دسته ها
جمعه ۲ مهر ۱۴۰۰

عملکرد هلیکوپتر, هلیکوپترها چطور به پرواز در می آیند؟

  • ملیحه بال افکن
  • ۲۹ تیر ۱۴۰۰
  • ۰

توجه داشته باشید که هلیکوپترها امروزه مورد توجه بسیاری از افراد قرار گرفته اند و در این مقاله سعی داریم تا به بیان ویژگی های بارز و نحوه عملکرد هلیکوپتر ها به صورت کامل بپردازیم.

توجه داشته باشید که هلیکوپتر ها در واقع وسایل پرنده ای هستند که به خاطر عمود پرواز بودنشان بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این پرنده ها توانایی نشست و برخاست در هرجایی را دارند و به همین خاطر برای سفر های کوتاه مناسب خواهند بود اما مسئله اساسی که توسعه هلیکوپتر ها را با مشکل مواجه کرده مسئله پرواز و عملکرد آن است.

آشنایی با عملکرد هلیکوپتر ها

بهتر است بدانید بالگرد که بدان هلیکوپتر هم گفته می شود یک نوع هواگرد است که برخاستن و پیش رانش آن به وسیله دو الی چند پروانه افقی بزرگ صورت می گیرد. همچنین می توان آن را در رده هواگرد های بال متحرک قرار داد تا از هواپیماها متمایز شوند. در واقع بالگرد در دنیای امروز از مهم ترین و پراستفاده ترین وسایل ترابری به شمار می آید که قابلیت حرکت در سه محور را خواهد داشت.

معمولا خلبان این وسیله باید از دو دست و دو پای خود برای خلبانی استفاده کند که این کار نیاز به مهارت و قدرت تمرکز بالایی دارد. در بررسی عملکرد هلیکوپترها به طور کلی هلیکوپتر ها وسایل پرنده ای هستند که به خاطر عمود پرواز بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. تمامی هلیکوپتر ها از پروانه اصلی که آن را ملخ می نامند، یک پروانه که در دم قرار دارد و بدنه ای که شامل موتور، ادوات هدایت و ناوبری و کابین سرنشینان است، تشکیل شده است.

بالگردها را می توان ماشین های پرنده همه کاره دانست که به خلبان اجازه می دهد تا در سطح آسمان به صورت چند بعدی پرواز کند یعنی کاری که هوایپما قادر به انجام آن نیست. به صراحت می توان گفت که کنترل و به پرواز در آوردن هلیکوپترها بسیار مشکل است و خلبانان آن باید دوره های آموزشی بسیار زیادی را طی کنند تا بتوانند به مهارت کافی برای پرواز و هدایت آن برسند.

چگونگی عملکرد هلیکوپتر ها

  •  قاصدک 24
  •  بلیط کیش

نیروهای وارد بر هلیکوپتر:

در پرواز وسایل پرنده عمدتا ۴ نیروی آیرودینامیک وجود دارد که هلیکوپتر برای به پرواز در آمدن آن ها خود را بر خود تحمیل می کند و در ادامه سعی داریم تا به بیان آن ها بپردازیم:

نیروی لیفت:

با عبور کردن جریان هوا از روی سطح حسم ایرفویل و تغییر مسیر آن هوای سطح بالایی جسم با سرعت بیشتری نسبت به سطح پایینی حرکت خواهد کرد و این تفاوت سرعت باعث ایجاد اختلاف فشار هوای روی این دو سطح می شود که در نتیجه آن نیرویی روبه بالا ایجاد می شود و آن را با عنوان لیفت می شناسند. عمدتا مقدار نیروی لیفت ایجاد شده توسط ایرفویل به عوامل مختلفی مانند سرعت سیال، چگالی هوا، مساحت سطح ایرفویل و زاویه بین مسیر جریان و ایرفویل بستگی خواهد داشت.

آشنایی با نیروهای هلیکوپتری

ایرفویل:

به طور کلی اگر بال هواپیمایی را به صرت عمودی برش بزنیم با سطح مقطعی مواجه خواهید شد که آن را ایرفویل می نامند. در واقع ایرفویل ها از شکل های مختلفی تشکیل شده اند اما ویژگی تمامی آن ها تفاوت سطح بالایی و پایینی خواهد بود. بر اساس قوانین فیزیک سیالات، رابطه ای معکوس بین سرعت سیال و فشار آن وجود دارد و به هر میزان که سرعت سیال افزایش پیدا کند فشار کاهش یافته و بالعکس.

نیروی وزن:

نیروی وزن در واقع شامل وزن تمام ادوات هلیکوپتر، سوخت، محموله و سرنشینان آن است که به خاطر نیروی جاذبه شکل می گیرد و راستای پایین به پرنده اعمال می شود. بهتر است بدانید بر اساس قانون اول نیوتن در صورتی که برآیند نیروهای وارد بر یک جسم صفر باشد و جسم در حالت سکون قرار گیرد تا ابد ساکن می ماند و اگر جسم در حالت حرکت با سرعت باشد نیز تا ابد با همان سرعت و در همان جهت به حرکت خود ادامه خواهد داد. در طول پرواز وسیله ی پرنده، این نیروی لیفت است که وظیفه غلبه بر نیروی وزن را بر عهده دارد و در نهایت تعادل میان این دو نیرو یا افزایش و کاهش آن باعث پرواز عمودی وسیله و یا معلق ماندن آن در هوا می شود.

انواع نیروهای وارده بر بالگرد

نیروی درگ:

هر نوع جسمی که در هوا حرکت کند نیرویی بر خلاف جهت حرکت به آن اعمال می شود که این نیرو را درگ می نامند. در واقع نیروی درگ به وسیله ی چرخش ملخ اصلی هلیکوپتر که توان خود را از موتور می گیرد خنثی خواهد شد. عمدتا نیروی درگ در جهت موازی با مسیر حرکت جریان قرار خواهد گرفت.

نیروی تراست:

معمولا در هلیکوپتر ها، تراست مانند لیفت از طریق چرخش ملخ تولید می شود و این نیرو قادر است در جهت های جلو، عقب، طرفین و یا به سمت بالا تولید شود. در واقع برآیند نیروهای تراست و لیفت تعیین کننده مسیر حرکت هلیکوپتر خواهد بود.

اصول پرواز هلیکوپتر ها

انواع پرواز هلیکوپترها و نحوه عملکرد آن ها:

در واقع هلیکوپتر ها دارای پرواز های مختلفی هستند که هر کدام به صورت جداگانه عملکرد و ویژگی های خاص خود را دارد و در ادامه سعی داریم به بیان این نوع پروازها بپردازیم:

پرواز معلق در هوا:

چرخش ملخ اصلی در عملکرد هلیکوپتر باعث ایجاد جریان هوایی پرسرعت و روبه پایین می شود که به همین خاطر هلیکوپتر و سطوح کنترلی آن در حین پرواز مادام تحت تاثیر این تندبادها قرار خواهد گرفت و در نتیجه یکی از چالش برانگیز ترین بخش های پرواز معلق ماندن آن در هوا خواهد بود. توجه داشته باشید که برای معلق ماندن هلیکوپتر خلبان باید به وسیله سطوح کنترلی که در اختیار دارد نیروی لازم را برای ثابت ماندن در محل تامین نماید.

پرواز عمودی:

با وجود اینکه در پرواز معلق نیروی لیفت با وزن هلیکوپتر برابر است اما در صورتی که مقدار نیروی لیفت پرنده افزایش پیدا کند هلیکوپتر در راستای عمودی پرواز خواهد کرد. عمدتا تغییر نیروی لیفت با تغییر زاویه حرکت ملخ اصلی هلیکوپتر و با حفظ سرعت چرخش آن به دست خواهد آمد.

انواع پرواز های هلیکوپتر

پرواز رو به جلو:

در پرواز رو به جلو باید ۴ نیروی تراست با یکدیگر در تعادل باشند و هنگامی که هلیکوپتر به سمت جلو تغییر زاویه می دهد برآیند ۲ نیروی تراست و لیفت به سمت جلو متمایل خواهد شد که جهت نیروی لیفت در راستای عمودی و جهت نیروی تراست در راستای افقی قرار خواهد گرفت. با توجه به عملکرد هلیکوپترها در پرواز های مستقیم معمولا نیروی لیفت با وزن و نیروی درگ نیز با تراست برابر است اما اگر نیروی لیفت بیشتر از وزن پرنده شود پرنده تا زمانی که این دو نیرو مجددا برابر نشوند شروع به افزایش ارتفاع می کند. همچنین اگر نیروی تراست کمتر از نیروی درگ پرنده شود سرعت حرکت پرنده تا زمانی که دو نیرو مجددا برابر شوند کاهش خواهد یافت.

جابه جایی به طرفین:

چنانچه هلیکوپتر بخواهد با حفظ وضعیت شناوری خود به طرفین حرکت کند زاویه ملخ اصلی خود را به طرفین تغییر خواهد داد و در نتیجه بردار برآیند نیروهای تراست و لیفت نیز به همان سمت متمایل خواهد شد. همچنین در این راستای نیروی لیفت همواره با سمت بالا و نیرو وزن همواره به سمت پایین است اما راستای نیروی تراست در جهتی که پرنده به سمت آن متمایل شده قرار دارد و نیروی درگ نیز در جهت مخالف جای خواهد گرفت.

روش های هدایت بالگرد

پرواز به عقب:

معمولا در پرواز به عقب راستای حرکت پرنده به سمت عقب متمایل می شود و در نتیجه راستای برآیند نیروهای تراست و لیفت نیز به سمت عقب متمایل خواهد شد. در این حالت نیروی درگ به سمت جلو و نیروی لیفت به سمت بالا و همچنین نیرو وزن به سمت پایین خواهد بود. بهتر است بدانید که این وضعیت پروازی خطر بسیار زیادی به همراه دارد زیرا در این حالت دم افقی هلیکوپتر به سمت پایین متمایل می شود و امکان برخورد آن با سطح زمین یا سایر عوارض زمین وجود خواهد داشت و خطر بعدی نیز شکل خاص ارابه فرود هلیکوپتر است که در اغلب آن ارابه های فرود انحنایی ندارد و در صورت تماس ارابه با موانع خارجی وضعیت خطرناکی برای پرنده به وجود خواهد آمد.

انحراف به طرفین:

در پرواز های رو به جلو ملخ اصلی عملکرد هلیکوپتر که به صفحه های دیسک مانند متصل شده به سمت جلو متمایل می شود و در نتیجه برآیند نیروهای لیفت و تراست نیز به سمت جلو متمایل خواهند شد. در واقع زمانی که پرنده به طرفین غلت می زند روتور هلیکوپتر نیز به طرفین تغییر زاویه می شود و در نهایت نیروی لیفت به ۲ بردار تجزیه می شود. یک بردار که در راستای عمودی است و وظیفه خنثی کردن نیروی وزن و شناوری پرنده را بر عهده خواهد داشت و دیگری نیز در راستای افقی وارد شده و در جهت عکس نیروی گریز از مرکزی است که از طریق چرخش ملخ ها به وجود آمده است.

خصوصیات بارز هلیکوپتر ها

همچنین در پایان بررسی عملکرد هلیکوپتر ها در این مطلب پیشنهاد می شود برای مطالعه مطالب علمی جالب و کاربردی نظیر آشنایی با عملکرد دماسنج جیوه ای و عملکرد پنل خورشیدی از دیگر مطالب ارائه شده آرگا بازدید نمایید.

منبع : آرگا

مطالب مرتبط
مطالب داغ
همچنین ببینید
مشاهده دیدگاه های این مطلب
دیدگاه های مطلب
۰ دیدگاه برای این نوشته

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.