према тпме, при ппвећаоу брзине, пптребнп је дпдатнп пптискивати цикличну палицу унапред, да би се задржап жељени нагиб диска рптпра и кпнстантнп убрзаое хеликпптера.

нагиоаое нпсећег рптпра уназад при ппвећаоу брзине

Преласкпм у кпсп ппструјаваое рптпра са ппвећаоем брзине, тј. пд мпмента престрпјеоа струјница, нестаје утицај вртлпжеоа на репни рптпр, чиме се оегпва

- 114 -

Механика лета хеликоптера скрипта

ефикаснпст ппвећава. Такпђе, смаоује се индукпвана брзина нпсећег рптпра, а и индукпвани птппр, па је и пбртни мпмент нпсећег рптпра маои. Кпмбинацијпм тих фактпра хеликпптер има тенденцију скретаоа у деснп, а збпг птклпна цикличне палице у деснп, кпји је бип пптребан у лебдеоу, има и тенденцију ваљаоа у деснп. Кпмбинацијпм ефеката транслатпрнпг узгпна, кпспг ппструјаваоа, асиметрије узгпна и изласка из утицаја вртлпжеоа, хеликпптер у мпменту престрпјеоа струјница, има тенденцију ппдизаоа нпса на гпре и у деснп, штп пилпт треба да испарира пптискиваоем цикличне палице напред и левп. Ефекат клатна. При успправаоу хеликпптера, асиметрија узгпна са смаоује, какп се смаоује и разлика брзина ппструјаваоа напредујуће и назадујуће стране. Према тпме смаоује се махаое и нагиб рптпра према назад. Пвп узрпкује спуштаое нпса хеликпптера и тенденцију ппнпвнпг убрзаоа, штп пилпт спречава ппстепеним, дпдатним ппвлачеоем цикличне палице уназад, да би задржап пплпжај нпса хеликпптера за жељену брзину на кпју успправа. Када хеликпптер прелази у лебдеое из успправаоа пп спуштајућпј равни, честп се дешава некпмандпванп ппдизаое нпса хеликпптера, а не спуштаое кап у претхпднпм случају. Тај ефекат се назива ефектпм клатна, и јавља се кап ппследица ппдизаоа кплективне палице. Прпмена у укупнпј аерпдинамичкпј сили рптпра, меоа мпмент пкп центра тежишта хеликпптера. Пвп надјачава ефекат спуштаоа нпса успправајућег хеликпптера, и узрпкује ппдизаое нпса, штп пилпт парира пптискиваоем цикличне палице унапред.

ефекат клатна

Механика лета хеликпптера - 115 скрипта

6.2.3. Вртложења при земљи У лебдеоу, пдбачена струја пд рптпра, креће се према сппља када дпђе у дпдир са земљпм. Висина тпг струјаоа према сппља је приближнп једнака трећини пречника рптпра и има тенденцију вртлпжеоа. Брзина тих вртлпга се смаоује какп се удаљавају пд хеликпптера, збпг треоа са зељпм. Када се хеликпптер креће унапред, сустиже земаљски вртлпг, пдбачена струја рптпра се сусреће са ппвећаним релативним ветрпм и ствара се рптирајући вртлпг, кпји на крају ппвећава струјаое на дпле крпз рптпр. Рптпр се налази у ппструјаваоу кап у случају пеоаоа, па се ппвећава и пптребна снага. При ппвећаоу брзине, престижу се земаљски вртлпзи. Страндардна висина лебдеоа "Газеле" пд три метра, држи диск рптпра на висини знатнп већпј пд трећине пречника, такп да се ефекти земаљскпг вртлпга не псећају у некпј значајнијпј мери.

вртлпжеоа при земљи

- 116 -

Механика лета хеликоптера скрипта

6.2.4. Превлачење назадујуће лопатице Пграничеое назадујуће лппатице при великим брзинама лета, пгледа се у превлачеоу лппатице, тј. птцепљеоу струјница са назадујуће лппатице. Тп се јавља кап резултат смаоене релативне брзине ппструјаваоа, махаоа и ппвећанпг пптискиваоа цикличне палице унапред, за ппстизаое и пдржаваое велике брзине лета. Релативна брзина ппструјаваоа зависи пд брзине рптације лппатица (брпја пбртаја рптпра) и удаљенпсти елемента лппатице пд псе рптације. Брзина лета сабира се са тангенцијалнпм брзинпм на напредујућпј страни, али се пд ое пдузима на назадујућпј.

расппред брзина у прпгресивнпм лету

На слици је приказан расппред релативних брзина ппструјаваоа елемената лппатице у зависнпсти пд оихпвпг растпјаоа пд псе главчине и азимутнпг пплпжаја.Зпна пбрнутпг ппструјаваоа расте и ппстаје вепма важна при великим брзинама лета. У тпј зпни,тангенцијалне брзине елемената лппатица, маое су пд брзине лета хеликпптера, такп да ваздух прптиче пд излазне ка нападнпј ивици лппатице. Ппвећаоем брзине лета хеликпптера, расте и зпна пбрнутпг ппструјаваоа, штп значи да маоа ппвршина диска рптпра на назадујућпј страни прпизвпди вучну силу. Да би се тп кпмпензпвалп, ппвећавају се нападни углпви у делпвима ван зпне пбрнутпг прптпка. Дпдатнп, нападни углпви се

Механика лета хеликпптера - 117 скрипта

мпрају ппвећати на целпј назадујућпј лппатици да би се кпмпензпвалп смаоеое релативне брзине ппструјаваоа збпг ппвећаоа брзине. Махаое ппгпршава прпблем, али је неппхпднп пмпгућити лппатици да маше, да би се уравнптежила асиметрија узгпна, кпја настаје збпг разлике у релативним брзинама ппструјаваоа у прпгресивнпм лету. Ппента махаоа је да ппвећа узгпн на назадујућпј страни, ппвећавајући нападни угап кад лппатица маше на дпле (смаоујући индукпвану брзину). Лппатица кпја маше на дпле, среће се са релативним ппструјаваоем на гпре. Ппструјаваое на гпре, ппмера укупнп релативнп ппструјаваое на дпле и ппвећава нападни угап. Врх назадујуће лппатице у азимутнпм пплпжају 270°, дпбија највеће ппвећаое нападнпг угла махаоем, јер у тпм пплпжају има највећу брзину махаоа, а и врх најбрже маше на дпле јер је на највећем растпјаоу пд псе рптације.

махаое назадујуће лппатице

Расппред нападних углпва пп диску рптпра, изгледа кап на следећпј слици. У лету великпм брзинпм, када су нападни углпви већ ппвећани збпг ппстизаоа велике брзине, махаое ппвећава нападне углпве дп вреднпсти блиских критичним нападним углпвима.

- 118 -

Механика лета хеликоптера скрипта

расппред нападних углпва у прпгресивнпм лету

Други фактпр ппвећава нападне углпве на назадујућпј страни јпш више: угап диска рптпра кпји је пптребан да би се пстварила брзина лета. Хеликпптер се убрзава нагиоаоем рптпра унапред. Збпг фазнпг ппмака, нагиоаое диска унапред, пстварује се ппвећаоем нападних углпва лппатица на назадујућпј страни. У некпм мпменту, ефекат ваздушне брзине, махаоа назадујуће лппатице и ппвећанпг пптискиваоа цикличне палице напред , заједнп ппвећавају нападне углпве изнад критичних при врху лппатице, где су нападни углпви највећи. Акп се брзина лета јпш више ппвећава, зпна превлачеоа се шири ка унутра. Кпмбинација птцепљеоа струјница са назадујуће лппатице и зпне пбрнутпг прптпка, значајнп умаоује узгпнску ппвршину.

зпна птцепљеоа струјница

Механика лета хеликпптера - 119 скрипта

Изненадни губитак узгпна и ппвећаое птппра дешава се када лппатица прплази крпз зпну птцепљеоа струјница, а затим ппвећаое узгпна и смаоеое птппра, када изађе из те зпне. Збпг тпга се јавља перипдичнп узнемираваое, кпје се псећа кап изражене вибрације. Ппвећани птппр, захтева ппвећаое снаге да се пдржап брпј пбртаја рптпра, такп да је ппвећаое пптребне снаге јпш један индикатпр превлачеоа лппатице. Када наступи превлачеое назадујуће лппатице, ефекти су врлп приметни. Ппштп је првп ппгпђена пбласт врхпва лппатица у азимутнпм пплпжају 270°, губитак узгпна, првп ће се манифестпвати у тпј тачки. Збпг фазнпг ппмака, међутим, прпмена ће се у пптпунпсти псетити, тек 90° касније. Збпг тпга, дефинитивна индикацја превлачеоа назадујуће лппатице, је изненадан пад узгпна, тј. нагиоаое диска рптпра у азимутнпм пплпжају 0° (назад), штп се манифестује кап ппдизаое нпса хеликпптера. Какп превучена зпна расте, јавља се спрег сила, и велика је верпватнпћа ваљаоа у десну страну. Спрег сила, резултат је наглпг ппдизаоа нпса, ппследичнп спуштаоа репнпг рптпра исппд равни нпсећег. Пре ппдизаоа нпса, велика вучна сила репнпг рптпра била је пптребна за уравнптежеое пбртнпг мпмента, а велики уздужни пплпжај на дпле, држап је репни рптпр у равни пбртаоа нпсећег рптпра, а велики птклпн цикличне палице у деснп је бип пптребан да би се уравнптежип пптисак репнпг рптпра. Ппдизаое нпса затп резултује, да пбе пве силе дппринесу наглпм ваљаоу у десну страну. Индикације превлачеоа назадујуће лппатице:   

вибрације (асиметрична расппдела нападних углпва) ппвећана пптребна снага за савладаваое птппра у зпни птцепљеоа струјница ппдизаое нпса и ваљаое у десну страну (кпд деснппкрећућих рптпра)

Излазак из пвакве ситуације је ствар преппзнаваоа мпгућих узрпка и оихпвп птклаоаое. Превлачеое назадујуће лппатице, јавља се збпг превеликих нападних углпва, такп да фактпри кпји захтевају велике нападне углпве, дппринпсе ппјави превлачеоа. Фактпри кпји дпвпде дп превлачеоа назадујуће лппатице:  

мали брпј пбртаја рптпра - смаоује релативнп ппструјаваое лппатице и захтева веће нападне углпве за ствараое узгпна велика тежина ваздухпплпва - захтева више узгпна, штп ппдразумева веће нападне углпве

- 120 -

Механика лета хеликоптера скрипта

  

велика барпметарска висина - захтева веће нападне углпве, јер маое ваздуха прплази прекп лппатице у јединици времена препптерећеое - ефективнп ппвећева тежину велика брзина лета - смаоује релативну брзину ппструјаваоа назадујуће стране, а захтева веће ппставне углпве на назадујућпј лппатици да би се пстварила нагнутпст рптпра

Излазак из услпва превлачеоа назадујуће лппатице (билп шта, штп смаоује ппставне углпве или брзину лета):     

ппвећати брпј пбртаја рптпра смаоити тежину хеликпптера превести у спуштаое смаоити препптерећеое (G - фактпр) - смаоити нагиб хеликпптера смаоити брзину лета

Мпгуће је да ће хеликпптер прирпднп ппмпћи изласку из пве ситуације. Када се јави птцепљеое струјница на назадујућпј лппатици, прирпдна тенденција хеликпптера да ппдигне нпс ће смаоити прпгресивну брзину и нападне углпве назадујућих лппатица.

6.2.5. Ефекат стишљивости ваздуха Ппштп се прпгресивна брзина хеликпптера, сабира са тангенцијалнпм брзинпм напредујуће лппатице, највећа релативна брзина ппструјаваоа, јавља се на врху напредујуће лппатице.Када Махпв брпј елемента врха напредујуће лппатице, прекпрачи критичан Махпв брпј за ппсматрани елемент лппатице, кап ппследица се јављају ефекти стишљивпсти ваздуха. Пснпвни ефекти стишљивпсти су великп ппвећаое птппра ппмераоеаерпдинамичкпг центра аерппрпфила уназад. Ефекти стишљивпсти утичу на хеликпптер ппвећаоем пптребне снаге за савладаваое ппвећанпг птппра и пдржаое брпја пбртаја, грубе прпмене сила на нпсећем рптпру, вибрације, цикличне трешое и нежељенп структурнп увијаое лппатице. Ефекти стишљивпсти ппстају израженији при већим кпефицијентима узгпна (већим нападним углпвима лппатица) и при већим Махпвим брпјевима. Услпви кпји дппринпсе ппјави ефеката стишљивпсти:

Механика лета хеликпптера - 121 скрипта

      

велика прпгресивна брзина велики брпј пбртаја рптпра велика укупна тежина хеликпптера велика барпметарска висина маневри са великим препптерећеоем ниска температура - брзина звука је прпппрципнална квадратнпм кпрену апсплутне температуре, па се смаоује са смаоеоем температуре турбулентни ваздух - пштри удари тренутнп ппвећавају нападни угап лппатице, те такп смаоују оен критични Махпв брпј, дп те мере да се ефекти стишљивпсти мпгу ппјавити на лппатици

Кпрективне акције. Свакп делпваое кпје ће смаоити нападне углпве, или брзину ппструјаваоа. Ппстпје сличнпсти у критичним услпвма за ппјаву ефеката стишљивпсти и превлачеое назадујуће лппатице, са једним изузеткпм: стишљивпст се јавља кпд великпг брпја пбртаја рптпра, а превлачеое назадујуће лппатице, при малпм брпју пбртаја рптпра. Са изузеткпм кпнтрпле брпја пбртаја, техника изласка из пвих услпва је идентична, и пна ппдразумева смаоеое:    

ппставнпг угла лппатице, спуштаоем кплективне палице, укпликп је тп мпгуће брпја пбртаја рптпра пштрине маневра брзине лета

Критични Махпв брпј. Критични махпв брпј је брзина ппструјаваоа, при кпјпј лпкална брзина на некпј тачки аерппрпфила, дпстиже брзину звука.Ппштп аерппрпфили убрзавају ппструјаваое на гпропј страни да би ствприли узгпн, ппструјаваое је са гпрое стране је брже пд сусретне струје. Када брзина слпбпдне сусретне струје има вреднпст пкп 0.72 Махпвпг брпја, у тачки највеће брзине аерппрпфила, лпкална брзина мпже да дпстигне Махпв брпј 1.0, тј. брзину звука.Та вреднпст махпвпг брпја сусретне струје 0.72 се у тпм случају назива Критични Махпв брпј. Стварни критични Махпв брпј, зависи пд пблика аерппрпфила.

- 122 -

Механика лета хеликоптера скрипта

критични Махпв брпј

Ппвећаоем брзине изнад критичнпг Махпвпг брпја, ваздух ппстаје све више и више стишљив. Ппчиое да се да се фпрмира ударни талас, кпји ппвећава птппр и ремети ппструјаваое. Какп ппструјаваое аерппрпфила ппстаје све брже, јачи ударни таласи се фпрмирају. Ппремећаји ппструјаваоа и велике псцилације притиска, у великпј мери ппвећавају птппр и узрпкују птцепљеое струјница. Птппр збпг ппвећаоа притиска ппчиое да расте пплакп при маоим брзинама, али у некпм тренутку, пре брзине звука, ппчиое наглп да се ппвећава (Махпв брпј дивергенције птппра).

Махпв брпј дивергенције птппра

Механика лета хеликпптера - 123 скрипта

Највећа брзина ппструјаваоа лппатица у прпгресивнпм лету, јавља се на врху лппатице кпја прплази азимутни пплпжај 90°. Када се брзина на врху напредујуће лппатице приближи Махпвпм брпју дивергенције птппра (Mdo), пптребнп је ппвећаое снаге да би се савладап дпдатни птппр. Ппштп се птппр јавља на једнпм делу диска, а не на псталим, јављају се и вибрације. Такпђе, какп се ппвећава стишљивпст близу Mdo на напредујућпј страни, ппвећавају се и вибрације и структуралнп пптерећеое, јер се аерпдинамички центар лппатице ппмера у назад у крпззвучну зпну. Дпдатни нежељени ефекат је бука, кпју праве лппатице "прпбијајући звучни зид", сваки пут када дпђу на напредујућу страну. Решеоа кпја се пбичнп примеоују за решаваое прпблема ефеката стишљивпсти на напредујућпј лппатици, су закпшеое нападне ивице лппатице уназад, прпменљива дебљина аерппрпфила дуж расппна лппатице, прпменљиви аерппрпфили дуж расппна лппатице. Закпшеое лппатице уназад, смаоује брзину ппструјаваоа, пдлажући дивергенцију птппра и смаоује максимални кпефицијент узгпна аерппрпфила. Варијације у дебљини или пблику аерппрпфила, служе да прпмене пспбине аерппрпфила, на тај начин, да искпристе преднпсти ппвећаоа брзине према крајевима лппатица.

6.2.6. Зоне опструјавања лопатица Зпне без узгпна. Зпне без узгпна у прпгресивнпм лету су зпна пбрнутпг прптпка, зпна негативнпг превлачеоа и зпна негативнпг узгпна. Зпна пбрнутпг прптпка (А). Пбласт А, на слици приказује зпну пбрнутпг прптпка. При кпрену назадујуће лппатице, налази се пбласт, где је ппструјаваое пбрнутп, пд излазне ка нападнпј ивици лппатице. Тп се дешава затп штп је брзина сусретне струје, ствпрена прпгресивнпм брзинпм хеликпптера, већа пд тангенцијалне брзине елемената лппатице у тпј зпни.

- 124 -

Механика лета хеликоптера скрипта

зпне ппструјаваоа лппатица нпсећег рптпра

Зпна негативнпг превлачеоа (Б). Зпна Б на слици приказује негативнп превлачеое. У пвпј пбласти, кружна брзина је већа пд брзине лета и узрпкује да се резултујуће релативнп струјаое, ппмери према нападнпј ивици. Резултујуће струјаое је тпликп изнад средое аерпдинамичке тетиве, да се ппјављује негативни нападни угап, већи пд критичнпг. Лппатица се превлачи са негативним нападним углпм. Зпна негативнпг узгпна (В). Зпна В на слици приказује зпну негативнпг узгпна. У пвпј зпни, кружна брзина, индукпвана струја и махаое лппатице у кпмбинацији, смаоују

Механика лета хеликпптера - 125 скрипта

нападни угап пд угла негативнпг превлачеоа, дп угла ппд кпјим лппатица ствара негативни узгпн. Зпна ппзитивнпг узгпна (Г) и зпна ппзитивнпг превлачеоа (Д). Деп лппатице ван зпна без узгпна, прпизвпди ппзитиван узгпн. У зпни ппзитивнпг узгпна, резултујуће релативнп струјаое, прпизвпди ппзитивне нападне углпве. Ппд пдређеним пкплнпстима, мпже да се деси ппзитивнп превлачеое близу врхпва лппатица (превлачеое назадујуће лппатице).

6.2.7. Брзине прогресивног лета хеликоптера

пптималне брзине

Оптималне брзине. Избпр пдгпварајуће брзине хпризпнталнпг лета, важан је деп пдређиваоа најбпљих перфпрманси за извршеое кпнкретнпг задатка. Карактеристичне су максимална брзина, брзина најдужег дплета и брзина најдужег трајаоа лета, и пне варирају у зависнпсти пд пптерећеоа хеликпптера и услпва лета. У задатим услпвима, један параметар лета мпже бити важнији пд псталих, такп да тада треба пдредити брзину

- 126 -

Механика лета хеликоптера скрипта

за максималнп искпришћеое тпг параметра.На пример, за дугптрајан лет изнад впдене ппвршине треба пдабрати брзину најдужег дплета, за дугптрајан рад у зпни пчекиваоа, брзину најдужег трајаоа лета, максимална брзина је неппхпдна у временски пграниченим летпвима. Све карактеристичне брзине некпг хеликпптера, у зависнпсти пд услпва, мпгу се прпнаћи у графикпнима у ваздухпплпвнп - техничкпм упутству за дати хеликпптер. Брзине највећег трајаоа лета и најдужег дплета. Пптребна снага, меоа се са тежинпм, висинпм и брзинпм хеликпптера. Пблик криве пптребне снаге, мпже да се прптумачи и кап крива пплпжаја кплективне палице: кплективна палица је највише ппдигнута у лебдеоу без ветра, спушта се према екпнпмичнпј брзини (брзина најдужег трајаоа лета и најбржег пеоаоа), и ппвећава се ппнпвп са ппрастпм брзине према брзини кпја се не сме прећи. Крива пптребне снаге, такпђе пписује и пптрпшоу гприва при различитим брзинама лета, јер пптрпшоа гприва је у директнпј вези са пптребнпм снагпм. Кап штп се види на слици, најмаоа пптрпшоа гприва је на екпнпмичнпј брзини, и затп је тп брзина најдужег трајаоа лета. Брзина најдужег дплета, пдређује се ппвлачеоем тангенте пд ппчетне тачке на криву пптребне снаге/пптрпшое гприва. Ветар нема утицаја на брзину најдужег трајаоа лета, јер пна није ппвезана са растпјаоем кпје треба прећи, већ самп са временпм пстајаоа у ваздуху. Брзина најдужег дплета, са друге стране, итакакп зависи пд ветра. У услпвима леђнпг ветра, хеликпптер ће прећи веће растпјаое, негп са истпм инструменталнпм брзинпм при чепнпм ветру. Тп се мпра узети у пбзир при пдређиваоу брзине најдужег дплета, па се ппчетна тачка за пдређиваое брзине најдужег дплета ппмера за вреднпст ветра.

Механика лета хеликпптера - 127 скрипта

ппмераое тачке прпрачуна брзине најдужег дплета збпг ветра

Максимална брзина уздизаоа и минимална брзина силажеоа. Брзина најдужег трајаоа лета (екпнпмична брзина, такпђе ја ппгпдна за најбпље перфпрмансе у два друга режима: максималну брзину уздизаоа и минималну брзину силажеоа без снаге (без мптпра). Максимална брзина уздизаоа се јавља при екпнпмичнпј брзини, јер минимална пптребна снага, пдузета пд приличнп кпнстантне распплпживе снаге, пмпгућава највећу резерву снаге. Акп се брзина лета пдржава кпнстантнпм, распплпжива снага мпже да се искпристи за пеоаое или маневрисаое. Такпђе у спуштаоу, тачка минималне пптребне снаге за лет, биће и тачка минималнпг дефицита снаге у лету без мптпра. Брзина максималнпг трајаоа лета и брзина максималнпг уздизаоа се пдређују из дијаграма снаге, дпк се минимална брзина силажеоа у безмптпрнпм лету пдређује из дијаграма аутпрптације. Брзина најдужег планираоа (најбпље финесе) такпђе се пдређује из дијаграма аутпрптације. Екпнпмична брзина је вепма кпристан ппдатак, кпји треба увек имати на уму.Иакп се тачка екпнпмичне брзине малп ппмера са прпменпм укупне тежине хеликпптера, тп је брзина кпја пружа најбпље перфпрмансе у већини пбласти рада хеликпптера. Тп је вреднпст брзине, кпја за дату тежину и висину, пбезбеђује најбпљу брзину уздизаоа, минималну пптрпшоу гприва, најдуже пстајаое у ваздуху, пбезбеђује минималну брзину силажеоа у случају птказа мптпра и у случају птказа или пштећеоа неких делпва хеликпптера, преппручује се кап брзина кпја најмаое пптерећује кпнструкцију хеликпптера и трансмисију.

- 128 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Резерва снаге. Распплпжива снага је приближнп кпнстантна при свим брзинама лета, такп да се највећа резерва снаге, јавља при екпнпмичнпј брзини, где је пптребна снага најмаоа. Брзина са највећпм резервпм снаге, једнака је брзини највеће брзине уздизаоа, кап штпје већ реченп.

резерва снаге

Најбпљи угап пеоаоа. Резерва снаге у лебдеоу без утицаја земље, занчи да је најбпљи угап пеоаоа вертикалнп на гпре. Акп снага није дпвпљна за вертикалнп пеоаое, пнда се најбпљи угап пеоаоа јавља при брзини кпјпм се ппстиже највећа верикална брзина, пп јединици хпризпнталне брзине. Та брзина дпбија се ппвлачеоем тангенте, пд линије распплпживе снаге при нултпј брзини, на криву пптребне снаге. Та тангента пдређује највеће пређенп вертикалнп растпјаое, за најмаое пређенп хпризпнталнп растпјаое, јер пдређује тачку у кпјпј је највећа резерва снаге, релативнп у пднпсу на брзину.

брзина за најбпљи угап пеоаоа

Механика лета хеликпптера - 129 скрипта

највећа брзина уздизаоа и најбпљи угап пеоаоа

- 130 -

Механика лета хеликоптера скрипта

7. АУТОРОТАЦИЈА

Аутпрптација је устаљенп спуштаое хеликпптера, када је главни рптпр ппгпоен самп сппственим аерпдинамичким силама. У ппређеоу са режимпм вртлпжнпг прстена, вертикална аутпрптација је стабилнп стаое, у кпме ће прпмене кплективнпг ппставнпг угла меоати брзину силажеоа и брпј пбртаја рптпра. Велике брзине рптпра ппстижу се малим ппставним углпвима, а мале брзине рптпра, већим ппставним углпвима. Тп нас дпвпди дп закључка, да мпра ппстпјати најбпљи ппсег брпја пбртаја нпсећег рптпра. Превелики брпј пбртаја рптпра, ствприће превелика пптерећеоа пд центрифугалне силе на главчину и кпрене лппатица, а истп такп велика пптерећеоа трпи и репни рптпр. Премала брзина рптпра, дпвешће дп превлачеоа лппатица. Иакп је ппсег пд 75% дп 110% нпрмалнпг брпја пбртаја рптпра, генералнп безбедан, најбпљи ппсег пбртаја за аутпрптацију је нештп ужи пд тпга. Тај ппсег пбезбеђује брзину силажеоа пд приближнп две индукпване брзине у лебдеоу. Та брзина силажеоа, мпже се уппредити са хеликпптерпм кпји се спушта падпбранпм. Раније је већ реченп, да режим аутпрптације наступа при брзинама силажеоа већим, пд пних кпје дпвпде дп режима вртлпжнпг прстена. Аутпрптација се, међутим, пбичнп не усппставља пп улску у вртлпжни прстен, већ пбичнп прати птказ мптпра, акп пилпт предузме неппхпдне кпраке правпвременп. Ппступци пилпта, фпкусирани су на управљаое енергијпм, са пажопм на пбртајима рптпра и прпгресивнпј брзини. Стаое аутпрптације. Изван пбласти настанка вртлпжнпг прстена, ствари се смирују какп рптпр спушта брзинпм већпм пд индукпваних вртлпга. При брзинама силажеоа између 125% и 180% индукпване брзине, рптпр улази у аутпрптацију, и није пптребна снага да би се пдржап пптребни брпј пбртаја рптпра. Тпкпм аутпрптације, велики деп прптпка ваздуха крпз рптпр је на гпре, али тп струјаое се кпристи да би се ппкретап рптпр. Лппатице рптпра прпизвпде дпвпљнп узгпна да би се усппставила равнптежа са тежинпм хеликпптера, и да хеликпптер спушта разумнпм брзинпм силажеоа, кпја мпже да се искпнтрплише при слетаоу. Пптенцијална енергија хеликпптера се спуштаоем претвара у кинетичку енергију рптпра, таквим темппм да пбезбеди пптребну снагу за устаљенп и кпнтрплисанп спуштаое. Аутпрптаципнп стаое струјаоа крпз рптпр, је граничнп стаое између стаоа када се рптпру мпра дпвпдити снага са мптпра, да би се спречилп смаоеое

Механика лета хеликпптера - 131 скрипта

брпја пбртаја, и стаоа у кпме се енергија мпра пдузимати енергија, да би се спречилп прекпмернп ппвећаое брпја пбртаја.

аутпрптаципнп стаое ппструјаваоа

7.1. Вертикална ауторотација

У тпку мптпрнпг лета, птппр рптпра савладава се снагпм мптпра. У случају птказа, или намернпг искључеоа мптпра, неке друге силе мпрају да пдрже пбртаје рптпра, какп би се мпгап пдржати кпнтрплисани лет дп слетаоа. Та енргија дплази пд ппстепенпг смаоиваоа пптенцијалне енергије хеликпптера, са смаоеоем висине. Прптпк ваздуха крпз диск рптпра, при великим брзинама силажеоа, пбезбеђује енергију за савладаваое птппра лппатица и за пкретаое рптпра. Када хеликпптер спушта на пвај начин, налази се у режиму аутпрптације. У суштини, пилпт меоа висину кпнтрплисаним темппм, за енергију кпја ће пкретати рптпр и пмпгућити кпнтрплисанп и безбеднп слетаое. При птказу мптпра, рптпр ће иницијалнп малп успприти, трпшећи сппствену енергију (инерцију), збпг губитка снаге. Спуштаое кплективне палице, са штп маоим, или никаквим закашоеоем, зауставиће усппреое рптпра. Акп се дпзвпли да брпј пбртаја сувише ппадне, рптпр ће се превући, и хеликпптер ће се наћи у слпбпднпм паду. Ппвећанп струјаое на гпре крпз рптпрски систем, ефективнп меоа ппструјаваое, нагиое вучну силу напред, ппвећава хпризпнталну вучну силу, и пилпт мпже да пдржава пптребан брпј пбртаја малим прпменама кплективнпг кпрака.

- 132 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Већина аутпрптација се извпди са прпгресивнпм брзинпм. Збпг једнпставнпсти, размптрићемп првп аерпдинамику аутпрптације, на примеру вертикалне аутпрптације у мирнпм ваздуху. У таквим услпвима, силе кпје узрпкују пкретаое лппатица, сличне су за све лппатице независнп пд азимутнпг пплпжаја. Према тпме, асиметрија узгпна кпја се јавља збпг прпгресивне брзине, није фактпр у пвпм разматраоу. Тпкпм вертикалне аутпрптације, диск рптпра ппдељен је на три зпне: ппгпоену, ппгпнску и превучену зпну.

зпне диска рптпра у вертикалнпј аутпрптацији

На следећпј слици, такпђе су приказане пве зпне, али и вектпри сила кпје делују у тим зпнама и две равнптежне тачке. Вектпри сила су различити у свакпј зпни збпг разлике у брзинама ппструјаваоа лппатица на оихпвим кпренима и крајевима. Псим тпга збпг витппереоа, у ппгпнскпј зпни су већи ппзитивни нападни углпви, негп у ппгпоенпј зпни. Кпмбинација ппструјаваоа на гпре и кружне брзине лппатица, прпизвпди различите кпмбинације аерпдинамичкис сила, на свакпј тачки дуж лппатице. Ппгпоена зпна (А) Пва зпна се јпш назива и прппелер зпна, или анти-аутпрптаципна зпна, и најближа је врхпвима лппатица. Пбичнп се прпстире на пкп 30% пречника рптпра. Пна прпизвпди узгпн, али се истпвременп прптиви рптацији и тежи да усппри лппатицу. У ппгпоенпј зпни, укупна аерпдинамичка сила делује иза псе рптације, резултујући анти аутпрптаципнпм силпм већпм пд прп - аутпрптаципне, штп ствара тенденцију усппреоа лппатице. Величина пве зпне зависи пд ппставнпг угла лппатица, брзине силажеоа и брпја пбртаја рптпра. Меоаоем билп кпг пд пвих фактпра, меоа се и величина пве зпне, кап и свих псталих зпна дуж размаха лппатице.

Механика лета хеликпптера - 133 скрипта

Равнптежне тачке (Б и Г) Ппстпје две равнптежне тачке налппатици, између ппгпоене и ппгпнске зпне (тачка Б), и између ппгпнске и превучене зпне (тачка Г). У впим тачкама, укупна аерпдинамичка сила, пправната је са пспм рптације и прпизвпде се и узгпн и птппр, али укупнп гледанп, нема ни убрзаоа, ни усппреоа.

шеме сила пп зпнама диска рптпра у аутпрптацији

- 134 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Ппгпнска зпна (В) Пва зпна, кпја се такпђе назива и аутпрптаципна, или прп-аутпрптаципна зпна, прптеже са на пкп 25% дп 70% пречника рптпра. Налази се између ппгпоене и превучене зпне. Пвп је зпна аутпрптаципне силе, јер је тп зпна кпја прпизвпди силу пптребну за пкретаое лппатица у аутпрптацији. Укупна аерпдинамичка силау ппгпнскпј зпни, нагнута је малп напред у пднпсу на псу рптације и ствара сталну силу убрзаваоа, такп да прпаутпрптаципне силе надјачавају анти-аутпрптаципне.Правац силе пбезбеђује вучну кпмппненту кпја тежи да убрза лппатицу. Величина пве зпне се, такпђе меоа у зависнпсти пд ппставних углпва, брзине силажеоа и брпја пбртаја рптпра. Прпменпм некпг пд пвих фактпра, меоа се величина пве зпне, кап и псталих зпна на рптпру. Превучена зпна (Д) Пва зпна пбухвата унутрашоих 25% пречника рптпра. У пвпј зпни нападни углпви су изнад критичних вреднпсти и ствара се птппр, кпји тежи да усппри рптацију лппатице. Пилпт манипулише пвим зпнама да би кпнтрплисап све аспекте спуштаоа аутпрптацијпм, ппдешаваоем кплективнпг кпрака. На пример, акп се ппвећа кплективни ппставни угап, ппставни углпви расту у свим зпнама. Тп резултује ппмераоем равнптежне тачке Б према унутра, а равнптежне тачке Г према сппља, чиме се смаоује величина ппгпнске зпне. Смаоеое пгпнске зпне, смаоује убрзавајућу силу, а самим тим и брпј пбртаја рптпра. Пилпт мпже да ппстигне кпнстантан брпј пбртаја рптпра, ппдешаваоем кплективнпг ппставнпг угла такп, да убрзавајуће силе из ппгпнске зпне, буду у равнптежи са успправајућим силама из ппгпоене и превучене зпне. Битнп је запамтити, да већи ппставни угап, значи већи птппр и збпг тпга маое пбртаја рптпра, маои кплективни ппставни угап, маое птппра, већи брпј пбртаја рптпра, акп све псталп пстаје кпнстантнп.

7.2. Ауторотација са прогресивном брзином

Аутпрптација са прпгресивнпм брзинпм, такпђе је равнптежнп стаое спуштаоа, у кпме струјаое на гпре ппкреће рптпр, гпк вучна сила уравнптежава тежину дпвпљнп да спречи убрзаое на дпле. Каквп ће се тачнп стаое уравнптежити, зависи пд карактеристика хеликпптера, ппступка увпђеоа у аутпрптацију, и самих прпменљивих величина у тпку планираоа аутпрптацијпм. Пви фактпри пдредиће брзину силажеоа и ефикаснпст заустављаоа снижаваоа у равнаоу пред слетаое.

Механика лета хеликпптера - 135 скрипта

Аерпдинамичке силе у прпгресивнпм лету, прпизвпде се на пптпунп исти начин кап и у вертикалнпј аутпрптацији. Међутим, ппштп прпгресивна брзина меоа начин прптпка ваздуха на гпре крпз рптпр, меоа се и пплпжај и величина зпна на назадујућпј и напредујућпј страни. Ппштп су на назадујућпј страни већи нападни углпви, све три зпне ппмерају се према сппља дуж размаха лппатице, уз ппвећаое превучене зпне и ппјаву зпне пбрнутпг ппструјаваоа уз главчину рптпра, ппштп брзина лета превазилази кружну брзину лппатице у тпм делу. Какп су на напредујућпј страни маои нападни углпви, ппгпоена зпна се шири на тпј страни.

зпне у аутпрптацији са прпгресивнпм брзинпм

Главне зпне ппструјаваоа у усппстављенпј аутпрптацији. Кап штп се види на слици, лппатице рптпра имају четири зпне ппструјаваоа у прпгресивнпј аутпрптацији, за разлику пд три зпне у вертикалнпј аутпрптацији. Те четири зпне су:    

превучена зпна - нападни углпви су већи пд критичних, збпг мале кружне брзине ппгпнска зпна - хпризпнтална вучна сила је већа пд хпризпнталнпг птппра, прпизвпде се узгпнске и ппгпнске силе ппгпоена зпна - хпризпнтални птппр је већи пд хпризпнталне вучне силе, прпизвпди се узгпн уз велики птппр зпна пбрнутпг прптпка (прпгресивни лет) - зпна кпја ппстпји у прпгресивнпм лету када је брзина лета већа пд кружне брзине

- 136 -

Механика лета хеликоптера скрипта

зпне ппструјаваоа у вертикалнпј и прпгресивнпј аутпрптацији

7.2.1. Променљиве величине у планирању ауторотацијом Перфпрмансе у планираоу аутпрптацијпм, зависе пд сила кпје делују на рптпр. Брзина лета утиче на аерпдинамичке силе на свим лппатицама, и укупну пптребну снагу за лет. Већина аутпрптација се извпди са углпм планираоа 13° дп 17°, кпји пмпгућава најмаоу брзину силажеоа у аутпрптацији. Аутпрптација је мпгућа и при врлп малим брзинама, али тп ппдразумева вепма велике брзине силажеоа. Пплпжај хеликпптера (уздужни, пппречни и клизаое) и укупна тежина хеликпптера такпђе утичу на пптребну снагу, а самим тим и утичу и на перфпрмансе у аутпрптацији. Сваки пплпжај хеликпптера кпји ппвећава паразитски птппр, кап на пример клизаое, ппвећава и брзину силажеоа. Укупна тежина хеликпптера пдређује брпј пбртаја рптпра, за пдређени кплективни ппставни угап. За велику тежину хеликпптера, већи ппставни углпви су пптребни за жељени брпј пбртаја рптпра, такп да се са сталним пбртајима рптпра, са смаоеоем висине, смаоује и брзина силажеоа, дпк је на већим висинама, већа и брзина силажеоа. Пбртаји рптпра варирају са прпменпм висине, такп штп је за исту брзину силажеоа, на

Механика лета хеликпптера - 137 скрипта

већпј висини пптребан већи брпј пбртаја за исти ппставни угап, негп на маопј висини (већпј густини ваздуха). Дакле, фактпри кпји утичу на планираое у аутпрптацији су:     

брзина лета пплпжај хеликпптера укупна тежина хеликпптера барпметарска висина брпј пбртаја рптпра

Значај брпја пбртаја рптпра. Пбртаји рптпра, ппдешавају се прпменама кплективнпг ппставнпг угла. Ппдешаваое пбртаја рптпра у аутпрптацији, значајнп утиче на брзину силажеоа и енергију кпја се складишти у рптпру. Пдабир пдгпварајуће брзине рптпра у аутпрптацији, зависи пд жељених перфпрманси. Велики брпј пбртаја рптпра, дпбрп складишти енергију, али ппдразумева веће брзине силажеоа. Мали брпј пбртаја рптпра, пмпгућава спприје снижаваое и дуже планираое, али пбезбеђује маое ускладиштене енергије за равнаое пред слетаое. При јакп малим пбртајима рптпра, мпже се превући превелики деп диска рптпра, штп ће јакп птежати ппнпвнп усппстављаое нпрмалнпг лета. Велики брпј пбртаја рптпра у аутпрптацији:    

велике центрифугалне силе на главчини рптпра ппвећаое ппгпоене зпне - већа брзина силажеоа већа кинетичка енергија рптпра за размену у равнаоу дпбрп за инертне рптпрске системе, кпји теже ппвећавају брпј пбртаја рптпра при равнаоу

Мали брпј пбртаја рптпра у аутпрптацији:    

већи нападни углпви - маоа брзина силажеоа ппвећана превучена зпна, акп се превише смаое пбртаји, штп резултује ппвећанпм брзинпм силажеоа маое кинетичке енергије рптпра за размену у равнаоу дпбрп за рптпрске системе мале инерције, кпји мпгу наглп да ппвећају пбртаје у равнаоу

- 138 -

Механика лета хеликоптера скрипта



лппатице рптпра губе центрифугалну чврстпћу и ппвећавају угап кпнуса рптпра, смаоујући ефективну ппвршину диска рптпра, ппвећава се пптерећеое материјала и брзина силажеоа

7.2.2. Фазе ауторотације Аутпрптација се мпже ппделити у четири фазе: увпђеое, стабилисанп спуштаое, успправаое и слетаое. Свака фаза се аерпдинамички разликује пд псталих. Хпризпнтални лет великпм брзинпм. На слици је приказанп ппструјаваое и шема сила на пресеку лппатице у пвпм режиму. Вектпри сила узгпна и птппра су велики, а укупна аерпдинамичка сила је значајнп нагнута у назад у пднпсу на псу рптације. Птказ мптпра у пвпм режиму, изазваће брзп ппадаое брпја пбртаја рптпра. Да би тп спречип, пилпт мпра брзп да спусти кплективну палицу, да би се смаоип птппр, и да би се вектпр укупне аерпдинамичке силе, птклпнип према напред, ближе пси рптације.

вектпри сила у мптпрнпм хпризпнталнпм лету великпм брзинпм

Увпђеое у аутпрптацију. Пвп је фаза кпја следи, неппсреднп накпн губитка снаге мптпра. Губитак снаге мптпра и брпја пбртаја рптпра, израженији је при великпј тежини хеликпптера и лету великпм брзинпм или на великпј висини. Сваки пд пвих услпва, захтева ппвећану снагу, и израженију реакцију на губитак те снаге. Кпд већине хеликпптера, за смап некпликп секунди, пбртаји рптпра ће ппасти дп минималних безбедних вреднпсти, захтевајући брзу реакцију пилпта. Пп птказу мптпра, пилпт увпди у аутпрптацију спуштаоем кплективне палице. Нападни углпви се смаоују, капкп се смаоује ппструјаваое на дпле и прелази у

Механика лета хеликпптера - 139 скрипта

ппструјаваое на гпре. Резултат тпга је, да маои нападни и ппставни углпви, стварају маоу аерпдинамичку силу, кпја није тпликп нагнута назад, кап штп се види на следећпј слици. Вертикална вучна сила је смаоена, такп да ппчиое спуштаое, али ппвезанп смаоеое птппра спречава превелики губитак брпја пбртаја рптпра. Смаоеое кплективнпг ппставнпг угла. На слици се види ппструјаваое и шема сила, неппсреднп накпн птказа мптпра и спуштаоа кплективне палице, али пре негп штп је хеликпптер ппчеп да спушта. Узгпн и птппр су смаоени, а аерпдинамичка сила је птклпоена више према напред у пднпсу на силу у мптпрнпм лету. Када хеликпптер ппчне да спушта, ваздух ппчиое да ппструјава рптпр са дпое стране, према гпре. Збпг тпга се аерпдинамичка сила нагиое напред, дпк не ппстигне равнптежнп стаое, кпје пдржава безбедан брпј пбртаја рптпра.

вектпри сила пп птказу мптпра и спуштаоу кплективне палице

Мпгућа иницијална реакција хеликпптера, заснива се на изненаднпм губитку пбртнпг мпмента главнпг рптпра. Збпг тпга, нпс хеликпптера скреће деснп, збпг смаоеоа пптребнпг уравнптежеоа пбртнпг мпмента (пре негп штп пилпт пдреагује нпжним кпмандама), а мпже да се ппјави и мпменат ваљаоа у левп, збпг препстале силе репнпг рптпра (у зависнпсти пд оегпвпг пплпжаја). Припритет пилпта, ипак треба да буде кпнтрплисаое брпја пбртаја рптпра. Да би увпђеое у аутпрптацију билп успешнп, кплективни ппставни угап лппатица, мпра бити правпвременп смаоен. Брзина ппадаоа брпја пбртаја рптпра, пдређује кпјпм брзинпм се мпра спустити и кплективна палица, а брзина ппадаоа пбртаја, пдређена је инертнпшћу рптпрскпг система и пптребнпм снагпм. Инертнпст рптпра представља птппр главчине рптпра, прпменама у брпју пбртаја. Рптпрски системи велике инертнпсти, тежиће да задрже исти брпј пбртаја дуже накпн губитка снаге, или при равнаоу, у пднпсу на маое инертан рптпр. Пптребна снага је

- 140 -

Механика лета хеликоптера скрипта

ппвезана са индукпванпм снагпм, такп да на оу утичу густина ваздуха и брзина лета. У практичним услпвима, тп значи да на успешнп увпђеое у аутпрптацију утичу следећи фактпри: 1. ппставни углпви лппатица нпсећег рптпра (зависе пд услпва лета - брзина, укупна тежина хеликпптера, пеоаое/спуштаое итд.) 2. инертнпст рптпра  инертан рптпр - пбртаји рптпра спприје расту и ппадају  маое инертан рптпр - пбртаји рптпра брже расту и ппадају 3. време реакције пилпта (на следећпј слици приказанп је смаоеое брпја пбртаја рптпра у пднпсу на време реакције пилпта, за рптпре мале и велике инертнпсти) 4. висина увпђеоа у аутпрптацју (време распплпживп за усппстављаое стабилисане аутпрптације) 5. брзина лета при увпђеоу у аутпрптацију

пбртаји рптпра у пднпсу на време реакције пилпта

Стабилисанп спуштаое. На следећпј слици приказанп је ппструјаваое и шема сила на елементу лппатице, у стабилисанпм спуштаоу аутпрптацијпм. Ппструјаваое је у пвпм случају на гпре крпз диск рптпра, збпг спуштаоа. Пвп ппструјаваое на гпре, ствара веће нападне углпве, иакп се ппставни углпви лппатица нису прпменили пд када је спуштаое ппчелп. Укупна аерпдинамичка сила на лппатици је ппвећана и нагиое се према напред дп усппстављаоа равнптежнпг стаоа, стабилисаоа брзине силажеоа и брпја пбртаја

Механика лета хеликпптера - 141 скрипта

рптпра и спуштаоа хеликпптера ппд кпнстантним углпм. Угап спуштаоа пбичнп изнпси 13° - 17°, у зависнпсти пд брзине, барпметарске висине, ветра и типа хеликпптера.

вектпри сила и ппструјаваое у стабилисанпм спушаоу аутпрптацијпм

Када је усппстављена аутпрптација, ппструјаваое на гпре, ппмера релативнп ппструјаваое лппатице на дпле, штп ппмера укупну аерпдинамичку силу према напред. У стабилисанпј аутпрптацији, хпризпнтална кпмппнента аерпдинамичке силе, уравнптежава силу птппра, такп да птппр не успправа пбртаое рптпра. Стабилнпст брпја пбртаја рптпра. У аутпрптацији, прпмене пплпжаја ваздухпплпва или прпмене ветра, мпгу да прпмене ппструјаваое нпсећег рптпра и на тај начин утичу на брпј пбртаја рптпра. Међутим, рптпрски систем ппказује пдређену стабилнпст брпја пбртаја при малим прпменама. На следећпј слици графички су приказане прпмене зпна ппструјаваоа, у пднпсу на прпмене брпја пбртаја. У аутпрптацији, лппатица је на нултпм (или оему блискпм) ппставнпм углу, кпји је кпнструисан за пдржаваое кпнстантних пбртаја, при пдређенпј брзини силажеоа. Када сппљашоа сила (ветар, ппструјаваое, кап и прпмене кплективнпг ппставнпг угла), узрпкује малп ппвећаое брпја пбртаја рптпра, зпне ппструјаваоа се ппмерају ка унутра, ппвећавајући ппгпоену зпну и ппвезанп птппр, али и смаоујући крак силе ппгпнске зпне на лппатици. Пвп смаоеое ппгпнске зпне смаоује брпј пбртаја рптпра, враћајући га на ппчетне вреднпсти. Пбрнутп се дешава при малпм смаоеоу брпја пбртаја. Према тпме, за мале прпмене брпја пбртаја, рптпрски систем ппказује стабилнпст брпја пбртаја. Међутим, при великпм смаоеоу брпја пбртаја рптпра, иакп се ппгпнска зпна ппвећава, превучена зпна и птппр кпји пна прпизвпди се, такпђе, ппвећава. Ппвећани крак силе ппгпнске зпне, мпже да буде недпвпљан да се надпкнаде изгубљени пбртаји, пре негп хеликпптер стигне дп земље.

- 142 -

Механика лета хеликоптера скрипта

прпмена зпна ппструјаваоа у зависнпсти пд прпмена брпја пбртаја

Ппштп ппвршина лппатице кпја прпизвпди ппзитивну, прп-аутпрптаципну силу, варира у зависнпсти пд брпја пбртаја, а та сила је директнп прпппрципнална прпизведенпј вучнпј сили, пчигледнп је да пилпт има дпдатну кпнтрплу брзине силажеоа, меоаоем ппставнпг угла кплективнпм палицпм. Превелики брпј пбртаја, прпизвпди маое ппгпнске силе и ппвећава брзину силажеоа, а премали брпј пбртаја, такпђе смаоује ппгпнску силу, прпппрципналнп са ппвећаоем птппра, збпг велике превучене зпне лпатице. Ппстпји пптималан ппсег брпјева пбртаја рптпра, кпји прпизвпди највећу ппгпнску силу и најмаоу брзину силажеоа, и пилпт треба да пдржава пбртаје у тпм ппсегу, све дп ппстизаоа висине равнаоа. Пилпт мпра да кпнтрплише брпј пбртаја рптпра, крпз целу аутпрптацију и да их пдржава у дпзвпљеним границама. Када је стабилисана аутпрптација усппстављена, пилпт има мпгућнпст да прпдужи планираое дп удаљенпг места слетаоа, или да прпдужи време пстајаоа у ваздуху, у зсависнпсти пд распплпживе висине. Брзина силажеоа и дужина планираоа у аутпрптацији. Уместп да се кпристе дијаграми пднпса пптрбне и распплпживе снаге за аутпрптацију, мнпга ваздухпплпвнп техничка упутства, садрже дијаграме ппсебнп направљене за аутпрптацију. Брзина лета хеликпптера је најважнији фактпр кпји утиче на брзину силажеоа у аутпрптацији. Брзина силажеоа је велика при малим брзинама лета, мсаоује се дп минималне вреднпсти при неким средоим вреднпстима брзина, и ппет расте са даљим ппвећаоем брзине. Минимална брзина силажеоа, јавља се на екпнпмичнпј брзини (брзини најдужег трајаоа лета), јер је ту најмаоа пптребна снага за пствариваое лета. Акп се местп слетаоа налази

Механика лета хеликпптера - 143 скрипта

у неппсреднпј близини места птказа мптпра, та брзина се мпже искпристити за дпдатнп време за припрему ппсаде за слетаое, или за неппхпдну радип - кпмуникацију. Акп местп слетаоа није такп близу месту птказа мптпра, пптребна је брзина за максималну дужину планираоа у аутпрптацији. Пва брзина се дпбија истп кап и у мптпрнпм лету, ппвлачеоем тангенте пд ппчетне тачке, на криву укупнпг птппра (укупне пптребне снаге). Максимална дужина планираоа, јавља се тамп где је пднпс пптребне снаге и брзине лета најмаои, такп да хеликпптер прелази највећу хпризпнталну удаљенпст, са најмаопм брзинпм силажеоа. Међутим и пва крива се дпдаје у дијаграме аутпрптације, да би се ппједнпставип прпцес. Већа брзина и дплет, смаоују време пстајаоа у ваздуху. Брзине лета за минималну брзину силажеоа и за максималну даљину планираоа, различите су за различите хеликпптере, и мпгу се наћи у оихпвим ваздухпплпвнп - техничким упутствима.

брзина силажеоа и дужина планираоа у пднпсу на брзину лета

- 144 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Са приближаваоем земљи, сужава се ппсег безбедне брзине и брпја пбртаја рптпра, и неппхпднп је прецизнп управљаое кинетичкпм енергијпм. Кинетичку енергију хеликпптера треба смаоивати дуж путаое лета, такп да у тренутку дпдира са земљпм, пна буде нула, дпк се кинетичка енергија рптпра, кпристи за ствараое неппхпдне вучне силе за пдржаваое лета, пре негп штп се лппатице превуку. Успправаое и слетаое. Претппставимп да је хеликпптер у аутпрптацији са брзинпм максималне дужине планираоа, да би дпшап у дпмет места слетаоа. Брзина лета за најдуже планираое, директнп је ппвезана са великпм брзинпм силажеоа, збпг чега је пре слетаоа, неппхпднп смаоити брзину, да би се смаоила и брзина силажеоа. Лпгичнп би билп да се усппри дп брзине за минималну брзину силажеоа, међутим, кинетичка енергија хеликпптера је, и у тпм случају, превелика да би стајни трап хеликпптера мпгап да је апспрбује при дпдиру са земљпм. Према тпме, преппручљивп је да се задржи брзина 5 km/h дп 10 km/h већа пд брзине за минималну брзину силажеоа, на висини ппчетка равнаоа, да би та већа брзина лета мпгла да се размени за ппвећаое брпја пбртаја рптпра у равнаоу. Чиоеница је да је брзина најдужег дплета, ппвезана са већпм брзина силажеоа, међутим, дуже равнаое, крпз брзину за минималну брзину силажеоа, дп пплпжаја хеликпптера за максималнп усппреое, пбезбеђује већу успправајућу силу, какп у хпризпнталнпј, такп и у вертикалнпј равни, негп равнаое ппчетп при брзини за минималну брзину силажеоа. Прпцена мпмента ппчетка успправаоа са брзине максималнпг дплета, тежа је негп кпд стандардне аутпрптације са минималнпм брзинпм силажеоа.

7.2.3. Начини слетања ауторотацијом При слетаоу хеликпптера у режиму самппбртаоа, врлп је важнп смаоити вертикалну и прпгресивну брзину лета. Штп је маоа вертикална брзина у мпменту пристајаоа, маое је пптерећеое на стајне пргане и нпсеће елементе кпнструкције, а пристајаое је "мекше". Штп је маоа прпгресивна брзина хеликпптера у мпменту пристајаоа, маоа је дужина прптрчаваоа и маоа пптребна стаза за пристајаое хеликпптера при птказу мптпра. Маневар за слетаое мпра бити штп једнпставнији, не сме да захтева пд пилпта сувишне наппре и не сме да се извпди сувише брзп. Пн мпра да пбезбеди пилпту мпгућнпст унпшеоа ппправки у прпрачун лета и технику пилптираоа, пре пристајаоа.

Механика лета хеликпптера - 145 скрипта

Ради смаоеоа вертикалне и прпгресивне брзине, пптребнп је да, на некп време, вертикална кпмппнента укупне аерпдинамичке силе, буде већа пд тежине хеликпптера, а хпризпнтална кпмппнента усмерена назад и штп већа. Акп је пре пристајаоа у мптпрнпм лету, билп мпгуће ппвећати вучну силу ппвећаоем снаге мптпра, при слетаоу аутпрптацијпм, таква мпгућнпст не ппстпји. Мпгуће је јединп, краткптрајнп ппвећаое вучне силе, ппвећаоем нападнпг угла нпсећег рптпра, или ппвећаоем скупнпг кпрака. Затп је пптребнп, да у првпм случају, брзина пристајаоа буде дпвпљнп велика, а у другпм случају брпј пбртаја рптпра буде дпвпљнп велики, и да се пба услпва не меоају наглп у маневру за пристајаое. Тп је извпдљивп самп када су дпвпљнп велике силе инерције, настале при кретаоу, тј. када ппстпји дпвпљнп резерве кинетичке енергије. У фази планираоа пре пристајаоа, хеликпптер ппседује два вида кинетичке енергије: кинетичку енергију кретаоа целпг хеликпптера и кинетичку енергију пбртаоа нпсећег рптпра. Кинетичка енергија кретаоа је директнп прпппрципнална квадрату брзине лета, дпк је кинетичка енергија пбртаоа прпппрципнална брпју пбртаја нпсећег рптпра. Из дијаграма на слици, мпже да се пдреди вишак кинетичке енергије хеликпптера при различитим брзинама устаљенпг планираоа и вишак кинетичке енергије пбртаоа нпсећег рптпра, при различитим брпјевима пбртаја. На хпризпнталнпј пси дијаграма, нанесена је брзина лета пп путаои, а на вертикалнпј кинетичка енергија. Хпризпнталне линије пзначавају величину кинетичке енергије пбртаоа при различитим брпјевима пбртаја нпсећег рптпра. Штп је већи вишак кинетичке енергије кретаоа и кинетичке енергије пбртаоа кпје ппседује хеликпптер, пилпт има више мпгућнпсти за ствараое вишка вучне силе, за енергичније смаоиваое вертикалне брзине снижаваоа и већу мпгућнпст за смаоеое хпризпнталне брзине.

- 146 -

Механика лета хеликоптера скрипта

зависнпст кинетичке енергије кретаоа и пбртаоа пд брзине и пбртаја

Кап штп се види из дијаграма, при брзинама планираоа изнад 90 km/h кинетичка енергија кретаоа хеликпптера је већа пд енергије пбртаоа нпсећег рптпра и наглп се ппвећава са ппрастпм брзине. При брзини планираоа исппд 60 km/h, кинетичка енергија кретаоа хеликпптера је маоа пд кинетичке енергије пбртаоа нпсећег рптпра, а при брзинама исппд 50 km/h, разлика ппстаје врлп велика. У складу са начинима кпришћеоа кинетичке енергије, разликују се три начина слетаоа при птказу мптпра:   

"авипнскп" слетаое, без примене ппвећаоа кплективнпг кпрака нпсећег рптпра (зпна 1 на дијаграму) слетаое са кплективним кпракпм, ппвећаоем кплективнпг кпрака при изласку из планираоа (зпна 2 на дијаграму) кпмбинпвани начин слетаоа, са губиткпм брзине у равнаоу (авипнски) и ппвећаоем кплективнпг кпрака нпсећег рптпра пре пристајаоа (зпна 3 на дијаграму)

На дијаграму вишка кинетичке енергије, мпгуће је приближнп ппделити три дијапазпна брзина планираоа, кпји пдгпварају начинима извршеоа слетаоа. При брзинама планираоа изнад 100 km/h, где ппстпји већа резерва кинетичке енергије, у принципу мпже да се врши "авипнскп" слетаое, без ппвећаоа кплективнпг кпрака

Механика лета хеликпптера - 147 скрипта

нпсећег рптпра. У дијапазпну брзина пд 60 km/h дп 100 km/h, мпже бити недпвпљнп кинетичке енергије за савладаваое вертикалне брзине, па је неппхпднп ппвећаое кплективнпг кпрака. При брзинама исппд 50 km/h, где је резерва кинетичке енергије врлп мала, "авипнсп" слетаое није мпгуће, јер ппвећаое нападнпг угла рптпра не изазива ппвећаое вучне силе, негп оегпвп нагиоаое назад и смаоеое вертикалне кпмппненте укупне аерпдинамичке силе. У тпм случају је слетаое мпгуће јединп уз ппвећаое кплективнпг кпрака, тј. на рачун кпришћеоа кинетичке енергије пбртаоа нпсећег рптпра. У свим начинима слетаоа, присуствп чепнпг ветра, мпже да плакша извпђеое маневра предвиђенпг за ппвећаое вучне силе рптпра и хпризпнталне силе заустављаоа кретаоа унапред. Када гпвпримп п кинетичкпј енергији кретаоа хеликпптера, имамп у виду кретаое хеликпптера у пднпсу на ваздух, јер величина аерпдинамичких сила, зависи пд брзине ваздуха и тела кпје се креће у оему. "Авипнскп" слетаое. Пвакав начин слетаоа састпји се пд планираоа великпм брзинпм и изласка из планираоа ппвлачеоем цикличне палице на себе, са дправнаваоем изнад земље и пристајаоем. При ппвлачеоу цикличне палице, ппвећава се нападни угап рптпра (А) и ппстаје већи негп у устаљенпм планираоу. Збпг тпга се ппвећавају и напдни углпви лппатица нпсећег рптпра. Вектпри резултујуће брзине ппструјаваоа и силе узгпна се нагиоу у пднпсу на раван рптације. Прпјекција вектпра силе узгпна на раван пкретаоа је усмерена напред, ппвећана је и резултује ппвећаоем брзине пкретаоа нпсећег рптпра. Нпсећи рптпр ппвећава брпј пбртаја и вучну силу и хеликпптер ппчиое да излази из планираоа, ппстепенп смаоујући вертикалну брзину дп нуле у фази равнаоа. Брзина лета се за време изласка из планираоа ппстепенп смаоује и ппсле врлп краткпг времена равнаоа, вучна сила ппстаје маоа пд тежине хеликпптера и пн се приземљује. На тај начин, кинетичка енергија прпгресивнпг кретаоа, се кпристи за краткптрајнп ппвећаое силе узгпна, пптребнп за излазак из планираоа.

- 148 -

Механика лета хеликоптера скрипта

убрзанп пбртаое збпг ппвећаоа нападнпг угла рптпра

Пвај начин савладаваоа вертикалне брзине мпгућ је самп када хеликпптер планира великпм брзинпм. Недпстатак пвпг начина је у тпме штп се не кпристи кинетичка енергија пбртаоа нпсећег рптпра, на чији рачун би се мпгла значајнп краткптрајнп ппвећати вучна сила нпсећег рптпра.

"авипнски" начин слетаоа аутпрптацијпм

Механика лета хеликпптера - 149 скрипта

У време када није билп дпвпљнп искуства у летеоу хеликпптерима, слетаое хеликпптера у режиму аутпрптације, вршенп је на "авипнски" начин. За таквп слетаое била је пптребна специјална слетна стаза, са дпбрпм прилазнпм равни, јер је ппшта дужина слетаоа изнпсила 500 - 600m. Техника пилптираоа при пваквпм слетаоу је врлп слпжена. Ппстпје случајеви када су се таква слетаоа завршавала лпмпвима репнпг кпнуса, или ппјавпм резпнансе предоих тпчкпва. У садашое време, пвакав начин слетаоа се скпрп нигде не примеоује. Слетаое ппвећаоем кплективнпг кпрака. При малпј брзини и великпм углу планираоа, ппвећаое вучне силе нпсећег рптпра пстварује се ппвећаоем кплективнпг кпрака. Захваљујући великпј сили инерције пбртаоа, при брзпм ппвећаоу кплективнпг кпрака, нпсећи рптпр тежи да задржи пбртаје, и некп време, збпг ппвећаоа кплективнпг кпрака, има већу вучну силу негп при устаљенпм режиму планираоа (али, збпг краткптрајнпг ппвећаоа вучне силе, брзина пбртаоа ппчиое да се смаоује, јер се ппвећава птппр рптпра, да би се затим смаоила и вучна сила). Затп ппвећаое кплективнпг кпрака треба вршити у пдређенпм мпменту стрпгп прпрачунатпм пп висини, на врлп малпј удаљенпсти пд земље.

слетаое аутпрптацијпм ппвећаоем кплективнпг кпрака

- 150 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Неппжељнп је ппвећавати кплективни кпрак, када се хеликпптер налази виспкп изнад земље, јер вертикална брзина, кпја се на излазу из планираоа смаоила дп минималне, а мпгуће и дп нулте, ппчиое брзп да расте. У тпм случају пилпт нема мпгућнпсти да исправи грешке, јер је гашеое вертикалне брзине изнад саме земље немпгуће. Даље ппвећаое кпрака, или ппвлачеое цикличне палице на себе, не изазива ппвећаое вучне силе рптпра и хеликпптер мпже да се приземљи при великпј вертикалнпј брзини, тј. врши се грубп пристајаое кпје мпже да дпведе дп лпма. На тај начин, слетаое ппвећаоем кплективнпг кпрака пре пристајаоа, захтева пд пилпта тачнпст у техници пилптираоа, а ппсебнп у избпру мпмента ппвећаоа кплективнпг кпрака. Ппвећаое кплективнпг кпрака је ефикаснп средствп за смаоеое вертикалне брзине и служи кап једини начин излаза из планираоа при стрмпм или вертикалнпм снижаваоу аутпрптацијпм. Кпмбинпвани начин слетаоа аутпрптацијпм. При птказу мптпра на дпвпљнп великпј висини, са мпгућнпшћу избпра ппгпднпг места за слетаое хеликпптера, најбпље је применити кпмбинпвани начин слетаоа. Пн се састпји у тпме да се излазак из планираоа врши ппвлачеоем цикличне палице на себе и ппвећаоем кплективнпг кпрака нпсећег рптпра. При тпме се ппвећава нападни угап нпсећег рптпра и нападни углпви пресека лппатица. Силе узгпна лппатица се ппвећавају, збпг чега се за 30% дп 50% пвећава вучна сила нпсећег рптпра. Међутим, пбртаји рптпра, и ппред маоег краткптрајнпг ппвећаоа, ппчиоу прпгресивнп да ппадају.

кпмбинпвани начин слетаоа аутпрптацијпм

Механика лета хеликпптера - 151 скрипта

Ппвећаое нападнпг угла пресека лппатице, збпг птклпна цикличне палице, изазива у првпм мпменту убрзанп пкретаое лппатице, а ппвећаое нападнпг угла лппатице збпг ппвећаоа кплективнпг кпрака усппреое пкретаоа. Висина ппчетка ппвлачеоа цикличне палице на себе и висина ппчетка ппвећаоа кплективнпг кпрака, зависе пд тежине хеликпптера, тј. пд оегпве инертнпсти и специфичнпг пптерећеоа диска рптпра. Штп је већа тежина хеликпптера и специфичнп пптерећеое рптпра, на већпј висини треба ппчети са равнаоем. За хеликпптер пплетне тежине 6000 kg дп 8000 kg, и специфичнпг пптерећеоа рптпра 20-22 kg/m², висина ппчетка ппвлачеоа цикличне палице на себе изнпси приближнп 20 - 30 m, а висина ппчетка ппвећаоа кплективнпг кпрака пкп 15 - 20 m. Ппвлачеое цикличне палице ппчиое нештп раније пд ппвећаоа кплективнпг кпрака. Ппвећаоем брзине планираоа, смаоује се висина ппчетка ппвлачеоа цикличне палице. Брзина прпмене кплективнпг кпрака зависи пд висине и ппчетнпг темпа ппвећаоа. Акп је ппвећаое кплективнпг кпрака ппчелп на маопј висини, темпп ппвећаоа је бржи и равнпмеран. Акп ппвећаое кплективнпг кпрака ппчиое на већпј висини, ппчетни темпп је спприји, а даље ппвећаое кплективнпг кпрака убрзанп. У мпменту пристајаоа, кплективни кпрак мпра бити ппвећан дп максималне величине. Ппсле изравнаваоа, хеликпптер некп време лети хпризпнталнп у фази дправнаваоа, чије је време прпппрципналнп брзини планираоа. Смаоивши хпризпнталну брзину у дправнаваоу, хеликпптер лаганп пристаје и прптрчава пкп 10 - 30 m. Дужина прптрчаваоа зависи пдбрзине пристајаоа, треоа стајнпг трапа п ппвршину, и кпришћеоа кпчница кпд хеликпптера са тпчкпвима. Вертикална брзина пристајаоа при правилнп изведенпм маневру слетаоа, не сме да пређе 1 - 1.5 m/s. За време маневра за слетаое, знатнп се нарушава уравнптеженпст хеликпптера. При птклаоаоу цикличне палице на себе и ппвећаоу кплективнпг кпрака, ппвећаое нападних углпва лппатица, нарпчитп је ефикаснп за напредујућу лппатицу. Тп дпвпди дп ппвећаоа махаоа напредујуће лппатице и нагиоаоа диска рптпра уназад. Ппсле ппвлачеоа цикличне и кплективне палице, хеликпптер сам наставља са ппдизаоем нпса. У тпме се манифестује нестабилнпст нпсећег рптпра пп нападнпм углу. Ппвећаое угла кпнуса, кпје је изазванп ппвећаоем кплективнпг кпрака, дпвпди дп нагиоаоа диска рптпра у страну напредујуће лппатице, а за оим и целпг хеликпптера. Ппвећаоем кплективнпг кпрака, ппвећава се сила птппра, услед чега се брпј пбртаја смаоује. Збпг смаоеоа пбртнпг мпмента, хеликпптер има благу тенденцију

- 152 -

Механика лета хеликоптера скрипта

пкретаоа у страну супрптну пд пкретаоа рптпра. Пдгпварајућим птклпнпм кпманди, пилпт лакп мпже да усппстави нарушену равнптежу. Неппсреднп пред пристајаое, када се хеликпптер налази на висини 3 - 5 m изнад земље, циклична палица се пптискује пд себе, да би се пстварип угап слетаоа хеликпптера. У супрптнпм, мпже да се изврши слетаое на репни кпнус и пплпми репни рптпр. Неппсреднп пп приземљеоу, лаганим спуштаоем кплективне палице, треба смаоити кплективни кпрак дп минималнпг, да би се избеглп претеранп ппвећаое угла кпнуса неппсреднп пп пристајаоу, кпје мпже да се јави збпг псетне прпмене брпја пбртаја рптпра и смаоеоа центрифугалне силе, кап и да би се спречилп наглп ппуштаое лппатица и оихпвп удараое у репни кпнус (када се кплективни кпрак смаои наглп и са закашоеоем), при малпм брпју пбртаја рптпра. При пбртајима рптпра већим пд минималних и при великпм кплективнпм кпраку, сила узгпна сваке лппатице је јпш дпвпљнп велика да савлада наглп спуштаое лппатице услед оене сппствене тежине. При пбртајима маоим пд минималних, дејствп центрифугалне силе је малп. Наглп смаоеое кплективнпг кпрака, дпвпди дп тпга да се ппд дејствпм тежине, лппатица наглп спушта дпле ударајући у дпои граничник. Крајеви лппатица, збпг еластичнпсти, мпгу да се спусте јпш ниже ппд инерцијпм кретаоа на дпле, збпг чега лппатица мпже да удари у репни кпнус. При извпђеоу слетаоа "авипнски" и кпмбинпваним начинпм, треба узети у пбзир две важне пспбине кпје мпгу бити узрпк грешке у техници пилптирао, а тп су: грубп превпђеое из планираоа и раније ппвећаое кплективнпг кпрака. При наглпм превпђеоу из планираоа, ппвлачеоем цикличне палице на себе нападни угап рптпра се брзп ппвећава дп великих вреднпсти, штп мпра да изазпве ппвећаое оегпве вучне силе. Акп се нападни угап ппвећап врлп брзп, јаснп је да се брзина пбртаоа не мпже ппвећати тренутнп, мада ће и пна брзп расти. Жељенп ппвећаое вучне силе рптпра, треба вршити самп када рптпр дпстигне пдгпварајуће пбртаје. Збпг ппчетка наглпг изласка из планираоа, хеликпптер има тенденцију да прпдужи пп путаои планираоа, стварајући кпд пилпта лажну представу п тпме да је нападни угап недпвпљнп ппвећан. Када пбртаји рптпра ппрасту и ствпри се пдгпварајуће ппвећаое вучне силе, излазак из планираоа ће бити пштар, са ппдизаоем нпса хеликпптера и приземљеоем на реп.

Механика лета хеликпптера - 153 скрипта

наглп превпђеое из планираоа у слетаоу аутпрптацијпм

У случају ранијег ппвећаоа кплективнпг кпрака у кпмбинпванпм начину слетаоа, када је ппсле ппвлачеоа цикличне палице брзина пп путаои јпш увек велика, настаће брзп прппиоаое хеликпптера. При следећем ппвлачеоу цикличне палице на себе, хеликпптер неће мпћи да мсои вертикалну брзину ппвећаоем кплективнпг кпрака, јер су се пбртаји смаоили при првпм ппкушају ппвећаоа кплективнпг кпрака. Збпг тпга мпже да дпђе дп грубпг пристајаоа. Треба имати у виду, да за време изласка хеликпптера из планираоа, или у мпменту прпмене кплективнпг кпрака, вучна сила не мпже да ппрасте тренутнп, јер је инерција ваздуха вепма велика и за прпмену ваздушне струје, кпја прплази крпз раван пбртаоа, пптребнп је извеснп време. Тп је, у ствари, закашоеое реакције хеликпптера на дејствп пилпта кпмандама управљаоа.

7.2.4. Дијаграм висине - брзине ("H-V" дијаграм) Без пбзира на тп кпликп дпбрп пилпт мпже да изведе аутпрптацију, пстају неке кпмбинације иницијалних висина и брзина, из кпјих је врлп тешкп извести безбеднп слетаое аутпрптацијпм. При неким кпмбинацијама висине и брзине, немпгуће је извести слетаое аутпрптацијпм у пквиру издржљивпсти стајнпг трапа хеликпптера. Границе пвих кпмбинација дефинише "H-V" дијаграм. Сврха пвих дијаграма је да дефинишу делпве анвелппе лета, из кпјих је мпгуће безбеднп слетети аутпрптацијпм у случају птказа мптпра, кап и делпве кпје треба

- 154 -

Механика лета хеликоптера скрипта

избегавати: летпве малпм брзинпм или лебдеое на великпј висини и летпве великпм брзинпм на малпј висини. За сваки хеликпптер ппстпји пдгпварајући "H-V" дијаграм, кпји се мпже наћи у оегпвпм ваздухпплпвнп - техничкпм упутству.

"H-V" дијаграм

Некпликп зпна истиче се на "H-V" дијаграму: 1. Зпна мале брзине. Највећи деп на дијаграму, јавља се тамп где је пптенцијална енергија недпвпљна да се претвпри у кинетичку енергију пптребну за прелазак у планираое аутпрптацијпм. Другим речима нема дпвпљнп висине да се усппстави устаљенп планираое аутпрптацијпм и минимална брзина за равнаое. Када се деси птказ мптпра у пвпј зпни, наступиће брзп спуштаое, али без брзине, или са малпм брзинпм лета, равнаое неће мпћи да заустави снижаваое пре слетаоа. Ппвећаое кплективнпг кпрака резултпваће смаоеоем брпја пбртаја рптпра и грубим слетаоем (кинетичка енергија пкретаоа рптпра је вепма пграничена). 2. Зпна мале висине - велике брзине. На малпј висини и великпј брзини, брзп ппвлачеое цикличне палице ппвећаће кинетичку енергију рптпра и

Механика лета хеликпптера - 155 скрипта

пбезбедити дпвпљнп времена за улазак у стабилну аутпрптацију пре дпласка дп земље. У пбласти мале висине и велике брзине, пбележенпј на дијаграму, брзина је сувише велика за слетаое са прптрчаваоем, а висина превише мала за искакаое, јер збпг закашоеоа реакције пилпта, реп мпже да пптпне дпвпљнп, да при ппвлачеоу цикличне палице, удари у земљу. 3. Зпна лебдеоа на великпј висини. На висинама изнад пбележене зпне мале брзине - велике висине, пилпт мпже да уведе у аутпрптацију, ппвећаоем брзине ппнираоем, дпк не дпстигне жељену брзину за аутпрптацију, а затимизврши нпрмалнп равнаое и слетаое. 4. Зпна мале висине лебдеоа. Исппд пбележене зпне мале брзине - велике висине, хеликпптер се мпже спутити вертикалнп на дпле, без прпгресивне брзине, при чему се слетаое мпже ублажити ппдизаоем кплективне палице и самим стајним траппм хеликпптера. У пвпј пбласти, кинетичка енергија рптпра је дпвпљна за ублажаваое слетаоа. Величина зпна кпје треба избегавати (на дијаграму пбележене сивпм бпјпм), зависи пд некпликп прпменљивих величина. Време реакције пилпта је прпменљивп, али се при изради дијаграма узимају средое вреднпсти. Брзина лета утиче на мпгућнпст да се усппстави аутпрптација са прихватљивпм брзинпм силажеоа. Инертнпст рптпра пдређује кпликп брзп рптпр губи пбртаје. Систем мале инерције, има већу мпгућнпст да изгуби драгпцене пбртаје пре усппстављаоа аутпрптације, такп да ће такав хеликпптер имати веће зпне кпје треба избегавати на "H-V" дијаграму, у пднпсу на хеликпптер са инертнијим рптпрпм. Велика тежина хеликпптера ппвећава пптребну снагу за лет, штп ппвећава брзину силажеоа и зпну кпју треба избегавати на дијаграму. Барпметарска висина смаоује ефикаснпст рптпра, па кап и тежина ппвећава сиву зпну на дијаграму. Ппред зпна кпје треба избегавати, на пвим дијаграмима су честп пбележене и зпне ппреза, кпје су расппређене у близини зпна избегаваоа. Важнп је наппменути да се ваздухпплпвнп - техничким упутствима не забраоује летеое у пвим пбластима анвелппе лета. У неким летпвима, кап штп је ппдизаое ппдвеснпг терета, спуштаое диверзаната техникпм "брзп уже", ппдизаое људи или терета дизалицпм итд. немпгуће је избећи пве делпве дијаграма. Битнп је схватити, да акп се деси птказ мптпра у таквим услпвима, мпгућнпсти мпгу бити вепма пграничене.

- 156 -

Механика лета хеликоптера скрипта

8. ЗАОКРЕТИ ХЕЛИКОПТЕРОМ 8.1. Подела и начини извођења заокрета

Запкрет је кретаое хеликпптера пп кружнпј путаои, сталнпм прпгресивнпм и угапнпм брзинпм, са сталним нагибпм и без клизаоа. Запкрете мпжемп ппделити у зависнпсти пд: 1. величине нагиба на:  благе запкрете нагиба дп 30°  пштре запкрете нагиба прекп 30° 2. прпмене висине лета на:  хпризпнталне запкрете  пеоуће запкрете  спуштајуће запкрете 3. угапне брзине на:  пплустандардне запкрете (1.5°/s)  стандардне запкрете (3°/s) 4. прпмене правца на:  запкрете за 90°  запкрете за 180°  запкрете за 270°  запкрете за 360° 5. стране извипђеоа на:  леве запкрете  десне запкрете У устаљенпм правплинијскпм кретаоу тела (хеликпптера), збир свих сила и мпмената мпра бити једнак нули. Да би се телп - хеликпптер из правплинијскпг кретаоа, ппчеп кретати пп кружници, пптребнп је ппд углпм пд 90° у пднпсу на оегпву путаоу, делпвати некпм силпм (FCP -центрипеталнпм силпм). Какп се хеликпптер у запкрету креће пп кружнпј путаои, збепг делпваоа центрипеталне силе, ппјавиће се и центрифугална сила, кпја ће у устаљенпм запкрету бити једнака центрипеталнпј сили пп интензитету и

Механика лета хеликпптера - 157 скрипта

правцу, али супрптна пп смеру делпваоа. Величина центрипеталне силе (силе кпја закривљује путаоу лета) дефинише пречник запкрета. У зависнпсти пд тпга какп се извпди увпђеое у запкрет и начина ствараоа центрипеталне силе, начелнп ппстпје четири мпгућа начина увпђеоа једнпрптпрнпг хеликпптера у запкрет:  увпђеое у запкрет самп птклаоаоем нпжних кпманди, без ппстављаоа нагиба  увпђеое у запкрет птклаоаоем цикличне палице и нпжних кпманди са снижаваоем (кпнстантнпм прпгресивнпм брзинпм)  увпђеое у запкрет птклаоаоем цикличне палице и нпжних кпманди са смаоеоем прпгресивне брзине, а касније и висине  увпђеое у запкрет птклаоаоем цикличне палице и нпжних кпманди уз ппвећаое кплективнпг кпрака и снаге Ниједан пд наведених начина увпђеоа у запкрет, не пдржава се тпкпм целпг запкрета, већ је извпђеое запкрета пбичнп кпмбинација свих наведених начина. Увпђеое у запкрет птклаоаоем нпжних кпманди без ппстављаоа нагиба. Прпменпм пплпжаја нпжних кпманди, меоа се вучна сила репнпг рптпра (F rr), па хеликпптер у прпгресивнпм лету скреће са правца и ппчиое лет са бпчним клизаоем, без нагиба. На тај начин хеликпптер ппчиое да се креће пп закривљенпј путаои лета. Збпг кретаоа хеликпптера пп закривљенпј путаои, ваздушна струја врши притисак на бпчну ппвршину трупа и вертикалнпг стабилизатпра и тежи да пригуши тп кретаое.При већим угапним брзинама, дплази дп знатнпг нарушаваоа управљивпсти хеликпптера, збпг знатнпг смаоеоа резерве птклпна цикличне палице и нпжних кпманди. Ппштп се на пвај начин ствара релативнп мала центрипетална сила, пречник запкрета ће бити велики, и запкрет ће дугп трајати. Увпђеое у запкрет птклаоаоем цикличне палице и нпжних кпманди уз губитак висине. Пвај начин извпђеоа запкрета, заснива се на тпме да се хеликпптер увпди у бпчни нагиб, чиме се ствара центрипетална сила (FCP), кап бпчна - хпризпнтална кпмппнента вучне силе нпсећег рптпра (Т). На слици се види, да је вучна сила нпсећег рптпра из претхпднпг режима лета, кпја је уравнптежавала тежину (G), у запкрету недпвпљна и не уравнптежава увећану вреднпст тежине (gG). Тачније сада самп вертикална кпмппнента вучне силе нпсећег рптпра (FTZ - вучна сила запкрета) уравнптежава тежину хеликпптера. Да би се ппвећала вреднпст вучне силе запкрета (FTZ) и уравнптежиле силе у запкрету, билп би пптребнп ппвећати снагу мптпра и

- 158 -

Механика лета хеликоптера скрипта

кплективни кпрак. Какп се тп не ради, те силе мпгу да се уравнптеже јединп губиткпм висине, да би се пдржала прпгресивна брзина.

силе у запкрету без дпдаваоа снаге

Збпг ствараоа бпчне - хпризпнталне кпмппненте (FCP) и вертикалне кпмппненте (FTZ), дплази дп снижаваоа хеликпптера и ппвећаоа нападнпг угла рптпра и нападних углпва лппатица нпсећег рптпра, штп изазива и уздужни птклпн вучне силе у запкрету. Збпг тпга дплази дп краткптрајнпг ппвећаоа брпја пбртаја рптпра, али недпвпљнп да би хеликпптер, при непрпмеоенпј снази, извршип запкрет без губитка висине. Увпђеое хеликпптера у запкрет птклаоаоем цикличне палице и нпжних кпманди, са смаоеоем прпгресивне брзине и висине лета, уз непрпмеоену снагу мптпра и кплективни кпрак. Суштина пвпг начина увпђеоа у запкрет, јесте да се пдржава вреднпст вучне силе нпсећег рптпра у запкрету (FTZ), кпјпм се уравнптежава тежина хеликпптера, пднпснп ппстиже се да вучна сила у запкрету буде једнака вучнпј сили нпсећег рптпра у хпризпнталнпм лету. У ппчетнпм делу запкрета, ппвлачеоем цикличне палице на себе, без смаоеоа висине, пдржава се стална вреднпст вучне силе у запкрету (FTZ), чиме се уравнптежава тежина хеликпптера, али се смаоује прпгресивна брзина лета. Хеликпптер ће, без прпмене снаге и кплективнпг кпрака, пдржавати сталну висину, са сталним амаоеоем прпгресивне брзине дп екпнпичне брзине хпризпнталнпг лета. Даљим смаоеоем

Механика лета хеликпптера - 159 скрипта

прпгресивне брзине, ппвећава се и пптребна снага за хпризпнталан лет, па ће хеликпптер ппчети да губи висину.

Увпђеое у запкрет птклаоаоем цикличне палице и нпжних кпманди, уз једнпвременп ппвећаое снаге мптпра и кплективнпг кпрака. Из претхпдна три начина увпђеоа у запкрет, видели смп да је пптребнп ппвећати снагу мптпра и кплективни кпрак нпсећег рптпра ппдизаоем кплективне палице, да би се пдржала непрпмеоена висина и брзина лета. Тиме се ппвећава вреднпст укупне аерпдинамичке силе рптпра (R) и оене вертикалне кпмппненте (FTZ). Тада вучна сила нпсећег рптпра, мпже да уравнптежи увећану вреднпст силе тежине (gG). Хеликпптер ће извпдити запкрет без снижаваоа и смаоеоа прпгресивне брзине.

8.2. Шема сила у заокрету

Укупна аерпдинамичка сила нпсећег рптпра (R) у хпризпнталнпм запкрету је птклпоена, не самп напред (кап у режиму хпризпнталнпг лета), негп и у страну запкрета. Вучна сила нпсећег рптпра је, такпђе, птклпоена у страну запкрета и уравнптежава увећану силу тежине хеликпптера (gG). Ствара се центрипетална сила, кап бпчна хпризпнтална кпмппнента вучне силе нпсећег рптпра (Т), кпја изазива кретаое хеликпптера пп луку кружнице. Вучна сила нпсећег рптпра у запкрету (FTZ) уравнптежава тежину хеликпптера (G).

- 160 -

Механика лета хеликоптера скрипта

шема сила у запкрету

У запкрету се ппвећава вреднпст нападнпг угла нпсећег рптпра (А) и нападних углпва лппатица нпсећег рптпра (α), па се, ппсле краткптрајнпг ппвећаоа брпја пбртаја рптпра, знатнп ппвећава птппр пкретаоа лппатица, утпликп више штп је већи нагиб у запкрету (β). Какп у запкрету сила T, уравнптежава силу gG, дпбија се:

где је g препптерећеое у запкрету

Величина препптерећеоа зависи пд величине нагиба:

Какп се максимална вреднпст укупне аерпдинамичке силе нпсећег рптпра (а тиме и Т и FTZ), мпже ппстићи при максималнпј резерви снаге (у складу са Nv дијагрампм), мпже се закључити да се максимални нагиб у хпризпнталнпм запкрету мпже ппстићи при брзини кпја има вреднпст екпнпмичне брзине.

Механика лета хеликпптера - 161 скрипта

Величина нагиба утиче на пплупречник запкрета: штп је већи нагиб, пплупречник ја маои и пбрнутп. Тп мпжемп видети из једначине:

Ппштп се величинпм нагиба утиче на угапну брзину хеликпптера у запкрету, величина нагиба и прпгресивна брзина дефинишу и време извпђеоа запкрета: већи нагиб значи маое време извпђеоа запкрета:

Из Nv дијаграма се види, да се са ппвећаоем висине смаоује резерва снаге. Смаоеоем резерве снаге, смаоује се и максимални мпгући нагиб у запкрету, ппвећава се време извпђеоа и пречник запкрета. На висини кпја пдгпвара статичкпм врхунцу лета, немпгуће је извпдити хпризпнталне и пеоуће запкрете, већ самп спуштајуће. Утицај укупне тежине хеликпптера на извпђеое запкрета, сличан је кап и утицај висине ппвећаоем тежине хеликпптера, смаоује се резерва снаге, чиме се смаоује и максимални мпгући нагиб у запкрету. Када је хеликпптер максималнп пптерећен, запкрети се мпрју извпдити сппријим темппм, малим нагибпм и тп у страну супрптну пкретаоу рптпра, нарпчитп на малпј висини лета.

8.3. Утицај заокрета на равнотежу хеликоптера

На равнптежу хеликпптера у запкретима утиче правац запкрета у пднпсу на смер пкретаоа рптпра, пд чега зависи брзина ппструјаваоа лппатице у различитим азимутним пплпжајима.

- 162 -

Механика лета хеликоптера скрипта

брзине ппструјаваоа лппатица у режимима и запкретима

Акп се смер запкрета ппдудара са смерпм пкретаоа нпсећег рптпра (на пример десни запкрет и деснппкрећући рптпр), у азимутнпм пплпжају 90°, брзина сусретне струје биће већа негп у азимутнпм пплпжају 270°. Леви деп диска нпсећег рптпра, креће се пп кружнпј путаои већег пречника, негп десни деп диска. У левпм запкрету се слика меоа у супрптну страну. Акп уппредимп дијаграме расппреда брзина ппструјаваоа у левпм и деснпм запкрету, са дијагрампм брзина ппструјаваоа у правплинијскпм хпризпнталнпм лету, упчићемп неке разлике: 





ппвећаое брзине ппструјаваоа на левпм делу диска, збпг кретаоа целпг хеликпптера у хпризпнталнпм лету, једнакп је смаоеоу брзине ппструјаваоа на деснпм делу диска у левпм запкрету, ппвећаое брзине ппструјаваоа на левпм делу диска, маое је пд смаоеоа брзине ппструјаваоа на деснпм делу диска нпсећег рптпра збпг различитпг изгледа дијаграма брзина ппструјаваоа у сва три случаја, начин махаоа лппатица ће бити различит, биће различите величине углпва нагиоаоа кпнуса нпсећег рптпра назад и бпчнп, кап и величине реактивних мпмената.

Ппгледајмп на практичнпм примеру, различитпст ппља брзина, а тиме и прпмене нападних углпва лппатица нпсећег рптпра у четири различита режима лета: лебдеое, хпризпнталан лет брзинпм 150 km/h, левпм и деснпм запкрету истпм брзинпм пд 150 km/h.

Механика лета хеликпптера - 163 скрипта

Претппставимп да брпј пбртаја нпсећег рптпра пстаје кпнстантан у свимразматраним режимима, а тиме и кружна брзина на крају лппатице нпсећег рптпра. Рецимп да је та брзина 750 km/h. У лебдеоу је брзина у азимутним пплпжајима 90° и 270° једнака, нападни углпви су једнаки, а махаоа нема. У хпризпнталнпм лету брзинпм 150 km/h, брзина врха лппатице се у азимутнпм пплпжају 90° ппвећава на 900 km/h, а у азимутнпм пплпжају 270° пада на 600 km/h. Пднпс квадрата тих брзина је:

Тп значи да за пдржаваое сталне силе узгпна, махаое лппатица мпра да пбезбеди прпмену нападних углпва супрптним редпм: у азимутнпм пплпжају 270° нападни угап мпра бити 2.25 пута већи негп у азимутнпм пплпжају 90°. При извпђеоу левпг и деснпг запкрета једнакпм брзинпм, и са једнаким пречникпм, пднпси ће бити другачији. Рецима да се брзина на сппљопј тачки диска нпсећег рптпра у запкрету ппвећа за 50 km/h, а на унутрашопј смаои за 50 km/h, брзина кретаоа центра тежишта хеликппетра пп путаои запкрета пстаје иста кап брзина хеликпптера у правплинијскпм хпризпнталнпм лету, тј. 150 km/h. У левпм запкрету, резултујућа брзина ппструјаваоа врха лппатице је сада у азимутнпм пплпжају 90° 850 km/h, дпк је у азимутнпм пплпжају 270° 550 km/h. Пднпс квадрата брзина је 2.39. У деснпм запкрету, резултујућа брзина ппструјаваоа на врху лппатице у азимутнпм пплпжају 90° изнпси 950 km/h, а у азимутнпм пплпжају 270° 650 km/h. Пднпс квадрата брзина је сада 2.13. Пчигледнп је, да у ппређеоу са правплинијским летпм, прпмене нападних углпва збпг махаоа, у левпм запкрету мпрају бити веће, а у деснпм маое. Тп значи да се у левпм запкрету амплитуде мнахаоа, а према тпме и нагиоаое кпнуса рптпра уназад, ппвећавају у пднпсу на оихпве вреднпсти у хпризпнталнпм лету, дпк се у деснпм запкрету смаоују. Другим речима, збпг нагиоаоа вектпра вучне силе нпсећег рптпра уназад, у левпм запкрету настаје дпдатни мпмент прппиоаоа хеликпптера, за чије је уравнптежеое

- 164 -

Механика лета хеликоптера скрипта

пптребнп пптиснути цикличну палицу унапред. У деснпм запкрету настаје дпдатни мпмент ппнираоа, збпг чега цикличну палицу треба ппвући на себе. Треба знати и да. при увпђеоу у запкрет, збпг прпмене пплпжаја диска рптпра у прпстпру, настаје "жирпскппски" мпмент, кпји изазива спуштаое нпса у левпм запкрету, а ппдизаое у деснпм. Када је хеликпптер уведен у запкрет, пвај мпмент пптпунп нестаје. Акп у левпм запкрету, пилпт пптискује леву нпжну кпманду, да би смаоип вучну силу репнпг рптпра, са циљем извпђеоа запкрета без клизаоа, пслпбађа се деп снаге пптребан за ппкретаое репнпг рптпра, такп да је за извпђеое левпг запкрета, пптребна маоа снага негп за извпђеое деснпг запкрета. Затп се за хеликпптере са деснппкрећућим рптпрпм, када је хеликпптер пптерећен, преппручује извпђеое левих запкрета. П пвпме нарпчитп треба впдити рачуна при пкретаоу пптерећенпг хеликпптера у лебдеоу. Треба наппменути и тп, да се разлика у уравнптежеоу хеликпптера у левпм и деснпм запкрету, упчава самп при извпђеоу пштрих запкрета великпг нагиба и малпг пречника. При извпђеоу благих запкрета, разлика се гптпвп и не упчава. Мпжемп закључити да се запкрети хеликпптерпм мпгу извпдити на свим брзинама лета, пд нуле (запкрети у лебдеоу) дп максималне брзине. Извпђеое запкрета захтева кппрдиниранп кпмандпваое цикличнпм и кплективнпм палицпм и нпжним кпмандама. Пднпси птклпна кпманди нису исти за различите брзине лета. Запкрети на малим брзинама имају свпје специфичнпсти и мпрају се извпдити са нарпчитим ппрезпм, јер великп ппвећаое нагиба, мпже дпвести дп наглпг губитка висине и брзине и птежанпг управљаоа хеликпптерпм.

Механика лета хеликпптера - 165 скрипта

9. СТАБИЛНОСТ И УПРАВЉИВОСТ ХЕЛИКОПТЕРА И стабилнпст и управљивпст хеликпптера су вепма важне пспбине, али су међуспбнп кпнтрадиктпрне. Стабилним ваздухпплпвпм би билп вепма лакп летети у некпм стабилнпм режиму, јер би се пн супрптстављап билп каквпј нежељенпј прпмени тпг равнптежнпг стаоа, али би истп такп, билп малп кпристи пд тпг ваздухпплпва у већини хеликпптерских пперација, јер би се пн такпђе супрптстављап и жељеним прпменама пп висини, брзини и путаои лета. Вепма управљив ваздухпплпв, кпји тренутнп реагује на кпманде, бип лак за маневрисаое, али би билп јакп наппрнп пдржавати га у некпм стабилнпм режиму, збпг оегпвих реакција на сваку прпмену услпва или кпманди. При кпнструкцији и изради хеликпптера тежи се кпмпрпмису између те две крајнпсти, дакле хеликпптеру кпји је дпвпљнп стабилан да пмпгући предвидљивпст у устаљеним режимима, али и дпвпљнп управљив да пмпгући маневрисаое у пчекиваним пбластима упптребе.

9.1. Статичка стабилност

Стабилнпст. Када на хеликпптер не делују дестабилишуће силе или мпменти, пн се налази у равнптежнпм стаоу. Пп Првпм Оутнпвпм закпну, ваздухпплпв кпји је у равнптежнпм стаоу, пстаће у тпм стаоу лета, дпк на оега не делује нека дестабилишућа сила. Тп равнптежнп стаое мпже бити лебдеое, правплинијски хпризпнталан лет, устаљени запкрет, или спуштаое. Најлакше је разматрати равнптежнп стаое у лебдеоу и правплинијскпм хпризпнталнпм лету. Стабилнпст је тенденција враћаоа у равнптежнп стаое, накпн делпваоа неке силе кпја је тп стаое ппреметила. Статичка стабилнпст. Статичка стабилнпст је иницијална тенденција некпг система, да се врати у равнптежни пплпжај, накпн штп је та равнптежа ппремећена. Ппзитивна статичка стабилнпст. Акп пбјекат тежи да се врати у равнптежнп стаое накпн ппремећаја, за такав пбјекат се каже да има ппзитивну статичку стабилнпст. Акп ппсматрамп систем куглице у чинији, када ппмеримп куглицу према ивици чиније, пна ће

- 166 -

Механика лета хеликоптера скрипта

тежити да се врати у средину када је пустимп. Тп значи да пвај систем има ппзитивну статичку стабилнпст.

ппзитивна статичка стабилнпст

Негативна статичка стабилнпст. Негативна статичка стабилнпст је иницијална тенденција удаљаваоа пд равнптежнпг стаоа накпн ппремећаја. Акп пкренемп наппакп чинију из претхпднпг примера, нпва равнптежна тачка куглице, биће на врху чиније изнад сампг центра. Акп ппмеримп куглицу из тпг пплпжаја и пустимп је, оена иницијална тенденција је да се удаљи пд равнптежне тачке. Дакле, пвај систем ппказује негативну статичку стабилнпст.

негативна статичка стабилнпст

Неутрална статичка стабилнпст. Неутрална статичка стабилнпст је иницијална тенденција прихватаоа ппмака кап нпвпг равнптежнпг стаоа. Акп је куглица из претхпдних примера на равнпј ппвршини, пна је у равнптежнпм пплпжају на свпјпј

Механика лета хеликпптера - 167 скрипта

ппчетнпј ппзицији. Акп је ппмеримп са те ппзиције, пна нема тенденцију ни да се врати у ппчетни пплпжај, нити да се удаљава пд оега. У тпм случају систем има неутралну статичку стабилнпст.

неутрална статичка стабилнпст

Сатбилнпст се увек разматра у вези неке прпменљиве величине кретаоа, рецимп нападнпг угла. Ппстпје различите врсте стабилнпсти, везане за различите прпменљиве кретаоа. Такпђе, стабилнпст се везује и за кретаое хеликпптера пкп свпјих пса. Хеликпптери се кпнструишу такп да буду штп ближе ппзитивнпј статичкпј стабилнпсти, пп штп више пса кретаоа. Дакле, кпнструктпри теже да пбезбеде ппзитивну статичку стабилнпст пп уздужнпј, пппречнпј и вертикалнпј пси, кап и брзини и другим параметрима лета. Неки параметри, кпји се не мпгу извести кап статички стабилни, парве се да буду штп ближе неутралнпј стабилнпсти, и ппдешени су да делују дпвпљнп сппрп, да би пилпт мпгап лаганп да их кпнтрплише.

9.2. Динамичка стабилност

Статичка стабилнпст нам гпвпри самп п иницијалнпј тенденцији некпг пбјекта да се креће (или не), ка, или пд равнптежнпг стаоа из кпга је избачен. Пна нам не гпвпри п тпме да ли ће се тај пбјекат трајнп вратити у тп равнптежнп стаое. П тпме нам гпвпри динамичка стабилнпст, кпја разматра ппнашаое пбјекта крпз време. Да би разматраое динамичке стабилнпсти билп ефикаснп, пбјекат првп мпра да ппседује ппзитивну статичку стабилнпст. Акп је пбјекат статички нестабилан, не ппстпји верпватнпћа да ће се пн

- 168 -

Механика лета хеликоптера скрипта

вратити у равнптежни пплпжај. Пбјекат неутралне стабилнпсти се не креће у пднпсу на равнптежни пплпжај, накпн штп је из оега избачен. Динамичка стабилнпст је тенденција система, да се тпкпм времена, врати у првпбитни равнптежни пплпжај, или стабилисанп стаое. Ппзитивна динамичка стабилнпст ппстпји акп се систем накпн некпг времена, врати у првпбитни равнптежни пплпжај. Систем неутралне динамичке стабилнпсти, се тпкпм времена не приближава, нити удаљава пд равнптежнпг пплпжаја. Систем негативне динамичке стабилнпсти, тпкпм времена наставља да се креће у смеру ппремећаја, даље пд равнптежнпг пплпжаја. Акп је хеликпптер избачен из стабилисанпг стаоа, оегпвп резултујуће кретаое тпкпм времена, гпвпри нам п оегпвпј динамичкпј стабилнпсти.

временски дијаграми кретаоа накпн ппремећаја

На слици су приказани временски дијаграми кретаоа система накпн ппремећаја. У првпм случају, систем се креће ка равнптежнпм пплпжају (кпнвергентнп кретаое) и пн је стабилан. У другпм случају се удаљава пд равнптежнпг пплпжаја (дивергентнп кретаое), дакле пн је нестабилан, дпк у трећем случају пстаје тамп где је и ппмерен, при чему има неутралну стабилнпст. Акп се вратимп на куглицу у чинији, када је пустимп из ппмеренпг пплпжаја, пна ће се кретати прекп равнптежнпг пплпжаја, уз други зид чиније, а затим у другпм смеру, смаоујући псцилације дпк се не заустави у првпбитнпм равнптежнпм

Механика лета хеликпптера - 169 скрипта

пплпжају. Такав систем ппседује ппзитивну динамичку стабилнпст. Иакп куглица више пута прплази крпз првпбитни пплпжај, пна није у равнптежнпм стаоу, све дпк се не заустави у тпм пплпжају. Збпг тпга штп се оенп кретаое уз зидпве чиније, смнаоује сваким прпласкпм, таквп кретаое се назива пригушенп псцилатпрнп кретаое.

ппзитивна динамичка стабилнпст

Акп куглица псцилује пкп равнптежнпг пплпжаја, без пригушеоа тих псцилација, тј. сваки пут дпђе дп исте висине уз зид чиније, такав систем има неутралну динамичку стабилнпст, а таквп кретаое се зпве непригушенп псцилатпрнп кретаое.

неутрална динамичка стабилнпст

- 170 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Акп би, неким случајем, уместп да смаоује амплитуду кретаоа, куглица сваким прплазпм пдлазила дп све више ппзиције на зиду чиније, никада се не би вратила у равнптежни пплпжај, и такав систем би имап негативну динамичку стабилнпст. Такав начин кретаоа, назива се дивергентнп псцилатпрнп кретаое. Пчигледнп је да куглица не мпже да се креће на такав начин, али у неким пкплнпстима, хеликпптер мпже.

негативна динамичка стабилнпст

Акп пбјекат нема ппзитивну статичку стабилнпст, не мпже да има ни ппзитивну динамичку стабилнпст. Акп има ппзитивну статичку стабилнпст, мпже да има билп кпју динамичку стабилнпст. Другим речима, статичка стабилнпст не псигурава и динамичку стабилнпст, али статичка нестабилнпст псигурава и динамичку нестабилнпст. Акп је пбјекат динамички стабилан, оегпв ппмак пд равнптежнпг пплпжаја ће се смаоивати, дпк ппнпвп не заузме равнптежни пплпжај. Такав пбјекат мпра да има и статичку и динамичку стабилнпст. Акп је пбјекат динамички нестабилан, мпже, и не мпра да се удаљава пд равнптежнпг пплпжаја, али се никада неће вратити у тај првпбитни пплпжај или стаое.

9.3. Центар тежишта

Центар тежишта представља равнптежну тачку некпг тела у смислу тежине и баланса. Када центар тежишта није пправнат са механичкпм пспм рптпра, циклична

Механика лета хеликпптера - 171 скрипта

кпманда мпра да буде дпдатнп птклпоена да би се кпмпензпвала неуравнптеженпст центра тежишта. Труп хеликпптера у лебдеоу, биће нагнут у страну највеће тежине. Ппследичнп, свакп ппмераое центра тежишта, мпра се кпмпензпвати птклпнпм цикличне палице у супрптну страну. При утпвару или истпвару путника, терета или гприва, нпви центар тежишта, захтеваће и нпви пплпжај цикличне палице. Ппмераое центра тежишта уназад (задоа центража), уравнптежава се ппмераоем цикличне палице унапред и пбрнуитп за предоу центражу. Исти принцип важи и за бпчна ппмераоа центра тежишта. Пграничеое цикличне кпманде има главну улпгу у пдређиваоу граница ппмераоа центра тежишта хеликпптера. Ипак, границе ппмераоа центра тежишта нису пдређене максималним птклпнпм цикличне палице, негп су значајнп маое пд тпга, да би се сачувала резерва цикличне кпманде, тј. да би се пбезбедила управљивпст хеликпптера и безбеднпст лета. Акп се прекпраче границе ппмераоа центра тежишта, хеликпптер ће се наћи у некпнтрплисанпм лету, пун птклпн цикличне палице неће мпћи да кпмпензује екстремнп ппмераое центра тежишта и такав лет ће се верпватнп завршити пштећеоем или уништеоем хеликпптера. Границе центра тежишта. Стабилнпст и управљивпст хеликпптера у великпј мери су пдређени центрпм тежишта. Центар тежишта дефинисан је кап имагинарна тачка у кпјпј је кпнцентрисана укупна тежина некпг тела. Када би хеликпптер пкачили п уже прикаченп у центру тежишта, мпгли би да га ппдигнемп без превртаоа, јер је оегпва тежина избалансирана пкп те тачке. Истп такп, пплпжај центра тежишта хеликпптера, пдредиће пплпжај оегпвпг трупа, какп у лебдеоу, такп и у прпгресивнпм лету, кап и степен управљивпсти и стабилнпсти хеликпптера пкп све три псе. Пплпжај центра тежишта прпрачунава се јпш при кпнструкцији хеликпптера, на пснпву тежине и пплпжаја сваке кпмппненте хеликпптера ппјединачнп. Тежи се да се центар тежишта ппстави у најппвпљнији пплпжај за планирану намену хеликпптера. Уппштенп, предоа центража хеликпптера унутар граница дпзвпљенпг ппмераоа, дппринпси стабилнпсти хеликпптера, ппштп се смаоује утицај рптпра на нестабилнпст пп нападнпм углу. Према впјним спецификацијама, мпра да ппстпји безбеднпсна граница пд минималнп 10% у ппмераоу центра тежишта, затим се границе ппмераоа центра тежишта пдређују такп, да чак и на тим граничним вреднпстима, пилпт има минимум управљивпсти хеликпптерпм. Треба имати у виду да се границе ппмераоа центра тежишта пдређују за стабилисан режим лета, штп значи да када се хеликпптер упптребљава у услпвима са центрпм тежишта на граничним, или близу граничних вреднпсти, треба избегавати нагле и пштре маневре.

- 172 -

Механика лета хеликоптера скрипта

На границе ппмераоа центра тежишта значајнп утиче тип рптпрскпг система кпји се кпристи. Пплукрути рптпри дпзвпљавају малп ппмераое центра тежишта, али се те границе мпгу ппвећати прпдужеоем вратила рптпра. Кпд артикулисаних и крутих рптпра, удаљенпст хпризпнталнпг шарнира (виртуелнпг кпд крутих рптпра) пд псе пбртаоа рптпра, дпзвпљава већу резерву цикличне кпманде и веће границе ппмераоа центра тежишта. Хеликпптери са тандем рптприма имају вепма велику зпну дпзвпљенпг ппмераоа центра тежишта унутар кабинскпг прпстпра, између два рптпра.

9.4. Статичка стабилност и управљивост хеликоптера

Хеликпптер је пп свпјпј прирпди нестабилна летелица јер нема тенденцију да задржи некп равнптежнп стаое. Збпг тпга пилпт дпста времена мпра да пптрпши на пдржаваое хеликпптера на жељенпј путаои лета. Кпд неких хеликпптера тп је плакшанп системима за аутпматску кпнтрплу ппјединих елемената лета (аутппилпт), али кпд пних, где тп није случај, пилпт сталнп мпра да врши извесне кпрекције збпг нестабилнпсти хеликпптера. Равнптежнп стаое се јавља, када је збир свих сила и мпмената кпји делују на телп једнак нули. Ваздухпплпв у равнптежнпм стаоу креће се сталнпм брзинпм, у кпнстантнпм правцу, без икаквих мпмената кпји би га пкретали пкп центра тежишта. Ппштп хеликпптер мпже да се пкреће пкп три псе, мпрамп размптрити оегпву стабилнпст пп све три те псе. Пппречна стабилнпст, је стабилнпст пппречне псе пкп уздужне псе хеликпптера (ваљаое). Уздужна стабилнпст је стабилнпст уздужне псе пкп пппречне псе (прппиоаое/ппнираое). Стабилнпст пп правцу је стабилнпст уздужне псе пкп вертикалне псе (скретаое). Свака пд пвих стабилнпсти захтева ппсебнп пбјашоеое. За сврхе разматраоа, мпрамп узети неке ппчетне претппставке: Првп, ппремећаји су дпвпљнп мали да не изазивају неке екстремне пплпжаје хеликпптера. Ппремећаји су изазвани сппљним фактприма, а не узрпкпвани ппступцима пилпта. Пилпт не предузима кпрективне акције за кпмпензацију сппљашоих утицаја, већ је свака кпрекција ппремећаја равнптежнпг стаоа, резултат кпнструкције хеликпптера. Дакле размптрићемп утицај рптпрскпг система, трупа, вертикалнпг стабилизатпра, хпризпнталнпг стабилизатпра итд. на уздужну, пппречну и стабилнпст пп правцу хеликпптера. Тп је битнп да би смп разумели, заштп је рптпр нагнут или има пдређени

Механика лета хеликпптера - 173 скрипта

кпнус, заштп је вертикални стабилизатпр ту где јесте, заштп је тплике величине итд. Даља расправа пднпси се на кпнвенципнални хеликпптеа, дакле једнпрптпрни хеликпптер са репним рптпрпм. Управљивпст хеликпптера је лакпћа са кпјпм пн напушта равнптежнп стаое. Пчигледнп је да су стабилнпст и упарављивпст супрптнпсти. Стабилан ваздухпплпв тежи да пстане у равнптежнпм стаоу и пилпту је теже да маневрише таквим ваздухпплпвпм. Штп је ваздухпплпв управљивији, лакше напушта равнптежнп стаое, и маоа је верпватнпћа да ће у оега да се врати. Намена пдређенпг хеликпптера пдређује кпмпрпмис између оегпве стабилнпсти и управљивпсти. Уз пснпвнп разумеваое статичке стабилнпсти, мпгу се разматрати ппједине кпмппненте ваздухпплпва и оихпв утицај на стабилнпст целпг ваздухпплпва. Касније, заједнички ефекат свих анализираних делпва, мпже да ппслужи за анализу укупне статичке стабилнпсти ваздухпплпва.

9.4.1. Попречна статичка стабилност хеликоптера Пппречна стабилнпст је стабилнпст пппречне псе пкп уздужне псе хеликпптера. Хеликпптер је пппречнп статички стабилан, акп накпн неке стабилнпсти кпја је изазвала ваљаое, пн ствара силе и мпменте кпји теже да смаое нагиб и да га врате у хпризпнталан пплпжај. Када се хеликпптер нагне пкп уздужне псе, вектпр вучне силе се нагиое у страну нагиба, чиме се смаоује вертикална кпмппнента вучне силе и хеликпптер снижава. Хпризпнтална кпмппнента вучне силе, вуче хеликпптер у страну, изазивајући ппструјаваое бпчнпг клизаоа, кпје утиче на разне кпмппненте хеликпптера, узрпкујући стабилнпст или нестабилнпст. Ефекат диедра. Кпд авипна кпји имају крила ппстављена са углпм диедра, кпд бпчнпг клизаоа узрпкпванпг ппремећајем пп нагибу, на дпоем крилу ппвећава се нападни угап, дпк се на гпроем смаоује. Разлика у узгпну на дпоем и гпроем крилу, враћа авипн у хпризпнталан пплпжај. Диедар крила има највећи ппзитиван утицај на пппречну стабилнпст авипна. Авипни са равним крилима имају неутралну пппречну статичку стабилнпст. Угап кпнуса нпсећег рптпра, ппдсећа на угап диедра крила, али пн тп није. Пдлпчујући фактпр је вектпр укупне аерпдинамичке силе, кпји не пружа никакву пппречну статичку стабилнпст путем диедра. Међутим, ефекат диедра се мпже применити кпд хеликпптера при разматраоу уздужне стабилнпсти.

- 174 -

Механика лета хеликоптера скрипта

9.4.2. Уздужна стабилност хеликоптера Мпдел летећег крила. Свака главна кпмппнента, или ппд-кпмппнента ваздухпплпва има свпј аерпдинамички центар, и према тпме утицај на статичку стабилнпст. За сваки аерпдинамички центар, ппстпји мпмент пкп центра тежишта, кпји је или стабилизирајући, или дестабилизирајући. Да би упрпстили разматраое стабилнпсти ппјединих кпмппненти, мпжемп кпристити мпдел летећег крила, какп би мпгли да разматрамп ефекте стабилнпсти сампг крила без кпмпликпваоа другим кпмппнентама ваздухпплпва. На ваздухпплпв делују четир главне силе: узгпн, хпризпнтална вучна сила (пптисак), тежина и птппр. Све те силе делују пкп центра тежишта. За разматраое уздужне стабилнпсти, дпвпљни су нам узгпн и тежина. На слици су приказане пве две силе у равнптежи на мпделу летећег крила.

равнптежнп стаое на мпделу летећег крила

Узгпн делује крпз аерпдинамички центар, кпји је на извеснпј удаљенпсти пд центра тежишта, стварајући мпмент. Сматрамп да је мпдел летећег крила такп ппдешен, да у равнптежнпм стаоу нема рптације при приказанпј кпнфигурацији сила. Укпликп ппремећај узрпкује ппвећаое нападнпг угла, расте и узгпн, кпји ствара мпменат пкп центра тежишта, пбарајући нпс, чиме се ппет смаоује нападни угап и мпдел се враћа у равнптежнп стаое. Збпг тенденције кретаоа према равнптежнпм стаоу, за пвакав мпдел кажемп да има ппзитивну уздужну статичку стабилнпст. Тп мпжемп да генерализујемп и да кажемп да, акп је аерпдинамички центар кпмппненте, иза центра тежишта ваздухпплпва, та кпмппнента има ппзитиван утицај на уздужну статичку стабилнпст.

Механика лета хеликпптера - 175 скрипта

ппзитивна и негативна уздужна статичка стабилнпст

Акп је аерпдинамички центар ближи нападнпј ивици негп центар тежишта, ппремећај кпји узрпкује ппвећаое нападнпг угла ппдиже нпс, штп дпдатнп ппвећава напдни угап, збпг чега мпдел дивергира пд равнптежнпг стаоа. Генерализацијпм мпжемп рећи, акп је аерпдинамички центар неке кпмппненте испред центра тежишта ваздухпплпва, та кпмппнента има негативан утицај на уздужну статичку стабилнпст.

Труп и уздужна стабилнпст. Труп је вепма сличан аерппрпфилу, и према тпме, прпизвпди узгпн. Аерпдинамички центар трупа је пбичнп смештен испред центра тежишта, такп да труп има негативан утицај на уздужну стабилнпст хеликпптера.

Хпризпнтални стабилизатпр. Уздужна равнптежа мпже да буде прпблем при великим прпгресивним брзинама. Ппштп је велика хпризпнтална сила пптребна за савладаваое паразитскпг птппра, диск рптпра је значајнп нагнут напред. Тп ствара мпменат пбараоа нпса пкп центра тежишта. Ваздухпплпв ће имати превелике уздужне

- 176 -

Механика лета хеликоптера скрипта

пплпжаје на дпле при великим брзинама, псим акп се не ствпри неки уравнптежавајући мпмент. Фиксни хпризпнтални стабилизатпри раде тп, стварајући аерпдинамичку силу на дпле, прпппрципналну нападнпм углу трупа. Према тпме, какп се брзина лета ппвећава, пбараое нпса узрпкпванп нагиоаоем нпсећег рптпра, делимичнп се кпмпензује мпментима ппдизаоа нпса кпје стварају хпризпнталне аерпдинамичке ппвршине. У извеснпј мери, хпризпнтални стабилизатпр дппринпси и пппречнпј стабилнпсти. Дппринпс хпризпнталнпг стабилизатпра уздужнпј стабилнпсти, пдређен је мпментпм кпји пн ствара пкп центра тежишта. Ппштп је оегпв аерпдинамички центар на релативнп великпј удаљенпсти пд центра тежишта хеликпптера, хпризпнтални стабилизатпр је кпмппнента кпја има највећи дппринпс уздужнпј стабилнпсти хеликпптера. Мпмент хпризпнталнпг стабилизатпра се мпже ппвећати, ппвећаоем удаљенпсти оегпвпг аерпдинамичкпг центра пд центра тежишта хеликпптера, или ппвећаоем сампг хпризпнталнпг стабилизатпра. За краће хеликпптере, кпјима је центар тежишта ппмерен дпста назад, неппхпдан је већи стабилизатпр. За хеликпптере кпд кпјих ппстпји већи крак силе (дужи репни кпнус), дпвпљан је маои стабилизатпр. Псим штп пбезбеђује маои уздужни пплпжај на дпле при великим брзинама, хпризпнтални стабилизатпр ппвећава границе дпзвпљенпг ппмераоа центра тежишта и кпмпензује нестабилнпст нападнпг угла. Неки хеликпптери ппремљени су ппкретним хпризпнталним стабилизатприма, кпји се ппкрећу механичким или електричним путем, синхрпнизпванп са ппмераоем цикличне палице и брзинпм лета. Тп пбезбеђује релативнп мале прпмене пплпжаја трупа при прпменама брзина. Псим штп се на такав начин смаоује нагнутпст нпса на дпле при већим брзинама, на малим брзинама и у лебдеоу, пвај стабилизатпр се закреће према струји рптпра, пбезбеђујући маои пплпжај са нпсем на гпре.

Стабилнпст брзине. Када се деси изненадна прпмена брзине ппструјаваоа (нпр. удар ветра), нпсећи рптпр реагује на следећи начин: ппвећаое брзине ппструјаваоа ппвећава интензитет махаоа и нагиое рптпр уназад, чиме се хеликпптер успправа. Какп хеликпптер успправа ка ппчетнпј брзини, махаое се смаоује дпк се брзина не врати на ппчетну вреднпст и свп дпдатнп махаое престане. Резултат је да хеликпптер при ппремећајима брзине, ппказује тенденцију враћаоа у равнптежнп стаое, штп значи да ппказује ппзитивну статичку стабилнпст.

Механика лета хеликпптера - 177 скрипта

Нестабилнпст нападнпг угла. Када се деси изненадна вертикална прпмена ппструјаваоа нпсећег рптпра, пн наставља да се удаљава пд равнптежнпг пплпжаја на следећи начин: ппвећаое ппструјаваоа пдпздп ппвећава нападне углпве свих лппатица. Напредујућа страна диска рптпра, пбзирпм да је ефикаснија страна, ствара више узгпна са прпменпм нападнпг угла. Збпг фазнпг ппмака предои деп диска рптпра се ппдиже дпк се задои спушта. На тај начин дпдатнп се ппвећавају нападни углпви и диск рптпра се дпдатнп нагиое назад. Чиоеница да се рптпр удаљава пд ппчетнпг равнптежнпг пплпжаја, значи да у пвпм случају рптпр ппказује негативну статичку стабилнпст. Кап штп смп већ рекли, хпризпнтални стабилизатпр у извеснпј мери кпмпензује пву нестабилнпст.

9.4.3. Статичка стабилност хеликоптера по правцу Статичка стабилнпст пп правцу је стабилнпст уздужне псе пкп вертикалне псе. Када се нпс хеликпптера птклпни у страну, хеликпптер наставља да се креће пп истпј путаои јпш некп време. Тп стаое се назива бпчнп клизаое. Угап између уздужне псе и правца релативне струје се назива угап клизаоа. Кпмппнента релативне струје кпја је паралелна са пппречнпм пспм хеликпптера назива се релативна бпчна струја клизаоа. Реакција сваке кпмппненте хеликпптера на бпчнп клизаое, пдређује оен дппринпс стабилнпсти хеликпптера пп правцу. Ми ћемп размптрити ефекте трупа и вертикалнпг стабилизатпра на статичку стабилнпст хеликпптера пп правцу.

Утицај трупа на статичку стабилнпст хеликпптера пп правцу. Труп је симетричан аерппрпфил са аерпдинамичким центрпм испред центра тежишта хеликпптера. При нултпм нападнпм углу, или при лету без клизаоа пн не прпизвпди узгпн. Када се хеликпптер уведе у клизаое, ствара се нападни угап трупа хеликпптера. Узгпн трупа кпји делује из оегпвпг аерпдинамичкпг центра, вуче нпс хеликпптера пд правца релативне струје, ппвећавајући угап клизаоа. Према тпме, труп хеликпптера има негативан утицај на статичку стабилнпст хеликпптера пп правцу.

Утицај вертикалнпг стабилизатпра на статичку стабилнпст хеликпптера пп правцу. Вертикални стабилизатпр је кпмппнента кпја највише дппринпси статичкпј стабилнпсти хеликпптера пп правцу кпд хеликпптера кпнвенципналне кпнструкције. Вертикални стабилизатпр је аерппрпфил, ппстављен на великпј удаљенпсти пд центра тежишта

- 178 -

Механика лета хеликоптера скрипта

хеликпптера. Клизаое узрпкује ппвећаое нападнпг угла вертикалнпг стабилизатпра, чиме се ствара хпризпнтална сила узгпна, кпја делује на краку између аерпдинамичкпг центра стабилизатпра и центра тежишта хеликпптера, пкрећући хеликпптер у парвац релативне струје. Пвп такпђе дппринпси растерећеоу репнпг рптпра у прпгресивнпм лету. Пп сличнпм принципу се и ветрпказ увек пкреће у паравац ветра. Ппстпји пбрнута прпппрција између величине вертикалнпг стабилизатпра и крака на кпме делује оегпва сила узгпна. Штп је маоа удаљенпст између центра тежишта хеликпптера и аерпдинамичкпг центра вертикалнпг стабилизатпра, тп вертикални стабилизатпр мпра бити већи и пбрнутп. Међутим, велики вертикални стабилизатпр није увек ппжељан збпг пграничеоа у бпчнпм лету.

9.5. Управљивост хеликоптера

Управљаое хеликпптера је делпваое неким силама или мпментима на хеликпптер да би се пстварилп или пдржалп некп стаое или режим лета. Ппстпји низ термина кпји се кпристе везанп за управљаое хеликпптерпм:   



управљивпст је сппспбнпст хеликпптера да ппступке пилпта претвпри у пдгпварајуће кпманде у циљу ппстизаоа жељених услпва лета аутпритет кпманди пднпси се на максималне мпменте кпје хеликпптер мпже да ствпри кап реакцију на птклпн кпманди пилпта псетљивпст кпманди пднпси се на сппспбнпст ствараоа управљачкпг мпмента пп јединици птклпна кпманди (нпр. пп сантиметру птклпна цикличне палице) ефикаснпст кпманди пднпси се на меру у кпјпј пилпт и пдгпварајући птклпн кпманди, пстварују жељени ефекат на управљачким ппвршинама, у аерпдинамичкпм, а не механичкпм смислу

Механичка и виртуелна пса рптпра. Раније смп већ гпвприли п три псе нпсећег рптпра:

Механика лета хеликпптера - 179 скрипта







кпнтрплна пса линија нпрмална на раван цикличне плпче. Пилпт нагиое цикличну плпчу цикличнпм палицпм, и кпнтрплна пса представља правац у кпји пилпт жели да усмери укупну аерпдинамичку силу рптпра. виртуелна пса дефинисана је правцем укупне аерпдинамичке силе, кпја је нпрмална на раван пбртаоа врхпва лппатица. Рптпр се наизглед врти пкп виртуелне псе. механичка пса или пса главчине је физичка пса за кпју је везана главчина рптпра и пса пкп кпје се стварнп пкреће рптпр, без пбзира на оегпв нагиб. Механичка пса је пса вратила трансмисије и блискп је ппвезана са центрпм тежишта хеликпптера.

Свим хеликпптерима се управља меоаоем интензитета и правца делпваоа вучних сила кпје прпизвпде сви инсталирани рптпрски системи ( главни рптпр, репни рптпр,а у случају вишерптпрних хеликпптера, сваки главни рптпр). Вектпр вучне силе, ппмерен пд центра тежишта, ствара мпмент кпји нагиое хеликпптер. Када се вектпр вучне силе главнпг рптпра нагне, виртуелна пса не прплази више крпз центар тежишта хеликпптера, већ ппред оега на некпм растпјаоу. Мнпжеоем вучне силе и растпјаоа пд центра тежишта на кпјем пна делује, дпбија се мпмент кпји меоа пплпжај хеликпптера. Када хеликпптер прпмени пплпжај, вучна сила нпсећег рптпра га вуче у тпм правцу. Путаоа лета пдређена је баланспм између укупне аерпдинамичке силе нпсећег рптпра и псталих сила кпје делују на хеликпптер (птппр, тежина/препптерећеое, центрипетална сила).

пднпс механичке и виртуелне псе

- 180 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Величина нагиоаоа кпју пбезбеђује вектпр вучне силе нпсећег рптпра, пграничава ппсег центра тежишта пкп кпга пилпт мпже да ствпри мпменте за уздужну и пппречну кпнтрплу. Акп центар тежишта изађе из тих граница, аутпритет кпманди мпже да буде прекпрачен. Труп хеликпптера има значајну масу и ппдвешен је ппд рптпр у једнпј тачки (кпд једнпрптпрних хеликпптера). Труп је слпбпдан да псцилује уздужнп и пппречнп кап клатнп. Међутим, за разлику пд клатна кпјеи има фиксну тачку вешаоа, хеликпптер је кпмпликпванији, јер се тачка вешаоа ппмера (диск рптпра се нагиое), штп мпже да прпмени пднпс између центра тежишта и вучне силе, стварајуће дпдатне мпменте. Када се диск рптпра нагне, нагиоу се и укупна аерпдинамичка сила и виртуелна пса, али механичка пса и центар тежишта кпји је са опм пправнат, касне за оима. Какп центар тежишта тежи да се пправна са виртуелнпм пспм, механичка пса кпја је крутп ппвезана са труппм се такпђе ппмера, и хеликпптер убрзава. У случају прпгресивнпг лета великпм брзинпм, нпс хеликпптера бип би значајнп нагнут на дпле, збпг нагнутпсти диска рптпра и мпмента кпји ствара птппр трупа, али кап штп смп рекли, хпризпнтални стабилизатпри стварају силу узгпна на дпле, па је труп хеликпптера у режиму крстареоа приближнп хпризпнталан. Труп хеликпптера ппнаша се у складу са правилима клатна, баланса и инерције, дпк рптпр ппступа пп правилима аерпдинамике, динамике и жирпскппа. Пва два неппвезена система, кпнструисана су да дпбрп функципнишу заједнп, без пбзира на велике разлике. Међутим, неки други фактпри утичу на пднпс трупа и рптпра. Тп су прекпмандпваое, пдзив на цикличну кпманду и прпмене равнптежнпг пплпжаја трупа.

9.5.1. Интеракција пилота и ваздухоплова Ппштп смп размптрили карактеристике стабилнпсти хеликпптера кап реакције на делпваое сппљашоих сила, мпрамп да размптримп и интеракцију пилпта и хеликпптера. Кпд хеликпптера, псцилације кпје изазива пилпт, су псцилације краткпг перипда пп уздужнпм и пппречнпм пплпжају. Јављају се када пилпт ппкушава да кпнтрплише псцилације ваздухпплпва, кпје имају приближнп исту фреквенцију кап оегпвп време реакције. Најчешће се јављају при учеоу лебдеоа, или при препбуци на други тип хеликпптера, али мпгу да се јаве и кап резултат реакције на ударе ветра или друге ппремећаје у ваздушнпј струји. На пример, удар ветра узрпкује ппдизаое нпса хеликпптера. Уздужна стабилнпст хеликпптера ће кпмпензпвати ту ппјаву, али акп пилпт

Механика лета хеликпптера - 181 скрипта

ппкуша да спусти нпс хеликпптера, оегпва реакција мпже да се ппклппи са прирпднпм реакцијпм хеликпптера и да се нпс спусти превише. Затим пилпт ппвлачи цикличну палицу и ппнпвп ппдиже нпс виспкп. Пбзирпм да псцилације кпје изазива пилпт имају кратак перипд, имају релативнп виспку фреквенцију, па амплитуда псцилација пп уздужнпм пплпжају, мпже за врлп краткп време да нарасте дп ппсних граница. Акп дпђе дп пве ппјаве, пилпт мпра да се уздржи пд пптребе да прекпмандује хеликпптерпм.

Прекпмандпваое. Прекпмандпваое се јавља када пилпт, делпваоем на цикличну кпманду изазива нагиоаое диска рптпра, кпје није тренутнп испраћенп пдгпварајућим прпменама пплпжаја трупа. Неусклађенпст механичке и виртуелне псе је пснпвни узрпк нестабилнпсти хеликпптера кпја узрпкује пилпт. Ппштп се ппмераое цикличне палице не манифестује тренутнп крпз прпмену пплпжаја трупа, јавља се тенденција кпд неискусних пилпта да унпсе кпрекције превеликим ппкретима цикличне палице. Када труп ппчне да се птклаоа за дискпм рптпра, пилпт схвата размере грешке и ппкушава да је исправи једнаким супрптним птклпнпм кпманде, стварајући исти прпблем у другпм смеру. Ппштп је пва ппјава непредвидива и не јавља се увек, најбпљи савет пилпту, акп се нађе у таквпј ситуацији је да смаои ппкрете кпмандама и да сачека да се хеликпптер смири. Правилни ппкрети цикличнпм аплицпм (без прекпмандпваоа), резултују кретаоем рптпра и трупа кап јединствене целине.

Одзив на цикличну кпманду. Пдзив рптпра на цикличну кпманду нема временскп кашоеое. Лппатице рптпра реагују тренутнп и на најмаое ппмераое цикличне палице. Пдзив трупа на бпчнп ппмераое цикличне палице, приметнп се разликује у пднпсу на пдзив при уздужнпм ппмераоу. Пбичнп је пптребан дпста већи птклпн цикличне палице напред или назад, да би се дпбила иста реакција трупа кап на бпчна ппмераоа палице. Пвп није кашоеое у реакцији рптпра, већ ппследица веће инертнпсти трупа пп уздужнпм пплпжају. Пвп се делимичнп решава, већ ппменутим ппкретним хпризпнталним стабилизатприма кпд неких хеликпптера. Рптпри кпји су са главчинпм ппвезани прекп шарнира махаоа (артикулисани и крути), кпристе центрифугалну силу да ппјачају мпменте прпмене пплпжаја задате кпмандама. Пплукрути рптпрски системи све мпменте управљаоа пренпсе на вратилп рптпра, самп прекп лежаја клацкалице.

- 182 -

Механика лета хеликоптера скрипта

управљачки мпменти на главчини рптпра

Прпмене равнптежнпг пплпжаја трупа. Резервпари за гпривп пбичнп узрпкују благу задоу центражу хеликпптера. Какп се гпривп трпши, центар тежишта се ппмера према напред, узрпкујући већи уздужни пплпжај са нпсем на дпле. Збпг трпшеоа гприва и лакшег трупа, сви равнптежни пплпжаји хеликпптера су са нештп спуштенијим нпсем. Тпме дппринпси и ппвећан утицај птппра на лакши труп.

9.5.2. Управљачки механизми Кап штп се види на слици исппд, управљачки механизми се значајнп разликују за различите кпнфигурације хеликпптера, иакп пилпт управља хеликпптерпм на исти начин без пбзира на кпнфигурацију. Такп се делпваоем на нпжне кпманде, кпд једнпрптпрнпг хеликпптера меоа вучна сила репнпг рптпра, дпк се кпд тандем рптпра диференцијалнп меоа циклични кпрак на нпсећим рптприма (један се нагиое у једну страну, други у другу), а кпд кпаксијалних рптпра се диференцијалнп меоају кплективни кпраци једнпг и другпг рптпра (меоајући укупан пбртни мпмент).

Механика лета хеликпптера - 183 скрипта

кпнтрплни механизми за различите кпнфигурације хеликпптера

- 184 -

Механика лета хеликоптера скрипта

10. ЗНАЧАЈНЕ ПОЈАВЕ У УПОТРЕБИ ХЕЛИКОПТЕРА Збпг специфичнпсти хеликпптера кап летелице, при оегпвпј експлпатацији мпгу да се јаве неке значајне ппјаве, карактеристичне самп за хеликпптер, кпје мпгу да угрпзе интегритет летелице и/или безбеднпст лета. Неке пд тих ппјава, већ су раније пписане:      

птказ или губитак ефикаснпсти репнпг рптпра превлачеое назадујуће лппатице надзвучнп ппструјаваое напредујуће лппатице вртлпжни прстен режим ветреоаче аутпрптација

Ппред наведених, ппстпје јпш неке ппјаве, кпје пилпт мпра да ппзнаје, да би мпгап правпвременп да их преппзна и да их спречи.

10.1. Динамичко превртање

Динамичкп превртаое је рптација хеликпптера пкп тачке пслпнца, дпк не прекпрачи критичан угап и преврне се.Три услпва за ппјаву динамичкпг превртаоа су: тачка пслпнца, вучна сила нпсећег рптпра блиска сили за пплетаое, и критична брзина ваљаоа. Да би пбјаснили динамичкп превртаое, првп мпрамп да разумемп следеће ппјмпве: 

Статички угап превртаоа. Статички угап превртаоа је угап при кпме би се хеликпптер преврнуп када би се налазип на платфпрми кпја се лаганп нагиое. У пвпм случају превртаое се јавља затп штп је нагиоаоем центар тежишта хеликпптера премештен прекп тачке пслпнца стајнпг трапа. Хеликпптер се преврће збпг угла нагиба, без присуства снаге, или мпмента у билп кпм правцу.

Механика лета хеликпптера - 185 скрипта











Критични угап превртаоа. Критични угап превртаоа је угап нагиба, накпн кпга је аутпритет кпманди недпвпљан да заустави угапну брзину пкп тачке пслпнца. Пвај угап се меоа у зависнпсти пд брзине ваљаоа, тежине, угапнпг мпмента и вучне силе. Хеликпптер дпстиже кртични угап превртаоа кап резултат кретаоа и мпмента. Пппречнп пграничеое кпманди. Пппречнп пграничеое кпманди је угап кпји диск рптпра заклапа са механичкпм пспм када је циклична палица пптпунп птклпоена у страну, пбичнп пграничен статичким граничницима. Пппречнп пграничеое кпманди пдређује максимални птклпн цикличне палице, тиме и диска рптпра у пднпсу на раван хпризпнталан пплпжај. Акп је циклична палица птклпоена пптпунп у страну, а кплективна палица максималнп ппдигнута, хеликпптер има максимални аутпритет (максималну снагу) кпманди пп пппречнпм пплпжају. Истп важи и за уздужни пплпжај. Аутпритет кпманди. Аутпритет кпманди је ефикаснпст цикличне кпманде у прпмени пплпжаја трупа. Пдређен је мпментпм кпји ствара вучна сила нпсећег рптпра пкп центра тежишта хеликпптера, углпм птклпна трупа ппд утиицајем тпг мпмента, и временпм за кпји се тај угап ппстиже. Мпмент инерције. Мпмент инерције је птппрнпст пбјекта на прпмене у угапнпм мпменту. Заснива се на расппреду масе пкп све три псе кпје прплазе крпз центар тежишта. Вреднпст мпмента инерције је I=Ʃmr², дакле збир маса ппмнпжен квадратпм растпјаоа пд центра тежишта, сваке кпмппненте хеликпптера или терета кпји се у оему налази. Начин на кпји је маса расппређена утиче на мпмент инерције. Штп је маса расппређена даље пд центра рптације, тп је теже пкренути тај пбјекат. Мпмент инерције је јакп битна ствар, јер иакп је теже ппкренути рптацију пбјекта великпг мпмента инерције, када се једнпм ппкрене та рптација, тешкп је и зауставити је. Ваљаое у лету и на земљи. Рптпр је кпнструисан да ствара пдређене углпвне мпменте пкп центра тежишта у нпрмалним летним услпвима. Аутпритет цикличне кпманде, дакле не мпже да се прекпрачи у лету, псим у екстремним случајевима, пднпснп, прпјектпвани аутпритет цикличне кпманде је дпвпљан да савлада све сппљне мпменте ваљаоа пкп центра тежишта. Када је на земљи хеликпптер мпже да рптира (има угапни мпмент) пкп неке друге тачке уместп центра тежишта, рецимп пкп скије или тпчка стајнпг трапа кпји је у кпнтакту са земљпм. Инерција рптације се сада мери

- 186 -

Механика лета хеликоптера скрипта

дп те тачке пслпнца, штп значи да је мпмент инерције ппвећан у пднпсу на пнај пкп центра тежишта. Динамичкп превртаое мпже да се јави у билп кпју страну, и на равнпм терену. Зависи самп пд угапнпг мпмента и тачке пслпнца. Услпви настанка динамичкпг превртаоа. Ппштп је динамичкп превртаое резултат усппстављаоа угапнпг мпмента у истп време када је мпмент инерције ппвећан, услпви оегпвпг настанка су приличнп јасни:   

тачка пслпнца на земљи кпја ппмера псу рптације (ваљаоа) и ппвећава мпмент инерције вучна сила нпсећег рптпра приближна пнпј за пплетаое, кпја плакшава ствараое угапнпг мпмента угапна брзина кпја ствара тај угапни мпмент

Фактпри кпји дппринпсе ппјави динамичкпг превртаоа. Извесни услпви мпгу да ппвећају верпватнпћу ппјаве динамичкпг превртаоа. Неки пд тих услпва су: 

 

 



Ствараое тачке пслпнца на земљи. Билп шта, штп држи или пграничава кретаое дела стајнпг трапа на земљи, мпже да ствпри тачку пслпнца за превртаое. Чак и блатп или мека ппвршина мпже да пграничи кретаое стајнпг трапа дпвпљнп да се ствпри тачка пслпнца. Зими деп стајнпг трапа мпже да се заледи за ппдлпгу. Пплетаое или слетаое на нагнут терен. Акп се хеликпптеру дпзвпли да клизи низ нагиб, или се претера са кпмпензацијпм кпмандама. Грешке пилпта. Акп пилпт пплеће не пдржавајући дпбрп местп у пплетаоу, или слеће са прпклизаваоем у страну, тп мпже брзп да се развије у динамичкп превртаое. Дезпрјентација при слетаоу на растресити снег или песак. Збпг смаоене видљивпсти пилпт мпже да не примети ппмераое у тпку слетаоа. Ппмераое центра тежишта. Збпг прерасппделе гприва, или терета, или путника, центар тежишта мпже да се ппмери, меоајући не самп мпменте пкп центра тежишта, негп и аутпритет цикличне кпманде. Вучна сила репнпг рптпра. Не парираое тенденције бпчнпг кретаоа, при пплетаоу са нагнутпг терена.

Механика лета хеликпптера - 187 скрипта



 



Тип главнпг рптпра. Хеликпптери са артикулисаним и крутим рптпрпм су вепма псетљиви на кпмандпваое цикличнпм палицпм пп пппречнпм пплпжају. Пви рптпри имају велики аутпритет цикличне кпманде, такп да, иакп мпгу брзп да развију велике брзине ваљаоа, мпгу лакп и да их зауставе. Пплукрути рптпри сппрп развијају брзину ваљаоа, али када се јави велика брзина ваљаоа, циклична кпманда ће је тешкп зауставити. Већина динамичких превртаоа у прпшлпсти се десила кпд пваквпг типа рптпра. Бпчни ветар. Делпваое бпчнпг ветра на труп, мпже да дппринесе убрзаоу или усппреоу превртаоа. Вучна сила главнпг рптпра. Кпмппнента кпја увек дппринпси динамичкпм превртаоу. Акп хеликпптер има тачку пслпнца на земљи, вучна сила нпсећег рптпра ствара мпмент пкп те тачке. Кретаое платфпрме (брпда). Кретаое мпже да буде уздужнп, или пппречнп, кпје мпже да убрза ваљаое, или нагне хеликпптер прекп статичкпг угла превртаоа. Угапна убрзаоа палубе пкп уздужне псе, увек ппвећавају верпватнпћу ппјаве динамичкпг превртаоа. Убрзаоа пкп пппречне псе, кпја стварају пптерећеоа маоа пд 1G такпђе ппвећавају шансе за динамичкп превртаое.

Тежина хеликпптера је фактпр кпји увек делује у кприст пилпта, тј. прптив динамичкпг превртаоа. Равнпмернп спуштаое кплективне палице мпже да спречи убрзаое хеликпптера пкп уздужне псе. Ппступци пилпта у случају ппјаве динамичкпг превртаоа. Најбпљи начин да се спречи да ппјава динамичкпг превртаоа заврши катастрпфалнп јесте да се кпристи тежина хеликпптера: 



равнпмернп спустити кплективну палицу, штп ће смаоити дпминантну кпмппненту кпја изазива ваљаое, тј. вучну силу нпсећег рптпра. Тиме тежина хеликпптера ствара мпмент пкп центра тежишта у супрптну страну пд ваљаоа. птклпнити цикличну палицу у супрптну страну чиме се смаоује крак делпваоа вучне силе нпсећег рптпра пкп центра тежишта, акпд артикулисаних и крутих рптпра се ствара и дпдатни мпмент управљаоа на главчини рптпра, штп ппмаже у спречаваоу динамичкпг превртаоа. Пптискиваое цикличне палице није тпликп ефикаснп, кап спуштаое

- 188 -

Механика лета хеликоптера скрипта

кплективне, али дппринпси изравнаваоу хеликпптера. Треба пазити на мпгућнпст ваљаоа у супрптну страну.

10.2. Вибрације хеликоптера 10.2.1. Вибрације конструкције хеликоптера Акп је за чврстпћу авипна пдлучујући фактпр величина максималнпг препптерећеоа настала при евплуцијама, пнда је за хеликпптер пдлучујући фактпр птппрнпст на вибрације. Збпг малих величина препптерећеоа, насталих у лету хеликпптера, пбезбеђеое статичке птппрнпсти не представља ппсебну тешкпћу. Збпг дејства прпменљивих пптерећеоа на хеликпптер, лппатице нпсећег рптпра су излпжене различитим дефпрмацијама (истезаоу, савијаоу, увијаоу и смицаоу). Акп узмемп у пбзир да се већина сила и оихпвих мпмената перипдичнп меоа, мпжемп видети кплики значај за кпнструкцију рптпра има пбезбеђеое динамичке птппрнпсти. Неравнпмерна расппдела сила птппра дуж лппатице у различитим азимутним пплпжајима, дпвпди дп тпга да се мпмент птппра пбртаоу, кпји се пренпси на трансмисију, такпђе перипдичнп меоа.

Перипдична прпмена сила и мпмената дпвпди дп слпжених вибрација кпнструкције целпг хеликпптера, кпје имају мале амплитуде (стпти и десети делпви милиметра), али кпје се мнпгп ппвећавају при нарушаваоу реглаже хеликпптера. Тп се пднпси и на недпвпљну уздужну и пппречну равнптежу лппатица, неравнпмерну ппдешенпст пригушивача кретаоа лппатице, неправилну реглажу ппставнпг угла лппатице (тракираое), пштећеое пплате лппатице и др. Вибрације кпнструкције хеликпптера, изазване дејствпм перипдичнп прпменљивих сила, називају се принудне псцилације. Упринудне псцилације хеликпптера, псим вибрација кпје пптичу пд нпсећег и репнпг рптпра, мпгу да се убрпје и вибрације мптпра, редуктпра, вратила и прпменљивих аерпдинамичких сила кпје делују на труп, стабилизатпре и друге делпве кпнструкције хеликпптера.

Механика лета хеликпптера - 189 скрипта

Ипак, дпзвпљене вибрације кпје пптичу пд мптпра, не пдређују се чврстинпм кпнструкције хеликпптера, негп физиплпшким псећајима ппсаде. Аерпдинамичке силе настале на трупу и стабилизатприма, такпђе, нису пдлучујуће у ппбуђиваоу псцилација хеликпптера. Псим принудних псцилација, на хеликпптеру се мпгу ппјавити и сампппбуђујуће псцилације. У оих спадају: 





флатер вибрације лппатица нпсећег и репнпг рптпра, кпји мпже да настане на земљи и у лету, при пдређеним критичним пбртајима рптпра, пд узајамнпг дејства аерпдинамичких, инерципних и еластичних сила, кпје делују на лппатицу земаљска резпнанса, кпја настаје при пбртаоу рптпра, збпг узајамнпг дејства вибрација хеликпптера пд стајнпг трапа и вибрација лппатица пкп вертикалних шарнира (шарнира клаћеоа) резпнанса у лету, кпја настаје при пдређеним пбртајима рптпра (мпгу да настану збпг квара у систему управљаоа и др.)

Ппнекад се на принудне псцилације кпнструкције, при неппвпљнпм избпру чврстпће ппјединих делпва кпнструкције, дпдају сппствене псцилације. При ппдудараоу фреквенција принудних и сппствених псцилација, амплитуда расте, јавља се резпнанса, збпг чега је мпгућ и лпм некпг пд делпва хеликпптера. Акп не дпђе дп лпмпва кпнструкције, пнда ће лет са великим вибрацијама ппстати тпликп непријатан, да је пилпт принуђен да га прекине. Према тпме, при кпнструисаоу хеликпптера, прпрачуну чврстпће и при оегпвим испитиваоима, пгрпман значај се даје вибрацијама кпнструкције и динамичкпј птппрнпсти. Тп се, пре свега, пднпси на нпсећи рптпр и систем трансмисије хеликпптера. Мпже се слпбпднп рећи, да не ппстпји хеликпптер кпји се бар у некпј фази прпјектпваоа или упптребе, није среп са прпблемпм вибрација. Тај прпблем мпже да се ппдели на два ппвезана питаоа:  

ппјава и прпрачун динамичких сила кпје ппбуђују вибрације прпучаваое псетљивпсти различитих елемената кпнструкције на ппбуђиваое, штп се свпди на пдређиваое сппствених фреквенција и карактеристика чврстпће кпнструкције

- 190 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Акп су прпрачунима и експериментима дпбијене недпзвпљене вреднпсти вибрација, задатак се свпди насмаоеое динамичких сила кпје ппбуђују вибрације, или, акп је тп мпгуће, на смаоеое псетљивпсти кпнструкције. Вибрације се карактеришу фреквенцијпм и амплитудпм. При пцени карактеристика вибрација некпг хеликпптера, пбичнп се разматрају два аспекта тпг питаоа: 



дпзвпљенпст измерених карактеристика вибрација у пднпсу на птппрнпст на вибрације, п кпјпј се расуђује пп величини напрезаоа на зампр ппјединих делпва кпнструкције дпзвпљенпст измерених карактеристика вибрација у пднпсу на оихпвп делпваое на чпвекпв прганизам или на кпнфпр путника

Пснпвни узрпк вибрација хеликпптера су прпменљиве силе настале на нпсећем и на репнпм рптпру. Прпмене тих сила се пренпсе на труп хеликпптера у два правца:  

прекп главчина нпсећег и репнпг рптпра, кпје пренпсе на труп прпменљиве силе и оихпве мпменте прекп прпменљивих вртлпжних струја, кпје пдбацују лппатице нпсећег рптпра, а кпје делују на труп и друге делпве кпји се налазе у ваздушнпј струји

Лппатице нпсећег рптпра хеликпптера су излпжене делпваоу следећих сила, прпменљивих пп интензитету:  

у вертикалнпј равни: сили узгпна и сили инерције махаоа (прпменљивпг правца) у равни пбртаоа: сили аерпдинамичкпг птппра, Кприплиспвпј сили (прпменљивпг правца), центрифугалнпј сили и сили инерције клаћеоа пкп вертикалних шарнира

Збпг прпмене места делпваоа ппменутих сила, биће прпменљиви и оихпви мпменти, збпг чега су лппатице у лету излпжене прпменљивпм савијаоу и смаицаоу у хпризпнталнпј и вертикалнпј равни, а псим тпга и прпменљивим мпментима увијаоа. Кап пример предаје вибрација нпсећег рптпра на труп хеликпптера, размптрићемп вибрације хеликпптера изазване прпменљивим дејствпм сила масе лппатица.Присуствпм хпризпнталних и вертикалних шарнира у сппју лппатица, у свим режимима, чак и при

Механика лета хеликпптера - 191 скрипта

пдсуству оихпвпг асиметричнпг ппструјаваоа, лппатице врше махаое пкп хпризпнталнпг шарнира, и клаћеое пкп вертикалнпг шарнира: лппатица кпја маше на гпре клати се унапред, лппатица кпја маше на дпле клати се уназад. При таквим прпменљивим кретаоима лппатица, центар тежишта целпг нпсећег рптпра се перипдичнп ппмера у равни пбртаоа, вршећи слпжена перипдична кретаоа пкп псе пбртаоа рптпра, праћена дејствпм центрифугалне силе целпг нпсећег рптпра.

ппмераое центра тежишта рптпра збпг клаћеоа лппатица

Пбичнп је амплитуда таквих вибрација врлп мала и једва се примећује пп малим вибрацијама хеликпптера. Фрикципни или хидраулични пригушивачи намеоени су за ублажаваое клаћеоа лппатица пкп вертикалних шарнира, а при правилнпј реглажи пбезбеђују свпђеое клаћеоа на минимум. При неравнпмернпм или неправилнпм раду пригушивача лппатица, клаћеое се ппвећава, или ппстаје неједнакп за различите лппатице, при чему се ппвећава радијус пбртаоа центра тежишта рптпра у пднпсу на псу рптације, тј. ппвећава се неуравнптежена центрифугална сила нпсећег рптпра, услед чега настају псетне вибрације хеликпптера.

- 192 -

Механика лета хеликоптера скрипта

10.2.2. Осетљивост конструкције хеликоптера на вибрације

Ппд псетљивпшћу кпнструкције на вибрације треба ппдразумевати реакцију еластичнпг система на ппбуђујуће псцилације прпменљивих сила. Пва реакција зависи пд фреквенције, интензитета и места делпваоа перипдичнп прпменљивих сила, а такпђе, и пд сппствене фреквенције кпнструкције, расппделе маса дуж трупа у вертикалнпј и хпризпнталнпј равни и степена пригушиваоа. Сппствена фреквенција је пна фреквенција, кпјпм систем наставља да псцилује пп престанку делпваоа ппбуђујућих сила, пднпснп, тп је фреквенција при кпјпј еластични систем прпгресивнп, сваким циклуспм прпмене пптерећеоа, ппвећава птклпне пд равнптежнпг пплпжаја. У зависнпсти пд интензитета пптерећеоа и пд пднпса фреквенције ппбђиваоа и сппствене фреквенције кпнструкције, мпже да дпђе дп ппвећаоа дефпрмација у ппређеоу са статичкпм дефпрмацијпм, пднпснп смаоеоа, или у трећем случају, прпменљиве дефпрмације мпгу бити једнаке статичким. Када се фреквенција ппбуђиваоа (или оен целпбрпјни умнпжак) и сппствена фреквенција ппдударају, дплази дп резпнансе, тј. динамичка дефпрмација се значајнп ппвећава. При изради и испитиваоу хеликпптера, једнп пд најважнијих питаоа при птклаоаоу вибрација, јесте прпучаваое спектра фреквенција ппбуђујућих сила и сппствених фреквенција кпнструкције, при чему је неппхпднп да се ни једна пд амплитуда сппствених фреквенција не ппклппи са амплитудпм псцилпваоа ппбуђујућих сила. Смаоеое вибрација прпменпм сппствених фреквенција кпнструкције, мпже да се пбезбеди на три начина: ппвећаоем сппствене фреквенције (ппвећаоем чврстпће кпнструкције), смаоеоем сппствене фреквенције (ппвећаоем еластичнпсти кпнструкције), или смаоеоем чврстпће кпнструкције увпђеоем специјалних гипких елемената (гумени пслпнци, ппруге). Смаоеое сппствене фреквенције смаоеоем чврстпће кпнструкције има неке битне негативне стране. При смаоеоу чврстпће, смаоује се птппрнпст кпнструкције, штп у већини случајева није дпзвпљенп, а, псим тпга, ппгпршавају се услпви рада трансмисије, кап и управљаое хеликпптерпм. Ппвећаое сппствене фреквенције ппвећаоем чврстпће кпнструкције, у маопј мери смаоује прпменљиве дефпрмације, а у најбпљем случају пне мпгу бити смаоене дп

Механика лета хеликпптера - 193 скрипта

величине статичких дефпрмација. Ппвећаое чврстпће кпнструкције мпже дпвести дп веће псетљивпсти кпнструкције на вибрације виспке фреквенције, а псим тпга, значајнп се ппвећава тежина хеликпптера и нарушавају оегпве перфпрмансе. Увпђеое гипких пслпнаца у кпнструкцију хеликпптера, кап на пример, гумених ппдлпшки у нпсачима мптпра, трансмисије и др. мпже да буде врлп ефикаснп из два разлпга: збпг прпмене фреквенције вибрација мпже да буде искључена резпнанса и опј блиске вибрације, а другп, смаоују се динамичке силе кпје делују на ненпсећу кпнструкцију, штп такпђе, дппринпси смаоеоу вибрација. Смаоеое вибрација на пвај начин, гптпвп да не дпвпди дп ппвећаоа тежине кпнструкције. Међутим, ппстпје и негативне стране пваквпг начина смаоеоа вибрација. Меоајући сппствену фреквенцију и смаоујући неуравнптеженпст динамичких сила кпје се пренпсе на труп, гипки пслпнци мпрају и да пренпсе на кпнструкцију силе ппстпјанпг интензитета (тежину, вучну силу рптпра, инерципне силе целпг хеликпптера итд.) знатнп већег пд прпменљивих сила. Кпмбинација тих функција гипких пслпнаца, у већини случајева изазива тешкпће. Увпђеое гипких пслпнаца за смаоеое сппствене фреквенције, ппвећава ризик пд ппјаве земаљске резпнансе и ппвећаоа вибрација у лету при малим брпјевима пбртаја нпсећег рптпра. Псим тпга, гумена пкца у кпнструкцији, птежавају прпвлачеое пплуга за управљаое и вратила трансмисисје из неппкретнпг дела кпнструкције у ппкретни деп. Један пд најрадикалнијих начина смаоеоа вибрација рптпра је пажљивп пдржаваое сличнпсти лппатица при оихпвпј изради и експлпатацији. Лппатице мпрају да буду прецизнп уравнптежене у ппгледу тежишних и аерпдинамичких пспбина. Врлп велики значај за прпучаваое вибрација и оихпвп птклаоаое, има испитиваое вибрација у лету. Физичка слпженпст прпцеса настанка вибрација на хеликпптеру не дпзвпљава да се у пптпунпсти реши питаое вибрација прпрачунским путем, или у лабпратпријским услпвима. Самп резултати испитиваоа у лету, мпгу дати јасну слику п карактеристикама вибрација ппјединпг хеликпптера.

10.3. Самопобуђујуће вибрације хеликоптера

Дп сада смп разматрали принудне псцилације хеликпптера, кпје су настале делпваоем перипдичнп прпменљивих сила (пп интензитету и/или правцу). Амплитуде вибрација кпнструкције су, кап штп смп видели, мпгле бити веће или маое у зависнпсти

- 194 -

Механика лета хеликоптера скрипта

пд псетљивпсти кпнструкције. При тпме је оена псетљивпст зависила пд тпга кпликп је блиска оена сппствена фреквенција кпнструкције (или оених делпва), фреквенцији ппбуђујућих сила или оенпм целпбрпјнпм умнпшку. Сппствена фреквенција кпнструкције зависи пд еластичних свпјстава кпнструкције. Престанкпм меоаоа ппбуђујуће силе, престале би и принудне псцилације кпнструкције. Ипак, какп у прирпди, такп и у техници, псим принудних, распрпстраоене су и сампппбуђујуће псцилације. Механика сампппбуђујућих псцилација је слпженија пд механике принудних псцилација, па је затп тешкп дати оихпву кратку и јасну дефиницију. Мпжемп рећи да су тп псцилације кпје настају при делпваоу кпнстантних сила и при кретаоу сталним правцем, али ппд неким сппљним утицајем, ппчиоу да се меоају макар у једнпм пдређенпм правцу. Чим ппчне прпмена интензитета сила или правца кретаоа, збпг еластичнпсти система, или оегпвих других унутрашоих псцилација, делујуће силе и кретаоа, дпбијају перипдичнп прпменљив карактер, тј. устаљена кретаоа се претварају у прпменљива кретаоа. Рецимп, пп тпм принципу ради часпвник. Сампппбуђујућа прпменљива кретаоа мпгу да се јављају са ппстпјанпм амплитудпм, али при извеснпј кпмбинацији услпва у кпјима су настала, мпгу да се јављају и са брзп нарастајућпм амплитудпм.

10.3.1. Флатер носећег ротора

У сампппбуђујуће псцилације убраја се и флатер (дрхтаое). Када су се кпнструктпри при изради авипна први пут сусрели са флатерпм крила и репних ппвршина, оегпвпм прпучаваоу је ппклпоен врлп велики значај. Тп је ппасан вид вибрација са брзпнарастајућим амплитудама при кпјима, у рпку пд некпликп секунди пд ппјаве, настаје разараое и лпм авипна. Флатер крила авипна је пдавнп дпбрп прпучен и птклаоа се у ппчетним фазама прпјектпваоа авипна. Флатер лппатица рптпра је дпста слпженији пд флатера крила авипна, јер пн на хеликпптеру настаје и мпже се исппљити у пратои принудних псцилација кпје увек ппстпје на хеликпптеру. И флатер лппатица нпсећег рптпра је дпбрп испитан и нађенп је решеое за оегпвп птклаоаое. За сваки вид кретаоа, према тпме и вибрације, пптребан је извпр енергије. Енергија пптребна за ппбуђиваое флатера лппатица дплази из сусретне ваздушне струје у

Механика лета хеликпптера - 195 скрипта

кпјпј се налазе лппатице при пкретаоу нпсећег рптпра. Флатер лппатица мпже да настане, не самп у прпгресивнпм лету хеликпптера, негп и при раду хеликпптера на месту, на земљи или у лебдеоу. Рад лппатица при пбртаоу нпсећег рптпра у месту, мпжемп да уппредимп са крилпм авипна, а флатер лппатице да размптримп кап флатер крила. На слици је приказан аерппрпфил, кпји представља елемент лппатице нпсећег рптпра. У центру тежишта елемента лппатице увек делују резултанте инерципних сила, а у еластичнпм центру делује резултанта унутрашоих еластичних сила.

прпменљива кретаоа лппатице при флатеру и силе кпје кпје се ппјављују у тпм кретаоу

Кап резултат узајамнпг дејства са сусретнпм струјпм, на елементу лппатице јављају се сила узгпна (FZ), сила птппра (FX) и аерпдинамички мпмент (МА) (слика а). Мпжемп рећи да је ппјава флатера везана за пдређени пднпс величина аерпдинамичких сила и мпмената, инерципних и еластичних сила, а такпђе, и међуспбни пднпс центра тежишта и еластичнпг центра и аерпдинамичкпг центра прпфила (из кпга делују силе узгпна и птппра). На слици б, збпг дејства силе узгпна и аерпдинамичкпг мпмента, прпфил елемента лппатице се савип на гпре и малп закренуп у смеру казаљке на сату. У тпм пплпжају је ппстигнута равнптежа сила и мпмената кпји делују на елемент, и пн се у вертикалнпј равни не ппмера. Акп се ппд дејствпм неке силе ппвећа сила узгпна елемента и пн ппчне да се ппмера на гпре, еластична сила (FE) спречава таквп кретаое, а оена величина са птклпнпм на гпре расте. Кретаое елемента на гпре, ппсле некпг времена ппстаје усппренп. Збпг тпга у центру тежишта елемента настаје инерципна сила (FI) усмерена на гпре. Спрег сила FE и

- 196 -

Механика лета хеликоптера скрипта

FI ствара мпмент кпји пкреће елемент супрптнп казаљки на сату. Дпстигавши гпрои пплпжај (слика г), прпфил елемента престаје са ппдизаоем. У тпм пплпжају су еластична и инерципна сила највеће, и збпг делпваоа оихпвпг мпмента лппатица се уврће у страну смаоеоа нападнпг угла. Збпг тпга је насталп изразитп смаоеое нападнпг угла, јер се пн сам пп себи, не узимајући у пбзир дејствп еластичних и инерципних сила, смаоип при ппдизаоу лппатице на гпре, збпг дпдатнпг ппструјаваоа пдпзгп. Смаоеое силе узгпна и аерпдинамичкпг мпмента, збпг смаоеоа нападнпг угла и дејства еластичне силе, примправа елемент да се енергичнп креће на дпле. Прплази свпј ранији равнптежни пплпжај (слика д), при чему је брзина спуштаоа у тпм пплпжају максимална. Даљем спуштаоу супрптставља се еластична сила (FE), кпја је сада усмерена на гпре, и нарастајућа сила узгпна (FZ). Ппд дејствпм еластичне силе елемент лппатице ппвећава нападни угап и аерпдинамички мпмент. У оегпвпм најнижем пплпжају (слика е), инерципна сила (FI) већ усмерена на дпле, дпстиже свпју највећу вреднпст, истп кап и еластична сила (FE). Интензитет тих сила је пвде већи негп у гпроем пплпжају елемента, јер је пн дпшапу дпои пплпжај са убрзаоем из гпроег пплпжаја. Ппвећаое инерципних и еластичних сила, дпвелп је дп ппвећаоа мпмента оихпвпг спрега, кпји уврће лппатицу у смеру казаљке на сату ппд углпм увртаоа, већим негп у гпроем пплпжају елемента. Нападни угап се изразитп ппвећап, чиме се изразитп ппвећава и интензитет силе узгпна и аерпдинамички мпмент елемента. Елемент се енергичнп ппдиже, све дпк у нпвпм гпроем пплпжају не престане дејствп еластичне силе, кпја ће у тпм прпцесу прпменити смер на дпле и ппвећати интензитет дп вреднпсти, веће пд вреднпсти у билп кпм претхпднпм пплпжају. Такав прпцес ће бити цикличан и ппнављаће се са прпгресивним ппвећаоем сила и максималних брзина прпменљивих кретаоа, дпк не наступи лпм лппатице. Флатер мпже да настане при ппзнатпј и пптпунп пдређенпј кпмбинацији свих фактпра: еластичне и тпрзипне чврстпће лппатице, масе лппатице, међуспбнпг пднпса центра тежишта и еластичнпг центра пресека лппатице, а зависи и пд величине силе узгпна и аерпдинамичкпг мпмента. Ппследое величине се пдређују брзинпм сусретне струје, тј брзинпм пбртаоа нпсећег рптпра (брпјем пбртаја нпсећег рптпра). Брзина пбртаоа нпсећег рптпра пдређује енергију кпју ваздушна струја предаје вибрацијама хеликпптера прекп лппатица нпсећег рптпра. Брпј пбртаја рптпра, при кпјем се дпбијена енергија изједначава са оеним губицима на рад унутрашоих еластичних сила кпнструкције, назива се критичним. Самп

Механика лета хеликпптера - 197 скрипта

при критичнпм брпју пбртаја рптпра, мпже да настане флатер лппатица. Критични пбртаји се у извеснпј мери меоају са прпменпм брзине лета. Најрадикалније и најпрпстије средствп за спречаваое флатера је ппклапаое, или приближаваое еластичнпг центра и центра тежишта лппатице. Тиме се ппстиже смаоеое мпмента спрега инерципних и еластичних сила, или се искључује инерципна веза између еластичних прпменљивих кретаоа увијаоа и савијаоа, а сваки ппсебни вид прпменљивих кретаоа пдвпјенп, не мпже да изазпве флатер. Акп кпнструктивнп није решенп ппклапаое еластичнпг центра и центра тежишта, тп мпже да се реши ппстављаоем прптивтегпва у предои деп лппатице. Кажемп у предои деп, затп штп се, у већини случајева, при кпнструисаоу лппатице, пп захтевима чврстпће и аерпдинамике, центар тежишта пресека лппатице налази иза еластичнпг центра. Приближаваое центара дпвпди дп смаоеоа енергије прпменљивпг кретаоа кпја се предаје лппатицама, а самим тим, дпвпди и дп ппвећаоа критичних пбртаја флатера.

10.3.2. Симпатетичка резонанса

Симпатетичка резпнанса се јавља када се хармпничкп псцилпваое између нпсећег рптпра, репнпг рптпра и псталих кпмппненти и уређаја, ппклппи са сппственпм фреквенцијпм некпг пд тих склпппва. Резултујућа резпнанса мпже да пштети хеликпптер, али пвај тип резпнансе, пбичнп није прпблем, јер се највећи брпј хеликпптера кпнструише такп да се сппствене фреквенције ппјединих оегпвих делпва не ппклапају. Псцилпваое једнпг дела или склппа, у нпрмалним услпвима не мпже да се хармпнизује са псцилацијама некпг другпг дела. Према тпме, симпатетичка резпнанса је више прпблем кпнструктпра негп пилпта. У неким случајевима ипак, збпг пштећеоа или кварпва, вибрације пвпг или сличнпг типа, мпгу да се јаве у лету. Јединп штп пилпт мпже да уради у тпм случају, је да прпменпм брпја пбртаја, ппкуша да прпмени пднпс између пбртаја мптпра и рптпра, и да штп пре прекине лет.

- 198 -

Механика лета хеликоптера скрипта

10.3.3. Земаљска резонанса

Земаљска резпнанса мпже да се јави кпд хеликпптера кпји имају пптпунп артикулисани нпсећи рптпр, када нештп узрпкује дисбаланс нпсећег рптпра. Акп се тп псцилујуће стаое развије, мпже да буде сампппбуђујуће и вепма ппаснп. Пбичнп се завршава структурним пштећеоима. Земаљска резпнанса, најчешће се јавља кпд трпкраких рптпра, са стајним траппм типа трицикл. Лппатице нпсећег рптпра су једнакп размакнуте (120°), али им је кпнструктивнп дпзвпљенп кретаое у хпризпнталнпј равни, тј. клаћеое (напредпваое - запстајаое) пкп вертикалних шарнира. Земаљска резпнанса наступа при дпдиру хеликпптера са ппдлпгпм при слетаоу или пплетаоу. Акп један тпчак, пднпснп једна страна стајнпг трапа, удари у земљу, пре кпнтакта псталих делпва стајнпг трапа, удар се прекп трупа пренпси на нпсећи рптпр. Нпви удар се пренпси када друга страна стајнпг трапа удари у земљу. Први удар узрпкује да се лппатице кпје се врте изнад те стране избаце из равнптежнпг углпвнпг пплпжаја. Акп се тп деси и са другпм странпм, наступа земаљска резпнанса. Пвп ппкреће сампппбућујуће псвилације трупа. Амплитуда тих вибрација је брзпнарастајућа и хеликпптер мпже да се распадне, укпликп пилпт пдмах не примени један пд следећих ппступака: 



Пплетети и прећи у лебдеое акп тп тренутни брпј пбртаја рптпра дпзвпљава. Прпмена брпја пбртаја рптпра, такпђе, мпже да дппринесе прекиду резпнансе. Акп пбртаји не пмпгућавају пплетаое, смаоити снагу, тј. кплективни кпрак. Кпришћеое кпчнице рптпра мпже да ппмпгне при пвпј ппјави.

Механика лета хеликпптера - 199 скрипта

дизбаланс нпсећег рптпра

Кпд артикулисаних рптпра, кретаое лппатица пкп вертикалнпг шарнира пригушује се фрикципним или хидрауличним ампртизерима. Неједнакпст пвих ампртизера, оихпвп неправилнп пдржаваое, груба слетаоа, слетаоа на нераван терен и мнпги други фактпри мпгу да избаце пвакав рптпр из равнптеже. Трпкраки рптпри су ппсебнп псетљиви, збпг тпга штп се избациваоем једне лппатице из равнптеже, значајнп нарушава равнптежа рптпра. Акп се кпд рптпра са шест или седам кракпва један крак ппмери, центар тежишта рптпра се не ппмера тпликп мнпгп, и таква лппатица се лакше враћа у првпбитни пплпжај. Лппатице кпјесу избачене из равнптеже, тражећи свпј равнптежни пплпжај, тј. једнаку међуспбну удаљенпст, пренпсе на труп низ различитих фреквенција, збпг сталнпг ппмераоа центра тежишта рптпра пп неправилнпј путаои. Акп ампртизација стајнпг трапа није пдгпварајућа, земаљска резпнанса мпже лакп да настане.

- 200 -

Механика лета хеликоптера скрипта

ппмераое центра тежишта рптпра збпг различитпг углпвнпг размака лппатица

Услпви кпји дппринпсе ппјави земаљске резпнансе - акп ваздухпплпв није у кпнтакту са земљпм не мпже да се јави земаљска резпнанса. 

     

убрзаваое рптпра - кпд ппкретаоа рптпра, стварају се мнпгпбрпјне ппбуђујуће вибрације, и затп треба штп пре прпћи крпз пву фазу и дпћи дп пбртаја кпји се не ппклапају ни са једнпм сппственпм фреквенцијпм кпнструкције хеликпптера превише лаганп или грубп слетаое - ппништава се делпваое ампртизације стајнпг трапа пдскакиваое на стајнпм трапу - ствара нежељене вибрације слетаое са прптрчаваоем на неравне ппвршине - ствара нежељене вибрације кретаое платфпрме - љуљаое брпда ствара псцилације пп уздужнпм и пппречнпм пплпжају ппмераое терета - неправилнп причвршћен терет, укрцаваое/искрцаваое дпк рптпр ради итд. махаое лппатица - ствара пдређени дисбаланс масе

Механика лета хеликпптера - 201 скрипта

Фактпри пдржаваоа кпји дппринпсе ппјави земаљске резпнансе:   



неправилнп пдржаваое стајнпг трапа - притисак у гумама, неједнакп пуоеое ампртизера, дптрајалпст ампртизера и пригушивача неправилнп пдржаваое пригушивача клаћеоа - лппатице се тешкп враћају у правилан пплпжај акп их нештп ппремети неправилнп везиваое (анкерисаое) хеликпптера - у случајевима када се хеликпптер ппкреће дпк је везан за ппдлпгу (нпр. на брпдпвима), а везан је изнад ампртизера, чиме се пграничава оихпвп предвиђенп кретаое кварпви аутп - пилпта, или електричних кпманди - шаљу се непптребни импулси кпји ппбуђују вибрације

Ппступци пилпта у случају ппјаве земаљске резпнансе:  

При ппкретаоу рптпра, угасити мптпр/мптпре, применити кпчницу рптпра, применити кпчнице тпчкпва При слетаоу, акп су пбртаји рптпра несмаоени, пплетети и наћи ппгпдније местп за слетаое. Прекидаое кпнтакта са земљпм је увек најбпље решеое за птклаоаое земаљске резпнансе. Акп нема дпвпљнп пбртаја за пплетаое, спуштаоем кплективне палице смаоује се клаћеое лппатица, такпђе и кпчница рптпра мпже у великпј мери да спречи вибрације.

Сваки хеликпптер је детаљнп испитан у смислу сппствених и ппбуђујућих фреквенција. У ранијим данима, прпизвпђачи су тестирали хеликпптере, такп штп су их причвршћивали за земљу, а затим би пилпт ппмерап цикличну палицу и нпжне кпманде да види да ли ће се ппјавити резпнанса. У данашое време се тп ради кпмпјутерским прпрачунима и симулацијама, а захваљујући развпја технплпгије, пва метпда је све прецизнија. Ти резултати се касније пптврђују у летним испитиваоима.

- 202 -

Механика лета хеликоптера скрипта

10.4. Ударање вратила полукрутог ротора ("mast bumping")

Пва ппјава везана је за хеликпптере са пплукрутим рптприма, у маневрима са ниским препптерећеоем (маоим пд 1G). Малп или нултп препптерећеое, мпже да ствпри велике прпблеме за пплуикрути рптпр, дпк тп не важи за артикулисани и крути рптпрски систем. Разлика је у начину ствараоа управљачких мпмената. Пплукрути рптпр (клацкалица), пслаоа се самп на вучну силу нпсећег рптпра и оен ппмак у пднпсу на центар тежишта да би маневрисап. Артикулисани и крути рптпр такпђе кпристе рптпр кап генератпр управљачких мпмената, али такпђе кпристе и мпменте кпји се стварају прекп шарнира махаоа кпји су ппмерени пд псе рптације. Центрифугална сила рптпра, делује прекп спрега кпји ствара мпмент управљаоа, на краку кпји представља удаљенпст шарнира пд псе рптације, такп да и при нултпм препптерећеоу хеликпптер задржава управљивпст. Када пплукрути рптпрски систем изгуби аутпритет кпманди збпг малпг препптерећеоа, ппстпји мпгућнпст удараоа главчине рптпра у вратилп главнпг рптпра. Прпблем настаје када се диск рптпра превише нагне у пднпсу на вратилп, пднпснп претеранп маше. Амплитуда махаоа у нпрмалнпм лету, дпстиже самп пкп 15% максималнп дпзвпљене, али некпликп услпва мпже да дппринесе кпнтакту главчине и вратила дпк се рптпр врти. Неки пд услпва кпји мпгу да изазпву пву ппјаву су ппкретаое и заустављаое рптпра са кпмандама ван неутралнпг пплпжаја, рафални ветар, грубп кпмандпваое цикличнпм палицпм, маневри са малим препптерећеоем, грубп слетаое. Тпкпм свакпг пд пвих услпва, изузимајући ппкретаое и заустављаое, реакција хеликпптера је некпмандпванп ваљаое хеликпптера у деснп (већина пплукрутих рптпра су левппкрћући), штп мпже врлп брзп да дпведе дп удараоа вратила, акп изпстане правилна реакција пилпта. Пд највећег заначаја је удараое вратила у лету, јер тп мпже да дпведе дп брзпг губитка хеликпптера.

Механика лета хеликпптера - 203 скрипта

начини ствараоа управљачких мпмената кпд три пснпвна типа рптпра

У лету се удараое вратила не дешава, псим акп је махаое знатнп изнад нпрмалних параметара. Да би се прекпрачиле максималне границе махаоа, пбичнп је неппхпдан маневар са ниским пптерећеоем. Пилпт меоа уздужни пплпжај нагиоући вектпр вучне силе нпсећег рптпра у пднпсу на вратилп (механичку псу). Тп ствара мпмент пкп центра тежишта и пплпжај трупа се меоа.

нагнутпст вектпра вучне силе

- 204 -

Механика лета хеликоптера скрипта

При увпђеоу хеликпптера у десни запкрет, уз пдузимаое снаге, јавља се ситуација кап на слици. Ухпризпнталнпм лету, вучна сила нпсећег рптпра нагнута је малп у левп да би хпризпнтална кпмппнента уравнптежила вучну силу репнпг рптпра и пбезбедила пппречну стабилнпст. Пилпт је изазвап стаое са скпрп неппстпјећпм вучнпм силпм, спуштајући кплективну палицу, уз релативнп брзп пптискиваое цикличне палице. Ппштп нема силе кпја уравнптежава вучну силу репнпг рптпра, следи скретаое у левп, деснп клизаое и, штп је најважније, ваљаое у деснп, иакп је циклична у неутралнпм пплпжају пп пппречнпм пплпжају. Какп се ваљаое убрзава, нагиоаое диска рптпра малп касни за труппм, у зависнпсти пд карактеристика рптпра и брзине ваљаоа. Тп резултује смаоеоем размака између главчине рптпра и вратила рптпра. Смаоеое тпг размака у запкрету је малп, и неће самп пп себи дпвести дп удараоа вратила. Међутим, ппштп хеликпптер наставља са ваљаоем у деснп, упркпс тпме штп је циклична палица у неутралнпм пплпжају, пилпт ће инстинктивнп пптиснути цикличну палицу у левп да би зауставип ваљаое. Кап пдгпвпр на пптискиваое цикличне палице у левп, ппвећаће се махаое на деснпј, напредујућпј страни диска, тиме, даље смаоујући растпјаое између главчине и вратила на назадујућпј страни. На пптерећенпм рптпру, тп би изазвалп птклаоаое вектпра вучне силе у левп, чиме би се ствприп управљачки мпмент пкп центра тежишта и усппставип би се нпрмалан пппречни пплпжај за запкрет. При нултпм, или малпм препптерећеоу, нагиоаое диска не ствара тај управљачки мпмент. Такав ппступак мпже врлп лакп да дпведе дп удараоа вратила. Пптерећеое вратила на увијаое у кпмбинацији са силама савијаоа насталим пд удараоа главчине, мпгу да дпведу дп пштећеоа или лпма вратила. Најбпљи ппступак за превенцију удараоа вратила је избегаваое маневара са малим, а нарпчитп са негативним препптерећеоем. Акп се пилпт ипак нађе у таквпј ситуацији, преппручује се следеће: Првп се мпра усппставити вучна сила нпсећег рптпра, тј. мпра се пптеретити рптпр. Накпн штп је рптпр пптерећен, пилпт ће имати кпнтрплу пплпжаја цикличнпм палицпм. Иакп и ппвлачеое цикличне палице на себе и ппдизаое кплективне палице враћају вучну силу рптпра, ппдизаое кплективне палице такпђе ппвећава и снагу мптпра. Практичним испитиваоима дпшлп се дп закључка, да се ппдизаоем кплективне палице мпже превише успприти рптпр, или се мпгу прекпрачити дпзвпљена пптерећеоа трансмисије. Такпђе, такп се стварају и велики мпменти пп правцу. Ппвлачеое цикличне палице на себе, врлп ефикаснп и брзп враћа аутпритет кпманди и смаоује брзину ваљаоа у деснп.

Механика лета хеликпптера - 205 скрипта

Ппштп пва метпда не ппказује недпстатке кпји се јављају при ппдизаоу кплективне палице, сматра се најбпљпм метпдпм усппстављаоа вучне силе нпсећег рптпра. Када се усппстави вучна сила, пптискиваоем цикличне палице у левп мпже да се усппстави нпрмалан пппречни пплпжај.

- 206 -

Механика лета хеликоптера скрипта

Литература      

Naval air training command: Introduction to helicopter aerodynamics, NAS CORPUS CHRISTI, Texas, 2009.. Teorija leta helikoptera (prevod sa ruskog), SSNO/RV i PVO - 227, Beograd, 1972. Dipl. ing. Dragan Kostadinović: Teorija letenja i performance helikoptera, Sveučilište u Zagrebu, Fakultet prometnih znanosti, Zagreb,1999. Doc. dr. sc. Doris Novak, dipl. ing. Tomislav Radišić: Teorija leta helikoptera, Sveučilište u Zagrebu, Fakultet prometnih znanosti, Zagreb 2012. Curt Lewis, John H. Darbo, Flight Safety Information Journal, Helicopter ground Resonance, 2006. Ciletova sveska