Hoe beïnvloedt de beweging van de cyclische stuurknuppel in een helikopter de tuimelschijf?

Gisteren hoorde ik dat het oppervlak dat de helikopterbladen tijdens het draaien creëren, erg vergelijkbaar is met een gyroscoop, en dus werkt de gyroscopische precessie daar ook. Mijn vraag is, wanneer de piloot de cyclische toonhoogteregelaars naar voren beweegt, welke invloed heeft dat op de tuimelschijf? Stijgt het het in de rug en lager aan de voorkant of stijgt het aan de ene kant en lager aan de andere kant?

8

1 antwoord

Horizontale verplaatsing: kantel de rotor

Terwijl de rotorbladen rond een verticale mast draaien, is de totale liftvector van de rotor verticaal en zweeft de helikopter. Als een vertaling gewenst is, moet deze vector worden gekanteld zodat een horizontale component kan verschijnen. Dit gebeurt door de rotorschijf te kantelen. De rotorschijf is het rotatievlak van de bladen.

enter image description here
Rotor tilted forward: The helicopter moves forward.

Rotorkanteling: toonhoogte wijzigen

De rotorschijf wordt gekanteld met behulp van het liftverschil tussen afzonderlijke bladen. Om bijvoorbeeld de rotor naar voren te kantelen, creëert elk blad meer lift wanneer het achter de mast is, minder wanneer het voor de mast staat, en de verandering is progressief tussen deze twee posities. Het liftverschil creëert een koppelmoment op de mast, waarbij de mast en de helikopter daarmee worden gekanteld, althans dit is onze intuïtie.

Zoals je al zei, de kracht produceert niet onmiddellijk zijn effect als gevolg van de gyroscopische precessie. Het werkt slechts 90 ° later. De liftvariatie moet dus een fase-overgang van 90 ° hebben. Voor een voorwaartse vertaling is de lift maximaal wanneer het blad aan de linkerkant is en minimaal wanneer het aan de rechterkant is. Het momentum wordt opgeslagen in het blad en 90 ° later vrijgegeven.

enter image description here
The variation of lift is done 90° in advance.

Lift is afhankelijk van de aanvalshoek van het blad. Het variëren van de hoeveelheid lift op basis van de positie rond de mast leidt tot het variëren van de AoA rond de mast: Verhoogde AoA aan de linkerkant, verminderd aan de rechterkant.

enter image description here
Pitch varies according to the radial position of the blade.

Wijzig de pitch van de messen met de tuimelschijf

Het veranderen van de toonhoogte van een mes gebeurt met een systeem van swashplates. Een stationaire plaat wordt in de ruimte georiënteerd door de piloot met behulp van de cyclische staaf.

Een andere plaat wordt in contact gehouden met de eerste, maar kan vrij draaien met de rotor. Deze tweede plaat wordt gedwongen om in het vlak van de stationaire plaat te roteren, dus oscilleert het constant terwijl het roteert. Op zijn beurt creëert het een oscillatie van de verticale stangen (hoornverbindingen). Elke hoorn zet de staafoscillatie om in een toonhoogte-oscillatie op het blad. Het blad wordt nu gegooid volgens zijn onmiddellijke radiale positie ten opzichte van de mast, en volgens het cyclische stokcommando.

enter image description here
MBB Bo105, based on photo by Burkhard Domke (source)

Hoorns zijn gekoppeld aan verschillende hoeksectoren van de tuimelschijf

De verticale staaf brengt de stationaire tuimelplaathoogte op zijn huidige axiale positie over. Door de staaf 90 ° vóór het blad te plaatsen, zorgt de koppeling voor de precessie van de rotor. Het mechanisme is zo dat wanneer de piloot de cyclische naar voren duwt:

  • De tuimelschijf is naar voren gekanteld.
  • Wanneer een blad links van de mast beweegt, meet de hoornlink de hoogte van de stationaire tuimelschijf in de achterste sector, waar de plaat het hoogst is.
  • De hoorn wordt maximaal door de link ingedrukt en het blad krijgt op zijn beurt de grootste spoedhoek.
  • De situatie is omgekeerd wanneer het mes aan de rechterkant arriveert. De verbinding staat in contact met de voorwaartse sector van de tuimelschijf, waar de laatste zich in de laagste positie bevindt. Het blad krijgt een lage steekhoek.

enter image description here
(Redrawn from source)

De voortgang voor de pitchvolgorde kan naar wens worden aangepast

Door het instellen van de offset van de hoornverbinding die de hoorn en de plaat verbindt, kan men zich aanpassen aan de exacte hoeveelheid vooruitgang die voor een gegeven blad vereist is.

6
toegevoegd