Trực thăng: thiết bị, chủng loại, hệ thống điều khiển, mục đích

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Sự kiện ngày 13 tháng 1 năm 1942, khi chiếc trực thăng Sikorsky, dùng cho mục đích quân sự, được đưa lên không trung, có thể được coi là lần ra mắt chính thức của chiếc trực thăng đầu tiên trên thế giới, mặc dù là một chiếc máy bay quân sự. Nhà thiết kế máy bay đã bắt đầu phát triển máy bay trực thăng ở nước Nga trước cách mạng, tiếp tục lưu vong ở Mỹ. Kể từ đó, rất nhiều thời gian đã trôi qua, thiết kế của máy bay trực thăng đã có những thay đổi đáng kể, nhưng mục tiêu sử dụng công nghệ vẫn như cũ.

Thiết kế máy bay trực thăng

Trong tất cả các chương trình máy bay trực thăng, các bộ phận chính giống nhau được phân biệt:

• Rôto chính. Tạo ra lực đẩy và nâng và điều khiển trực thăng. Về mặt cấu tạo, nó bao gồm các cánh và một ống lót truyền mô-men xoắn từ trục hộp số chính đến các cánh.
• Đuôi vít. Điều khiển hướng của máy bay trực thăng một cánh quạt bù cho mômen phản kháng của cánh quạt chính. Thiết kế của nó bao gồm một ống lót và các cánh gắn vào trục bánh răng đuôi.
• Swashplate. Điều khiển cao độ theo chu kỳ và tập hợp của rôto chính, truyền tín hiệu từ mạch điều khiển đến bản lề trục của trung tâm, rồi đếnlưỡi.
• Hệ thống điều khiển. Trực thăng được trang bị ba hệ thống điều khiển độc lập: định hướng, dọc - ngang và kiểm soát cao độ chung của cánh quạt. Các hệ thống như vậy bao gồm đòn bẩy trong cabin, cơ chế chuyển đổi lực, bệ đỡ và lực kéo, tấm chắn sóng và bộ tăng áp thủy lực.
• Truyền. Truyền công suất cho cánh quạt và phụ trợ từ động cơ. Số lượng và vị trí của động cơ, cũng như cách bố trí của máy bay trực thăng quyết định thiết kế của bộ truyền động.
• Thân máy bay. Các thành phần chính của máy bay trực thăng được gắn vào nó. Được thiết kế để chứa hành khách và hàng hóa, nhiên liệu, thiết bị.
• Cánh. Tạo ra lực nâng bổ sung, giảm tải cho cánh quạt chính và tăng tốc độ của máy bay trực thăng. Các cánh cũng có thể chứa các thiết bị, bình xăng và các hốc để giấu khung xe. Cánh quạt trên máy bay trực thăng ngang được hỗ trợ bởi cánh.
• Mận. Cung cấp sự cân bằng, ổn định và khả năng điều khiển của trực thăng. Nó được chia thành hai loại - dọc, hoặc keel và ngang, hoặc ổn định.
• Bộ phận cất cánh và hạ cánh của máy bay trực thăng. Được thiết kế để đậu máy bay trực thăng, dập tắt động năng trong quá trình hạ cánh và chuyển động trên mặt đất. Nhiều máy bay trực thăng có thiết bị hạ cánh được rút lại khi bay.
• Động cơ trực thăng. Tạo ra nguồn điện cần thiết để cung cấp năng lượng cho các phụ kiện, ổ đĩa chính và cánh quạt đuôi. Nhà máy điện kết hợp một số động cơ với các hệ thống đảm bảo chúng hoạt động ổn định ở các chế độ khác nhau.

Trực thăng các loại

Trực thăng được chia thành nhiều loại. Mỗi loại đều có những đặc điểm, điểm mạnh và điểm yếu riêng.

Máy bay trực thăng một cánh quạt

Loại thiết bị trực thăng phổ biến nhất là máy một cánh quạt với cánh quạt đuôi. Ưu điểm của thiết kế này nằm ở sự đơn giản - một truyền động, một vít, vận hành dễ dàng. Khoảng 8 - 10% công suất động cơ được sử dụng để vận hành cánh quạt đuôi khi bay lơ lửng trên không, khoảng 3 - 4% - trong quá trình bay tịnh tiến. Trọng lượng tương đối nhẹ và thiết kế đơn giản bù đắp cho những tổn thất điện năng như vậy. Điểm bất lợi của thiết bị như vậy cho máy bay trực thăng là mối nguy hiểm đe dọa nhân viên mặt đất từ cánh quạt đuôi.

Zhirodin

Trục cánh quạt của máy bay trực thăng như vậy, bù lại mô-men xoắn, hướng dọc theo đường bay. Thiết kế này cho phép bạn tạo ra lực đẩy mà không cần dùng đến cánh quạt chính. Điều này làm tăng hiệu quả của nó, vì không cần phải nghiêng nó về phía trước. Vít bù mômen của rôto chính được đặt sao cho không tạo ra lực cản và tăng công suất cung cấp cho vít bù.

Máy bay trực thăng phản lực

Thiết bị của mô hình này là một cách dễ dàng để giải quyết vấn đề mô-men xoắn. Nó được tạo ra bởi các động cơ nằm ở cuối các cánh quạt, nhưng không được truyền qua trục. Chỉ có mômen ma sát của các ổ trục được truyền đến thân máy bay.

Động cơ phản lực tạo ra lực đẩy phản lực. Loại rôto này có cấu tạo đơn giản, đó là ưu điểm của nó;trong số những nhược điểm là tiêu thụ nhiên liệu cao.

Trực thăng đồng trục

Hai trục vít của máy bay trực thăng đồng trục, đặt cái này ở phía trên cái kia và quay ngược chiều nhau, làm giảm mô men truyền tới thân máy bay. Yêu cầu duy nhất đối với các vít là cùng một mô-men xoắn.

Máy bay trực thăng đồng trục có kích thước kém hơn máy bay một cánh quạt, nhưng mô-men xoắn không được bù đắp bằng công suất, điều này có thể do thiết kế của máy bay trực thăng.

Trực thăng Rotor ngang

Ưu điểm của một chiếc trực thăng như vậy nằm ở việc giảm sức mạnh cần thiết để di chuyển về phía trước. Điều này đặc biệt quan trọng đối với máy bay trực thăng nhiều động cơ, máy bay này phải tiếp tục di chuyển theo hướng ngang với động cơ đã dừng.

Nhược điểm của những máy như vậy là điện trở cao do lực cản trực diện của cấu trúc nơi đặt rôto. Việc sắp xếp hợp lý và thu nhỏ cấu trúc làm tăng trọng lượng của máy bay trực thăng.

Máy bay trực thăng rôto ngang có bộ truyền phức tạp hơn và kích thước lớn hơn, mặc dù chúng bị ảnh hưởng bởi mức độ chồng chéo rôto. Một trong những máy bay trực thăng lớn nhất và nặng nhất theo thiết kế này là Mi-12.

Máy bay trực thăng cánh quạt chuyển tiếp

Thân máy bay rộng rãi và khả năng thay đổi trọng tâm là những ưu điểm của thiết kế trực thăng này. Tải trọng được phân phối giữa các rôto. Hệ thống truyền động phức tạp và trọng lượng nặng là những nhược điểm chính của trực thăng có dây ngangvị trí của vít.

Nhược điểm thứ hai là hiệu suất của các cánh quạt bị giảm, do các tia làm việc của chúng giao nhau. Trong chuyến bay phía trước, chất lượng giảm sút do thực tế là cánh quạt phía sau được đặt cao hơn cánh quạt phía trước. Máy bay trực thăng kiểu này có bao nhiêu cánh? Đường kính chân vịt và số lượng cánh có thể thay đổi để cải thiện khả năng xử lý và độ ổn định của máy.

Máy bay trực thăng nhiều cánh quạt

Dự án máy bay trực thăng nhiều cánh quạt được phát triển bởi các nhà thiết kế máy bay liên quan đến việc tạo ra các mô hình máy móc hạng nặng. Do có một số cánh quạt chính, việc điều khiển được đơn giản hóa, vì máy bay trực thăng có thể được quay theo bất kỳ trục nào trong số ba trục bằng cách tăng lực đẩy của một cánh quạt cụ thể. Sơ đồ nhiều cánh quạt của máy bay trực thăng hạng nặng cho phép bạn giữ đường kính của các vít trong giới hạn nhất định.