هلیکوپتر چگونه کار میکند؟
هلیکوپترها، ماشین‌های پرنده همه‌کاره‌ای هستند. قابلیت‌های هلیکوپتر به خلبان اجازه می‌دهد تا در آسمان بصورت سه‌بعدی حرکت کند ، کاری که هواپیماها قادر به انجام آن نیستند. اگر تا بحال سوار هلیکوپتر شده باشید، حتماً از توانایی‌های شگفت انگیز آن در مانور به وجد آمده‌اید!
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/1.jpg
البته کنترل و هدایت یک وسیله در فضای سه بعدی مشکل است و خلبانان هلیکوپترها باید دوره‌های آموزشی زیادی طی کنند تا بتوانند مهارت کافی برای پرواز و هدایت آن را کسب کنند.
مقایسه نحوه حرکت:
برای درک نحوه کار هلیکوپترها و آشنایی با پیچیدگی‌های پرواز با آن ، بهتر است ابتدا نحوه حرکت هلیکوپتر را با قطار، اتومبیل و هواپیما مقایسه کنیم.
- حرکت قطارها تک‌بعدی است یعنی فقط می‌توانند روی یک خط (ریل) به جلو و عقب حرکت کنند. لکومو تیوران تنها با یک دست و به کمک یک اهرم می‌تواند قطار را هدایت کند.
- اتومبیل علاوه بر حرکت به جلو و عقب می‌تواند به سمت چپ و راست نیز حرکت کند . بنابراین اتومبیل حرکت دوبعدی دارد. راننده با چرخاندن فرمان می‌توانند اتومبیل را در این جهت‌ها هدایت کنند.
- همانطور که می‌دانید، هدایت یک هواپیما بسیار مشکل‌تر از هدایت اتومبیل است و خلبانان باید دوره‌های آموزشی زیادی ببینند تا بتوانند با هواپیما پرواز کنند. هواپیماها در پنج جهت و تنها بسمت جلو می‌توانند حرکت کنند.
هواپیماها علاوه بر حرکت به جلو و چپ و راست قابلیت پرواز به بالا و پائین را هم دارند و این همان بعد سوم است (حرکت سه‌بعدی ). خلبان هواپیما می‌تواند به کمک یک فرمان و دو پدال (برای به حرکت درآوردن دنباله‌ها) هواپیما را هدایت کند.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/2.jpg هلیکوپتر می‌تواند سه کار دیگری در فضای سه‌بعدی انجام دهد که هواپیما قادر به انجام آن نیست:
1- هلیکوپتر می‌تواند به سمت عقب پرواز کند.
2- هلیکوپتر می‌تواند در یک نقطه از آسمان ثابت بماند.
3- و می‌تواند در هر حالتی ( حتی ثابت )، دور خود بچرخد.
این انعطاف‌پذیری بالا در هلیکوپترها باعث شده تا این وسیله جالب، کاربردهای فراوانی داشته باشد و البته همین خصوصیات، کنترل هلیکوپتر را نسبت به هواپیما مشکل‌تر می‌سازد.
هلیکوپتر چگونه پرواز میکند؟
همانطور که در فصل قبلی (هواپیما چگونه کار میکند ) خواندید، با چرخش پروانه (ملخ) نیروی جلوبر تولید می‌شود و با حرکت سریع هواپیما به جلو، نیروی بالابر برای به پرواز درآمدن آن تولید می‌شود. نیروی بالابر در هلیکوپتر، با چرخش افقی بالها حول یک محور ثابت تولید می‌شود. بالهای چرخشی هلیکوپتر، باریک‌تر و کوچکتر از بالهای ثابت هواپیما هستند، چون باید به سرعت بچرخند تا نیروی لازم برای بالا رفتن هلیکوپتر را تامین کنند.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/3.jpg با چرخش سریع بالها، هلیکوپتر به طرف بالا حرکت میکند ولی به خاطر وجود نیروی گشتاور (عکس‌العمل نیروی چرخشی) بدنه هلیکوپتر درخلاف جهت چرخش بالها، دور خود خواهد چرخید! برای غلبه بر نیروی گشتاور، در انتهای بدنه ، بالهای چرخشی ( پروانه ) کوچکی بصورت عمودی تعبیه شده که با چرخش آن ، نیروی خلاف گشتاور تولید می‌شود تا هلیکوپتر در حالت تعادل در آسمان بماند.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/4.jpg
داخل کابین یک اهرم کنترل جهت حرکت هلیکوپتر تعبیه شده که توسط آن می‌توان محور بالها را حرکت داد. بطوریکه با خم کردن محور بالها بطرف جلو علاوه بر نیروی بالابر، نیروی جلوبر هم تولید خواهد شد و هلیکوپتر بطرف جلو پرواز خواهد کرد.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/5.jpg
و برعکس با خم کردن محور به طرف عقب، نیروی بالابر و عقب‌بر تولید می‌شود و هلیکوپتر به اصطلاح دنده عقب حرکت خواهد کرد! همچنین با خم کردن اهرم کنترل به طرفین، هلیکوپتر هم (حول محور افقی) به طرف چپ یا راست می‌چرخد.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/6.jpg
داخل کابین خلبان دو پدال هم تعبیه شده که توسط آنها، زاویه چرخش دنباله عقب هلیکوپتر تغییر میکند و باعث کم یا زیاد شدن نیروی غلبه بر گشتاور هلیکوپتر می‌شود. اگر پدال سمت چپ فشار داده شود، زاویه چرخش تیغه‌های دنبال کم و به‌تبع آن نیروی غلبه بر گشتاور هم کم خواهد شد و هلیکوپتر (حول محور عمودی) به طرف چپ خواهد چرخید.
و برعکس اگر پدال سمت راست فشار داده شود، زاویه چرخش تیغه‌های دنباله و نیروی غلبه بر گشتاور زیاد خواهند شد و هلیکوپتر (حول محور عمودی) به طرف راست منحرف خواهد شد.
برای کم و زیاد کردن ارتفاع هم اهرم تنظیم ارتفاع در سمت چپ صندلی خلبان تعبیه شده که با چرخاندن این اهرم ( مانند پدال گاز ) سرعت چرخش بالها کم و زیاد خواهد شد. اگر سرعت چرخش بالها زیاد شود نیروی بالابر بر نیروی وزن غلبه میکند و هلیکوپتر به طرف بالا حرکت میکند و اگر سرعت چرخش بالها کم شود، نیروی وزن بر نیروی بالابر غلبه میکند و هلیکوپتر به طرف پائین حرکت میکند.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/7.jpg
مهمترین جزء هلیکوپتر روی محور اصلی آن قرار دارد. محور بالها از دو صفحه (یکی متحرک و دیگری ثابت) تشکیل شده که روی هم سوار شده‌اند و بین آنها بلبرینگ قرار دارد. (وجود بلبرینگ باعث کم شدن اصطکاک بهنگام چرخش بین صفحات می‌شود.) صفحه متحرک توسط میله‌هایی به تیغه‌های بالها متصل شده و با چرخش محور اصلی و بالها، صفحه متحرک هم می‌چرخد. صفحه ثابت هم توسط میله‌هایی به اهرم کنترل متصل شده‌اند.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/8.jpg
اگر خلبان بخواهد به طرف جلو، عقب و یا طرفین (حول محور افقی) تغییر مسیر دهد، اهرم کنترلی را به همان جهت خم میکند. در این حالت یکی از میله‌های متصل به صفحه ثابت (در جهت موردنظر) به طرف بالا می‌رود و صفحه ثابت و متحرک (محور بالها ) را در همان جهت کج می کند. چون تیغه های بالها به محور وصل هستند ، آنها نیز کج می شوند تا شکل عبور هوا تغییر یابد و هلیکوپتر به همان مسیر تغییر جهت دهد.
انواع دیگر هلیکوپترها:
بسته به نیاز ، هلیکوپترهای متنوعی ساخته شده‌اند. یکی از این هلیکوپترها را که برای حمل تجهیزات نظامی ساخته شده در شکل زیر می‌بینید.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/9.jpg
در این هلیکوپترها عوض بال چرخشی عقب ( برای غلبه بر نیروی گشتاور ) ، مجموعه بال دیگری بصورت افقی تعبیه کرده‌اند که بر خلاف جهت اولی می‌چرخد و نیروی گشتاور را خنثی میکند. به خاطر وجود دو مجموعه بال چرخشی ، نیروی بالابر زیادی تولید می‌شود و این نوع هلیکوپترها، قدرت زیادی در حمل و جابجایی نفرات، محموله و خودروها دارند.
در شکل زیر نوع دیگری از هلیکوپترها معروف به عقاب دریایی V-22 را می‌بینید. این وسیله که ترکیبی از هلیکوپتر و هواپیماست برای حمل تجهیزات و پاتک‌های میان‌برد ساخته شده است.
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/10.jpg
این هلیکوپترها هم از دو مجموعه بال با جهت چرخش متفاوت برای خنثی کردن نیروی گشتاور ساخته شده‌اند. دو محور اصلی این هلیکوپترها به جای بال هواپیما هم عمل می‌کنند ، به این صورت که ابتدا محورهای اصلی بصورت عمودی قرار دارند و با چرخش بالها، هلیکوپتر بطرف بالا حرکت میکند و وقتی سرعت به اندازه کافی رسید، محورها شروع به چرخش 90 درجه‌ای به جلو می‌کنند تا هلیکوپتر به شکل هواپیما درآید و با سرعت به طرف جلو حرکت کند!
http://www.salijoon.info/mail/880331/h/11.jpg
