Hubschrauber: Gerät, Typen, Steuerungssystem, Zweck

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Das Ereignis vom 13. Januar 1942, als der Sikorsky-Hubschrauber, der für militärische Zwecke bestimmt war, in die Luft gehoben wurde, kann als vollwertiger Start des ersten Hubschraubers der Welt angesehen werden, wenn auch eines militärischen. Der Flugzeugkonstrukteur begann im vorrevolutionären Russland mit der Entwicklung von Hubschraubern und setzte sie im Exil in den USA fort. Seitdem ist viel Zeit vergangen, das Design von Hubschraubern hat sich erheblich verändert, aber die Ziele des Technologieeinsatzes sind dieselben geblieben.

Hubschrauberdesign

In allen Schemata von Hubschraubern werden die gleichen Hauptteile unterschieden:

• Hauptrotor. Erzeugt Vortrieb und Auftrieb und steuert den Helikopter. Strukturell besteht es aus Schaufeln und einer Buchse, die das Drehmoment von der Hauptgetriebewelle auf die Schaufeln überträgt.
• Schwanzschraube. Die Richtungssteuerung eines Einrotor-Helikopters kompensiert das Reaktionsmoment des Hauptrotors. Sein Design umfasst eine Buchse und Blätter, die an der Heckgetriebewelle befestigt sind.
• Taumelscheibe. Steuert die zyklische und kollektive Steigung des Hauptrotors, überträgt Signale vom Steuerkreis zum axialen Scharnier der Nabe und dann zuKlingen.
• Steuerungssystem. Hubschrauber sind mit drei unabhängigen Steuerungssystemen ausgestattet: Richtungs-, Längs-Quer- und Steuerung der gemeinsamen Steigung des Propellers. Zu diesen Systemen gehören Hebel in der Kabine, Kraftgradientenmechanismen, Wippen und Traktion, Taumelscheibe und hydraulische Verstärker.
• Übertragung. Überträgt Kraft von Motoren auf Propeller und Hilfsaggregate. Die Anzahl und Platzierung der Triebwerke sowie das Layout des Helikopters bestimmen die Auslegung des Getriebes.
• Rumpf. Daran sind die Hauptkomponenten des Helikopters befestigt. Entwickelt, um Passagiere und Fracht, Treibstoff und Ausrüstung aufzunehmen.
• Flügel. Erzeugt zusätzlichen Auftrieb, reduziert die Belastung des Hauptrotors und erhöht die Geschwindigkeit des Helikopters. Die Flügel können auch Ausrüstung, Kraftstofftanks und Nischen zum Verstecken des Fahrgestells aufnehmen. Die Rotoren in Querhubschraubern werden vom Flügel getragen.
• Gefieder. Bietet Gleichgewicht, Stabilität und Steuerbarkeit des Hubschraubers. Es ist in zwei Typen unterteilt - vertikal oder Kiel und horizontal oder Stabilisator.
• Start- und Landeteile für Hubschrauber. Entwickelt zum Parken eines Hubschraubers, zum Löschen kinetischer Energie während der Landung und Bewegung am Boden. Bei vielen Hubschraubern ist das Fahrwerk im Flug eingefahren.
• Hubschraubermotor. Erzeugt die Energie, die für den Antrieb von Zubehör, Hauptantrieb und Heckrotoren benötigt wird. Das Kraftwerk kombiniert mehrere Motoren mit Systemen, die ihren stabilen Betrieb in verschiedenen Modi gewährleisten.

Hubschraubertypen

Hubschrauber werden in verschiedene Typen unterteilt. Jeder Typ hat seine eigenen Eigenschaften, Stärken und Schwächen.

Einrotorhubschrauber

Der gebräuchlichste Hubschraubertyp ist eine Einrotormaschine mit Heckrotor. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt in der Einfachheit – ein Getriebe, eine Schraube, einfache Bedienung. Etwa 8-10% der Motorleistung wird für den Betrieb des Heckrotors im Schwebeflug verwendet, etwa 3-4% - im Translationsflug. Relativ geringes Gewicht und einfacher Aufbau kompensieren solche Leistungsverluste. Der Nachteil einer solchen Vorrichtung für Helikopter ist die Gefahr, die Bodenpersonal durch den Heckrotor droht.

Zhirodin

Die Propellerachse solcher Hubschrauber, die das Drehmoment kompensiert, ist entlang des Fluges gerichtet. Mit diesem Design können Sie Schub erzeugen, ohne auf die Verwendung eines Hauptrotors zurückgreifen zu müssen. Das erhöht seine Effizienz, da er nicht nach vorne gekippt werden muss. Die Drehmomentausgleichsschraube des Hauptrotors ist so platziert, dass sie keinen Widerstand bildet und die der Ausgleichsschraube zugeführte Leistung erhöht.

Düsenhubschrauber

Das Gerät dieses Modells ist eine einfache Möglichkeit, das Drehmomentproblem zu lösen. Es wird von den Motoren am Ende der Blätter erzeugt, aber nicht durch die Welle übertragen. Nur das Reibungsmoment der Lager wird auf den Rumpf übertragen.

Düsentriebwerke erzeugen Strahlschub. Dieser Rotortyp hat einen einfachen Aufbau, was sein Vorteil ist;Zu den Nachteilen gehört der hohe Kraftstoffverbrauch.

Koaxialhubschrauber

Zwei übereinander angeordnete und gegenläufig rotierende Schrauben eines koaxialen Helikopters dämpfen das auf den Rumpf übertragene Moment. Einzige Voraussetzung für die Schrauben ist das gleiche Drehmoment.

Koaxialhubschrauber sind in der Größe den Einrotorhubschraubern unterlegen, aber das Drehmoment wird nicht durch die Leistung kompensiert, was aufgrund der Konstruktion von Hubschraubern möglich ist.

Hubschrauber mit Querrotor

Der Vorteil eines solchen Helikopters liegt in der Reduzierung der Kraft, die für die Vorwärtsbewegung benötigt wird. Dies ist besonders wichtig bei mehrmotorigen Helikoptern, die sich bei abgestelltem Triebwerk in horizontaler Richtung weiterbewegen müssen.

Der Nachteil solcher Maschinen ist der hohe Widerstand aufgrund des frontalen Widerstands der Struktur, auf der die Rotoren ruhen. Die Straffung und Verkleinerung der Struktur erhöht das Gewicht des Hubschraubers.

Der Querrotorhubschrauber hat ein komplexeres Getriebe und größere Abmessungen, die jedoch durch den Grad der Rotorüberlappung beeinflusst werden. Einer der größten und schwersten Hubschrauber dieser Bauart ist der Mi-12.

Frontrotorhubschrauber

Ein geräumiger Rumpf und die Möglichkeit, den Schwerpunkt zu verlagern, sind die Vorteile dieser Hubschrauberkonstruktion. Die Nutzlast wird auf die Rotoren verteilt. Das komplizierte Getriebe und sein hohes Gewicht sind die Hauptnachteile von Hubschraubern mit QuerLage der Schrauben.

Der zweite Nachteil ist der reduzierte Wirkungsgrad der Propeller, da sich die Strahlen ihrer Arbeit kreuzen. Im Vorwärtsflug wird der Qualitätsverlust dadurch reduziert, dass der hintere Propeller höher liegt als der vordere. Wie viele Blätter hat ein Hubschrauber dieser Bauart? Propellerdurchmesser und Anzahl der Blätter können variieren, um die Handhabung und Stabilität der Maschine zu verbessern.

Hubschrauber mit mehreren Rotoren

Projekte von Hubschraubern mit mehreren Rotoren, die von Flugzeugkonstrukteuren entwickelt wurden, beinh alteten die Erstellung schwerer Maschinenmodelle. Aufgrund mehrerer Hauptrotoren wird die Steuerung vereinfacht, da der Hubschrauber um jede der drei Achsen gedreht werden kann, indem der Schub eines bestimmten Propellers erhöht wird. Das Multi-Rotor-Schema schwerer Hubschrauber ermöglicht es Ihnen, den Durchmesser der Schrauben in bestimmten Grenzen zu h alten.