Zastavenie počas rýchleho letu vpred

Vo vrtuľníkoch sa pri prekročení rýchlosti definovanej výrobcom lopatky rotora zastaví. To vedie k nekontrolovateľnosti a strate kontroly. Tento efekt je podrobnejšie popísaný nižšie.

Helikoptéry lietajú vpred (pozri let vpred) naklonením svojho vektora ťahu dopredu, čo potom vedie aj k mierne naklonenej polohe letu typickej pre vrtuľník. Čím rýchlejšie vrtuľník letí, tým väčší ťah (rozstup) musí vygenerovať, aby si udržal svoju nadmorskú výšku. To znamená, že uhol nábehu listov rotora musí byť pri vyšších rýchlostiach vpred väčší, aby sa vytvoril väčší ťah. Preto existuje niekde hranica, pri ktorej je uhol nábehu taký veľký, že tok odlomí list rotora. Otázkou teraz je, kde a za akých podmienok sa to stane.

Problém spätného toku

Najprv zvážime procesy na spätnej strane hlavného rotora.

V blízkosti osi rotora je rotorový list aj pri veľmi nízkych rýchlostiach preletovaný dozadu (zozadu)! (pozri obrázok 1). V tejto oblasti spätného toku preto nie je vôbec žiadny pohon! Čím rýchlejšie vrtuľník letí, tým väčšia je plocha, v ktorej sa stáva spätný tok proti listu rotora. To znamená stratu vztlaku, ktorá sa zvyšuje s rýchlosťou vpred, čo samozrejme znižuje celkový ťah hlavného rotora. Ale tam je

• Tok smerom k vracajúcemu sa listu je čoraz slabší
• Uhol útoku sa musí zväčšiť, aby sa vyrovnala strata zdvihu na strane ustupujúcej čepele

Pri určitej rýchlosti vpred vedú tieto dve skutočnosti k prerušeniu toku. Je však trochu zarážajúce, že k zablokovaniu dochádza na hrote čepele (pozri obr. 4), a nie podľa očakávania blízko osi rotora.

Prietok sa najskôr odlomí na hrote listu navíjacieho rotora.

Vyššie uvedené úvahy (kompenzácia na vracajúcej sa čepeli s vyšším uhlom nábehu) vedú k rozloženiu uhla nábehu v prednom lete, ktorý má svoje maximum na špičke vratnej čepele rotora -> pozri obr.

Problém rýchlosti zvuku

Uvažujme teraz o procesoch na prednej strane čepele, ktoré tiež obmedzujú maximálnu rýchlosť vrtuľníka vpred.

Ako bolo uvedené vyššie, dopredná rýchlosť vrtuľníka sa pripočíta k rýchlosti otáčania listu rotora na prednej strane listu. To znamená, že táto efektívna rýchlosť prúdenia je taká veľká, že môže byť v rozsahu rýchlosti zvuku. Ako je vidno na vojenských prúdových lietadlách, prielom zvukovej bariéry vedie k prudkému tresku. Toto je tiež počuť často na vrtuľníku, aj keď nie tak nahlas ako na vojenskom lietadle.
Problém je v tom, že bezprostredne pred prelomením zvukovej bariéry dôjde k prudkým tlakovým rázom, ktoré si vyžadujú značný výkon motora. Odpor vodiaceho plechu sa od určitej rýchlosti enormne zvyšuje! Toto sa nazýva takzvané stlačiteľné účinky.

Takto tu výkon motora nepriamo obmedzuje rýchlosť jazdy vpred.
Okrem toho by klasický profil krídla listu rotora vrtuľníka v nadzvukovej oblasti už nepriniesol optimálny zdvih.

Nasledujúci malý program by mal poskytnúť dojem prevládajúcich rýchlostí na lopatkách rotora dopredu a dozadu pri lete dopredu:

Keď hovoríme o prípustnej rýchlosti dopredu Vne pre vrtuľník (ne znamená „nikdy neprekročiť“), strata vztlaku na vracajúcej sa čepeli je taká veľká, že vrtuľník chce „nakloniť“ na túto stranu. Existuje riziko úplnej straty kontroly.

Vne označuje rýchlosť, ktorá sa nikdy nesmie prekročiť tam, kde môže dôjsť k miestnemu zablokovaniu. Presné tabuľky Vne nájdete v letovej príručke.

V dôsledku fázového posuvu je táto strata zdvihu zreteľná až po cca 90 ° cez kormu. Vrtuľník reaguje na prekročenie Vne kývnutím nosa vrtuľníka, čo teoreticky tiež spôsobí, že sa rýchlosť vpred opäť zníži. V skutočnosti sa však zablokovanie v dôsledku nadmernej rýchlosti ohlási prudkým pretrepaním celej bunky, potom prikývnutím a rolovaním. V súhrne:

• Prudké otrasy a vibrácie kabíny vrtuľníka
• Kývnutie nosa vrtuľníka (nos hore)
• Rolovať na ľavú stranu (rotor proti smeru hodinových ručičiek) alebo na pravú stranu (v závislosti od smeru otáčania hlavného rotora)

• Otočný let s vysokým faktorom zaťaženia:
  Prietok proti rotoru je zospodu silnejší, čo zvyšuje efektívny uhol nábehu. Toto zvýšenie môže znamenať prekročenie hranice maximálneho prípustného uhla nábehu, a tým spustenie zablokovania.

• Vzplanutie alebo rýchle zastavenie:
  Aj tu vedie zvýšený prietok k rotoru zdola k zväčšenému uhlu nábehu, čo môže viesť k miestnemu zablokovaniu. Táto situácia je v takýchto situáciách zreteľne počuteľná aj hlasným tlkotom lopatiek rotora.

• Nárazový vietor:
  Aj nárazový vietor môže dočasne lokálne zvýšiť efektívny uhol útoku, takže sa prúd zlomí.

• Náhle pohyby riadenia:
  Ak pilot náhle (cyklicky) kopne tyčou (napr. Z dôvodu nepredvídateľného bezprostredného rizika kolízie), môžu sa listy rotora lokálne zastaviť.

Náprava a protiopatrenia

Ak vyššie popísaný stav, ktorý môže byť nebezpečný najmä pri zemi z dôvodu nedotáčavosti vrtuľníka, pomôžu nasledujúce protiopatrenia:

• Nižšie výšky tónu okamžite:
  V každom prípade to zníži všetky uhly nábehu a nechá prúd spočívať na profile krídla.

• Stick alebo Cyclic v neutrálnej polohe:
  Ak sa prietoková prietrž nastavila iba v dôsledku silnej krivky alebo začínajúceho vzplanutia, je možné lokálnu prietokovú obrátku obrátiť resetovaním cyklickej do neutrálnej polohy.

• Znížte nadmorskú výšku letu (nadmorskú výšku):
  Pretože maximálna prípustná rýchlosť Vne klesá s rastúcou nadmorskou výškou, je potrebné zamerať sa na nižšiu nadmorskú výšku, keď nastane tento stav.

• Znížiť hmotnosť vrtuľníka:
  Ťažký vrtuľník (napr. S nedostatočným zaťažením) vyžaduje väčší ťah a teda väčšie uhly útoku. To znamená, že obmedzenie zastavenia sa dosiahne rýchlejšie a vrtuľník môže zobraziť miestne zastavenie aj pri oveľa menších žilách. Súčasťou letovej prípravy je presná kontrola Vne počas prípravy letu s vypočítanou hmotnosťou a cieľovou nadmorskou výškou.

Hodnoty Vne skutočných vrtuľníkov

Ďalej uvádzame niektoré skutočné hodnoty Eurocopter AS350B2 za rôznych podmienok. Tieto informácie pochádzajú z letovej príručky:

Nasledujúci výňatok z údajového listu Eurocopter EC135 tiež ukazuje, ako klesá Vne so zvyšujúcou sa hmotnosťou vrtuľníka (celkovou hmotnosťou), ako je opísané vyššie v časti „Zníženie hmotnosti vrtuľníka“.