Auto rotație

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În terminologia aeronautică, termenul de autorotație se referă la două situații diferite, în funcție de faptul dacă acestea sunt conectate la aeronave cu aripi fixe sau cu aripi rotative (cum ar fi elicopterele ).

Autorotația aeronavelor cu aripi fixe

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Șurub (aeronautică) .

Într-o aeronavă este posibil să se observe fenomene de detașare a venei fluide lângă capetele aripilor . Acestea generează o rotație a aeronavei în jurul axei de rulare , o rotație care, în funcție de caracteristicile aeronavei implicate, se poate auto-stinge sau poate fi zincată. Această a doua ocurență poate duce la neguvernabilitatea aeronavei, deoarece orice încercare de a corecta mișcarea de autorotație prin intermediul eleronelor are efectul opus al creșterii vitezei de rotație a avionului [1] [2] .

Șurub - stand agravat și autorotație
Un grafic tipic de creștere și scădere al coeficientului vs. unghiul de atac. La fiecare unghi de atac mai mare decât unghiul de blocare, o creștere a unghiului determină o reducere a coeficientului de urcare, iar o scădere a unghiului de atac determină o creștere a coeficientului de urcare.

Când aripa este blocată și unghiul de atac este mai mare decât unghiul de blocare, orice creștere a unghiului de atac determină scăderea coeficientului de urcare și aeronava va coborî. Pe măsură ce aripa coboară, unghiul de atac crește, determinând scăderea coeficientului de urcare și creșterea unghiului de atac. Inversând astfel termenii. Din acest motiv, unghiul de atac este instabil atunci când este mai mare decât unghiul de blocare. Orice modificare a unghiului de atac asupra unei aripi va face ca întreaga aripă să se rotească spontan și continuu. [1] [3] Când unghiul de atac al unei aripi a aeronavei atinge unghiul de blocare, aeronava este expusă riscului de autorotație; poate degenera într-o rotație dacă pilotul nu implementează manevre corective. [1] [3] [4]

Autorotație la zmee și planori

  1. Efectul Magnus la zmee care au axa de rotație perpendiculară pe direcția fluxului de aer, utilizează autorotația; o plasă de susținere este posibilă pentru a aduce zmeul și sarcina utilă la vârf. Zgomotul rotativ , zmeul care se învârte "OZN" și zmeul care se învârte "Skybow" folosesc efectul Magnus rezultat din auto-rotația aripii cu rotație pe axa perpendiculară pe fluxul de aer. [5]
  2. Unele zmee sunt echipate cu aripi autorotaționale. [5]
  3. Un al treilea tip de autorotație are loc în parașute rotative sau în obiecte elicoidale rotative utilizate ca zmee. Acest tip de autorotație este utilizat în sistemele care acționează asupra elicelor turbinei în aer sau apă pentru a acționa generatoare electrice. [6] [7]
  4. Elicele aeronavelor cu motorul oprit pot intra în autorotație; pot fi utilizate pentru reîncărcarea bateriilor de la bord [8] .

Autorotație în tehnologia energiei eoliene aeriene

Autorotația este baza tehnologiei energiei eoliene aeriene (AWE). În sistemele eoliene de mare altitudine, fenomenul autorotației este frecvent: SkyMill Energy , Joby Energy , Sky Windpower , BaseLoad Energy , Magenn Power și Makani Power studiază sistemele de conversie a energiei eoliene aeriene ( AWECS ) care utilizează auto-rotația lamelor pentru conduceți rotoarele generatoarelor electrice la înălțime și transmiteți curentul electric la sol prin cablu. [9]

Autorotația aeronavelor cu aripi rotative

Descrierea fenomenului de autorotație. În timpul unei autorotații, fluxul ascendent de aer permite rotorului principal să se rotească la viteza normală. În practică, lamele se comportă ca o moară și încetinesc coborârea.

Același fenomen este în schimb fundamental și pozitiv în cazul elicopterului . În cazul unei defecțiuni a motorului , pilotul poate încerca să remedieze acest lucru excluzând motorul însuși; rotorul, datorită roții libere dintre transmisie și motor, continuă să se rotească liber.
Jucând pe pasul lamelor , rotorul este menținut la viteza de rotație corectă, ținând cont de faptul că părțile anti-rotative și auto-rotative ale rotorului sunt în mod normal echilibrate pentru a favoriza rotația rotorului. Cu toate acestea, este necesar să rămână în limitele de viteză stabilite pentru fiecare model unic de elicopter indicat în manualul de zbor. În acest fel, rotorul continuă să se întoarcă, încetinind căderea elicopterului, care în condiții normale este capabil să aterizeze în rotație fără nici o deteriorare și pericol. [10] [11] Termenul „autorotație” poate fi urmărit în perioada de dezvoltare a primelor elicoptere între 1915 și 1920 și se referă la rotația rotorului fără forța de propulsie a motorului [12] . În timpul zborului normal, aerul este aspirat în sistemul principal de rotor de sus în jos, dar în timpul autorotației, aerul se deplasează în sus în sistemul rotor pe măsură ce elicopterul coboară. Autorotația are loc deoarece rotorul este decuplat mecanic de motor și înclinația lamelor este de așa natură încât să aibă un pas negativ față de planul orizontal și tăiată de aer. Elicopterele trebuie să demonstreze acest lucru pentru a fi certificate. [13] Cea mai lungă autorotație a fost realizată de Jean Boulet în 1972, când a atins 12.440 m (40.814 ft) cu un Aérospatiale Lama . La -63 ° C, motorul nu mai putea funcționa și reporni. A aterizat cu autorotație. [14]

Coborâre și aterizare

În elicopter, autorotația se referă la manevra de coborâre atunci când motorul este decuplat de rotorul principal, iar lamele se rotesc exclusiv datorită mișcării ascendente deținute de aer. Unitatea de roată liberă este un ambreiaj care decuplează motorul de rotor în orice moment. Dacă motorul se oprește , unitatea de rotire liberă decuplează automat motorul de rotor. Cea mai frecventă cauză a unei autorotații este defectarea motorului, dar poate apărea în caz de defecțiuni ale rotorului de coadă [15], deoarece nu mai există un cuplu de autorotație. Dacă altitudinea permite, se poate efectua pentru a recupera o situație de „ stare de inel de vortex ” . În toate cazurile, o aterizare depinde de altitudine și viteză în momentul inițierii autorotației. Când motorul nu funcționează, palele rotorului principal produc ridicare prin inerție. Prin coborârea pasului colectiv, pilotul reduce ridicarea și, prin urmare, trage, elicopterul începe o coborâre care produce un flux ascendent de aer prin rotor. Acest flux ascendent de aer oferă suficientă împingere pentru a menține rotorul rotindu-se pe măsură ce coboară. Deoarece rotorul cozii este întotdeauna ținut în rotație de cel principal, controlul acestuia este menținut normal; atunci când cuplul nu mai este dat de rotație, pentru a menține zborul direcțional, pilotul trebuie să acționeze asupra pedalelor rotorului de coadă pentru a elimina cuplul antagonist. Mulți factori afectează coborârea de rotație automată: densitatea aerului, greutatea, viteza rotorului și viteza înainte. Controlul principal al pilotului asupra ratei de scufundare este viteza aeriană. Viteze mai mari sau mai mici ale aerului se realizează prin controlul pasului ciclic, ca în zborul normal. Rata de coborâre este mare la viteza de aer egală cu zero și ajunge la ralanti la viteze de aer de aproximativ 50/60 noduri. Pe măsură ce viteza aerului crește și oferă rate de scufundare minime, rata de scufundare crește din nou. Chiar și la viteza zero, rotorul are un coeficient de frecare similar cu cel al unei parașute [16] [17] . Când aterizați dintr-o autorotație, energia stocată în lame este utilizată pentru a reduce rata de coborâre și a ateriza fără probleme. Este necesară o energie mare a rotorului pentru a opri un elicopter cu o rată ridicată de coborâre, deci opusul. Coborârile autorotaționale la viteze mari sau mici ale aerului sunt foarte critice. Fiecare elicopter are o viteză specifică a aerului care corespunde unei eficiențe mai mari în „zbor” cu motorul oprit. Cea mai bună viteză a aerului este cea care combină cea mai mare ridicare cu cea mai mică rată de coborâre. Viteza specifică a aerului pentru autorotație este stabilită pentru fiecare elicopter, pe baza condițiilor de aer și de încărcare. La altitudini mari cu densitate redusă a aerului și sarcină ușoară, performanța mai bună este obținută printr-o ușoară scădere a vitezei. Urmând această procedură, în conformitate cu condițiile existente, pilotul poate obține aproximativ același unghi de coborâre în orice circumstanțe și poate estima punctul de aterizare.

Regiuni autorotaționale

Regiuni autorotaționale în faza coborârii verticale autorotaționale

În timpul autorotației verticale, discul rotorului este împărțit în trei regiuni, regiunea „condusă”, regiunea „conducătoare” și regiunea „blocată”. Mărimea acestor regiuni variază în funcție de pasul palelor, de viteza de coborâre și de numărul de rotații ale rotorului. Când acești parametri, pasul, viteza de coborâre sunt modificați, dimensiunea regiunilor se schimbă reciproc. Regiunea antrenată, numită și regiunea elicoidală, este regiunea de la capetele lamelor. În mod normal, este format din aproximativ 30% din raza rotorului. Regiunea „condusă” este cea care produce glisarea. Rezultatul general este o încetinire a rotației lamelor. Regiunea de „antrenare”, sau regiunea de autorotație, este în mod normal între 25% și 70% din raza lamelor, producând forța necesară pentru activarea autorotației. Forța aerodinamică totală din regiunea de antrenare este înclinată ușor înainte de axa de rotație, producând o forță constantă în accelerație. Această înclinare asigură împingere, care tinde să accelereze rotația lamelor. Regiunea de acționare variază în funcție de reglarea pasului lamei, viteza de coborâre și numărul de rotații ale rotorului. Regiunea internă, 25%, este denumită regiunea „stand” și funcționează deasupra unghiului său maxim de atac ( unghiul de stand ) provocând frecare care tinde să încetinească rotația. O viteză constantă a rotorului este obținută prin reglarea pasului colectiv în așa fel încât forțele de accelerație ale lamelor din regiunea „de acționare” să fie echilibrate cu forțele de decelerare ale regiunilor „acționate” și „de blocare”. Controlând dimensiunea regiunii de conducere, șoferul poate regla autorotarea. De exemplu, dacă pitch-ul este ridicat, unghiul de pitch crește în toate regiunile. Acest lucru face ca punctul de echilibru să se deplaseze de-a lungul întregului arc al lamelor, crescând astfel dimensiunea regiunii „antrenate”. Regiunea „stand” devine mai mare, în timp ce regiunea „conducătoare” devine mai mică. Reducerea dimensiunii regiunii de antrenare determină forța de accelerație a regiunii de conducere și o scădere a numărului de rotații.

Notă

  1. ^ a b c Clancy, LJ, Aerodinamică , secțiunile 16.48 și 16.49.
  2. ^ Stinton, Darryl, Flying Qualities and Flight Testing of the Airplane , Capitolul 5 (p.503).
  3. ^ a b Stinton, Darryl, Flying Qualities and Flight Testing of the Airplane , capitolul 12 (p.517).
  4. ^ Autorotare și intrare de rotire , la av8n.com . Accesat la 24 februarie 2009 (arhivat din original la 2 martie 2009) .
  5. ^ a b Zmee rotative .
  6. ^ KiteLab .
  7. ^ Magenn Power, Inc. Arhivat la 11 decembrie 2008 la Internet Archive.
  8. ^ Regenerative Battery-Augmented Soaring Paul B. MacCready Sailplane Homebuilders Association Filed 29 august 2005 în Internet Archive ..
  9. ^ Energykitesystems .
  10. ^ Rotorcraft Flying Handbook ( PDF ), Biroul de tipărire al guvernului SUA, Washington DC, Administrația Federală a Aviației SUA , 2000, pp. 16-1, ISBN 1-56027-404-2 , FAA-8083-21.
    " Un sistem de rotor cu giroplan funcționează în autorotație " .
  11. ^ Charnov, Bruce H. Cierva, Pitcairn and the Legacy of Rotary-Wing Flight Depus la 3 martie 2016 în Internet Archive . Universitatea Hofstra . Accesat: 22 noiembrie 2011.
  12. ^ "Autorotare", Dictionary.com Unabridged (v 1.1) . Random House, Inc. 17 aprilie 2007 .
  13. ^ Regulamentele aeronautice federale ale SUA, §27.71 Performanța autorotației .
  14. ^ Autorotație - Elicoptere pentru învățarea zborului.
  15. ^ Rotorcraft Flying Handbook Section 11-12, Federal Aviation Administration, Skyhorse Publishing (iulie 2007) ISBN 978-1-60239-060-7 .
  16. ^ Johnson, Wayne. Helicopter theory p109, Courier Dover Publications , 1980. Accesat: 25 februarie 2012. ISBN 0-486-68230-7 .
  17. ^ John M. Seddon, Simon Newman. Basic Helicopter Aerodynamics p52, John Wiley and Sons , 2011. Accesat: 25 februarie 2012. ISBN 1-119-99410-1 .

Bibliografie

Alte proiecte

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Autorotazione&oldid=119424086 ”