Azonosító:
Jelszó:
Emlékezz rám!
Elfelejtetted a jelszavadat?

Itt bepillanthatsz
a Mi MICSODA filmekbe:

Get Flash to see this player.

Helikopterek, nagyban és kicsiben

2012. november 27., 16:14
 

A helikopter ötletén pontosan száz évvel azután kezdtek el gondolkodni a mérnökök és aviatikusok, hogy sikeresen felszállt az első – igaz, még motor nélküli, tehát vitorlázó – repülőgép, 1804-ben. A következő század elején, 1903-ban már megszületett Orville Wright motorhajtású, kormányozható gépe, majd nemsokára Bleriot következett, aki szintén egy motorossal átrepülte a La Manche csatornát. Ezzel a merev szárnyakkal repülő gépek alapproblémáján túljutottak, ugyanakkor megismerhették a hátrányait is. Ezek felszállásához sok hely (kifutópálya) és sok energia kell – ideje volt egy ennél mozgékonyabb megoldáson is gondolkodni. Ez volt a helikopter, amelynek lényege, hogy mellőzi az oldalsó szárnyakat, és jóval mozgékonyabb, mint a repülőgép, még hátrafelé is lehet vele szállni. Elnevezése a görög helix (csavar) és pteron (szárny) szavakból keletkezett, és nagyjából 1907-ben kezdte meg a pályafutását.


 
1928. szeptember 9-én szállt fel az első, pilóta irányította, magyar helikopter, Kispest mellett. Tervezője Asbóth Oszkár volt, aki egy 120 lóerős, francia motort épített be a gépbe, amelyet két, egymás fölé helyezett és ellentétes irányba forgó fa-propeller tartott fenn a levegőben, ez alkalommal pontosan egy percig. A biztonságos leszállást akkor még négy focilabda és autógumi biztosította.

Az alapötlet: egy játék
A helikopter a motorja által forgatott lapátok révén emelkedik a levegőbe. Repülési magasságát és irányát sem szárnyakkal és vezérsíkokkal, hanem a forgólapátok, más néven forgószárnyak állásszögének változtatásával tudja szabályozni. Ehhez az ókor óta ismert röptető játékok adták az alapötletet: egy ovális alakú tárgyra felülről forgót erősítettek, amely egy ideig továbbröptette a szerkezetet, ha elég ügyesen dobták fel a levegőbe. Az ötleten és kidolgozásán többen is dolgoztak a múlt század elején, így pl. a szlovák Ján Bahýl, a francia P. Comunek, a spanyol J. de la Cierva, a német H. Focke, és a magyar Asbóth Oszkár és Kármán Tódor is.
Nehezítette az ötlet egyszerű átvételét, hogy folyamatos repülésnél a törzs fölé erősített forgólapát, vagyis a rotor forgatásának reakciónyomatéka (vagyis az általa létrehozott „ellenszél”) egy idő után az ellenkező irányban kezdi forgatni a törzset. Hamar rájöttek azonban, hogy ezt egy vízszintes tengelyű hátsó rotorral ellensúlyozni lehet. Így már a harmincas évek végére – főként az orosz származású, de az USA-ban élő Sikorskynak köszönhetően – létrejött az a konstrukció, amelyen a felső főrotor mellett egy elfordított tengelyű farokrotor is működött, amelyet biztonságos módon beágyazták a farokrészbe. Végül a legtöbb helikopter típust ezzel a megoldással építik meg, ma is. Ugyanakkor létezik egy másik módja is az ellentétes forgás kiküszöbölésének: ebben két, egymás fölött, mellett vagy mögött elhelyezett, ellentétes irányba forgó rotort használnak. A két, egymás feletti rotorral működő változatot koaxiális elrendezésnek nevezik. (A „koaxiális” szó közös tengelyűt jelent.)
Nem mindegy, hogy mekkora erőt képvisel a helikopter megpördülésének ellensúlyozásához beállított, hátsó rotor a gépen. A farokrotor a hajtómű teljesítményének nagyjából a harminc százalékát viszi el, és nincs szerepe a helikopter felemelésében vagy mozgatásában. Ezért idővel meghajlították a helikopter farokcsúcsát, hogy az nagy sebességnél a légáramlást kihasználva ellensúlyozza a forgatóhatást, és több erőt hagyjon a főrotornak. Ez ugyanakkor szeles napokon megnehezítette a helikopter egy helyben lebegését, ami pedig a konstrukció legfontosabb tulajdonsága, hiszen emiatt tudják például a bajba került emberek kimentésénél vagy a csak felülről elvégezhető megfigyeléseknél is alkalmazni.

A hatvanas években ilyen, dupla rotoros helikoptereket használtak, ha több embert vagy nagyobb terheket kellett szállítani. Mindössze huszonhat ilyen gépet gyártottak.

Mitől mozgékony és hogyan kormányozzák?
A merev szárnyú repülőket vezérsíkokkal és kormánylapokkal kormányozzák. Ezek a légáramlat elterelésével változtatják meg a haladási irányt. A relatíve kisebb sebességű helikoptereknél azonban a légáramok elterelése kevés volna az irányításhoz. A problémát úgy oldják meg, hogy vagy csökkentik-növelik a farokrotor fordulatszámát, vagy megváltoztatják a farokrotor-lapátok állás-szögét. Mindkettőt a függőleges tengely mentén végrehajtott elforduláshoz alkalmazzák, pedálok alkalmazásával. A duplafőrotoros (koaxiális) gépeknél ugyanehhez a művelethez a két, egymásnak szemben forgó főrotort eltérő sebességgel forgatják, és az ebből adódó reakciónyomatékot használják ki.
A helikopter előre ill. hátra irányuló megdöntéséhez, illetve az oldalirányú repüléshez szintén az állásszögeket kell megváltoztatni, de úgy, hogy a rotorlapátok állásszögét mindig az egyik oldalon döntik meg, így ott nagyobb lesz a felhajtóerő, mint a másikon, és a gép arrább nyomódik a levegőben.
Ezt az eljárást ciklikus állásszög-szabályozásnak nevezik. A folyamat nem olyan egyszerű, mint amilyennek az első pillanatban látszik: amikor a gépen az adott oldalon egy bizonyos szögben álló lapát a forgás során átér a másik oldalra, az ott beállított szöget kell felvennie. Ezután, további forgás közben visszaér a kiinduló oldalra, ahol ismét az itt beállított szöget veszi fel, és a folyamatot elölről kezdi. Ebből következik, hogy minél több lapátból áll a főrotor, annál bonyolultabb mechanikai vezérlés kell a működéséhez.
A pedálok mellett azonban még három, további vezérlőrendszer is működik: az ún. kollektív kar, amely az összes rotorlapát állásszögét egyszerre változtatja meg (az emelkedést és ereszkedést szabályozva), a sebességvezérlő, amely a hajtómű fordulatszámát szabályozza, és a ciklikus vezérlő, vagyis a botkormány, amellyel a rotorlapátok beállítási szögét lehet megváltozatni, a vízszintes mozgatás során.
A korszerű rotorvezérlés a lapátok tehetetlenségét is figyelembe veszi. Ez azt jelenti, hogy úgy vezérlik az egyes lapátokat, hogy azok épp az optimális tartományban vegyék fel a beállítási pozíciójukat, így biztosítva a helikopter stabilitását.
Érdekes, hogy a helikopterek rotorja eltérő irányban forog, a különböző országokban. A francia, orosz és ukrán helikopterek rotorja a földről nézve az óramutató járásával szemben forog, míg az olasz, brit és az amerikai a járással megegyezően.

Csak be e kell ülni, és már száll is…Nem is olyan sokára: alig tíz év múlva.

A „kapd a hátadra!” helikopter
A kicsinyítésekben mindig élen járó japánok láttak neki annak, hogy olyan helikoptert fejlesszenek ki, amellyel egyetlen ember nagyon kicsi és nehezen megközelíthető helyekre is el tud jutni, és ott hosszasan fenn tudja tartani magát a levegőben. A Hirobo cég egyszemélyes helikopteren dolgozik, azzal a céllal, hogy baleseteknél, egyéb vészhelyzetekben és természeti katasztrófáknál használhassák majd ennek példányait. A helikopter óránként száz kilométeres sebességgel tud majd repülni, s elektromos motorja fél óráig tartja a levegőben a járművet. Az elektromos motor halk hangú, ezért a benne ülő személyhez könnyebben eljutnak a segélykiáltások, és az egyéb, fontos jelzéseket adó zajok. Kifejlesztése természetesen nem könnyű munka, hiszen nagyon sok mindent meg kell oldani vele: a motor kellő erején, a rotorlapátok differenciált beállítási lehetőségein és a vezérlés pontosságán kívül a mentőfelszerelések és az eseteges sebesültek rögzítését, elhelyezését is meg kell oldani ezzel. Éppen ezért a munka hosszú időt igényel, ám 2021-ben már fel fognak tűnni az égen a bajba jutottak segítségére induló, mini helikopterek is, amelytől csak az igazi szitakötők fognak majd megrémülni.

 

Lévai Júlia

Mindent megtudhatsz a repülés történetéről a Mi MICSODA sorozat Repülőgépek és léghajók című kötetéből!

 

 
Nyomtatóbarát verzió
Küldd tovább ezt a cikket barátodnak, ismerősödnek
Ajánld a Mi MICSODA Klubot barátodnak, ismerősödnek

Kapcsolat | Impresszum