Γιατί τα ελικόπτερα έχουν ουραίο ρότορα;

Οι ρότορες πάνω από ένα ελικόπτερο είναι εκεί για να το κάνουν να πετάξει. Ο ήχος των ρότορων που κόβουν τον άνεμο έχει συνδεθεί παγκοσμίως με την επικείμενη άφιξη του ελικόπτερου. Οι ρότορες είναι τόσο μεγάλοι και θορυβώδεις, που είναι πραγματικά δύσκολο να μην παρατηρήσετε την παρουσία τους. Ωστόσο, πολλοί άλλοι άνθρωποι πιθανώς να χάνουν τον «άλλο» ρότορα, ο οποίος είναι εγκατεστημένος στο πίσω μέρος του ελικοπτέρου – ο ουραίος ρότορας. Ο ουραίος ρότορας είναι εκεί για να βεβαιωθεί ότι το ελικόπτερο δεν πετάει απλώς σε κύκλους. Ναι, βοηθά επίσης να στρίψετε το ελικόπτερο.

Είμαι βέβαιος ότι ακόμη και κάποιος που δεν γνωρίζει απολύτως τίποτα για τα ελικόπτερα καταλαβαίνει ότι οι ρότορες που κάθονται στην κορυφή των ελικοπτέρων είναι εκεί για να τα κάνουν να πετάξουν. Ο ήχος αυτών των ρότορων που κόβουν τον άνεμο έχει συνδεθεί παγκοσμίως με την επικείμενη άφιξη του ελικόπτερου. Οι ρότορες είναι τόσο μεγάλοι και θορυβώδεις, που είναι πραγματικά δύσκολο να όχι παρατηρήστε την παρουσία τους.

Ωστόσο, πολλοί άλλοι άνθρωποι πιθανώς να χάνουν τον «άλλο» ρότορα, ο οποίος είναι εγκατεστημένος στο πίσω μέρος του ελικοπτέρου – ο ουραίος ρότορας. Γιατί είναι εκεί; Πιο συγκεκριμένα, τι όφελος θα μπορούσε να κάνει όταν κάθεται στην άκρη του ελικοπτέρου;

Φωτογραφία:Jesus Cervantes / Shutterstock

Σύντομη απάντηση: Ο ουραίος ρότορας είναι εκεί για να βεβαιωθεί ότι το ελικόπτερο δεν πετάει απλώς σε κύκλους. Ναι, βοηθά επίσης να στρίψετε το ελικόπτερο.

Πτήση ελικοπτέρου

Ένα ελικόπτερο πετά/αιωρείται δημιουργώντας ανελκυστήρα με τους κύριους ρότορες του. Οι περιστρεφόμενες λεπίδες σπρώχνουν τον αέρα προς τα κάτω, ο οποίος με τη σειρά του ωθεί το ελικόπτερο προς τα πάνω, διατηρώντας ολόκληρο το σκάφος αερομεταφερόμενο. Ωστόσο, υπάρχει ένα σημαντικό αλίευμα εδώ…

Όταν η άτρακτος αρχίζει να περιστρέφεται…

Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα, για κάθε δράση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Αυτό σημαίνει ότι όταν εφαρμόζετε μια δύναμη σε ένα σώμα σε μια δεδομένη κατεύθυνση, αυτό το σώμα ασκεί ίση ποσότητα δύναμης σε εσάς και προς την αντίθετη κατεύθυνση από την εφαρμογή της δύναμης σας. Υπάρχουν πολλά πρακτικά παραδείγματα αυτού του φαινομένου:η ανάκρουση ενός όπλου, η εκτόξευση ενός πυραύλου, πώς ο ίδιος πύραυλος γυρίζει στο διάστημα, σηκώνοντας μεγάλα βάρη… η λίστα είναι ατελείωτη.

Ροπή

Εφαρμόζοντας τον τρίτο νόμο της κίνησης στην περίπτωση των ρότορων ελικοπτέρων, θα δείτε ότι εφόσον οι κύριοι ρότορες στρέφονται, ας πούμε, αριστερόστροφα, η άτρακτος (το σώμα του ελικόπτερου) θα ωθείται προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού. Με απλά λόγια, το ελικόπτερο θα γυρνούσε κυκλικά προς την αντίθετη κατεύθυνση της περιστροφής των λεπίδων.

Επιτρέψτε μου να το επεξηγήσω αυτό με ένα παράδειγμα:καθίστε σε μια περιστρεφόμενη καρέκλα και μην αφήνετε τα πόδια σας να αγγίζουν το έδαφος. Τώρα, προσπαθήστε να περιστρέψετε την καρέκλα αριστερόστροφα. Θα παρατηρούσατε δύο πράγματα:ένα, είναι πολύ πιο δύσκολο από όσο φανταζόσασταν αρχικά. και δύο, θα στρίβατε δεξιόστροφα, παρόλο που προσπαθείτε να στρίψετε προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ουσιαστικά, το ίδιο συμβαίνει και με ένα ελικόπτερο, όπου οι κύριοι ρότορες, ενώ στρέφονται προς μία κατεύθυνση, σπρώχνουν την άτρακτο αντίθετα. Κοιτάζοντας ένα ελικόπτερο που γυρίζει σε κύκλους (κάποιο θέαμα που θα ήταν!), ένας φυσικός θα παρατηρούσε αμέσως ότι περιστρέφεται λόγω «ροπής», μιας δύναμης συστροφής που προκαλεί την περιστροφή ενός αντικειμένου.

Ο ρόλος του ουρά ρότορα

Αντιμετώπιση της ροπής

Παραδοσιακός ουραίος ρότορας ενός Aérospatiale Puma (Παράθεση εικόνας:Από Darz Mol / Wikimedia Commons)

Ο ουραίος ρότορας είναι ένα κατακόρυφο (ή σχεδόν κατακόρυφο) σύνολο λεπίδων που τοποθετούνται στο άκρο της ουράς του κόφτη. Εξασφαλίζει ότι η ροπή που παράγεται από τους κύριους ρότορες αντισταθμίζεται σωστά με «ώθηση» του κόφτη προς την αντίθετη κατεύθυνση της ροπής. Με αυτόν τον τρόπο, διασφαλίζεται ότι ο ελικόπτερος δεν ταλαντεύεται και παραμένει σταθερός κατά την πτήση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα ελικόπτερο αντιμετωπίζει σοβαρό πρόβλημα εάν καταστραφεί ο ουραίος ρότορας.

Επιπλέον, η θέση και η απόσταση του ουρά ρότορα από το κέντρο βάρους του κοπτήρα παρέχει ώση προς την ίδια κατεύθυνση με τον κύριο ρότορα.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η χρήση ουρά ρότορα δεν είναι ο μόνος τρόπος αντιστάθμισης της ροπής. ομοαξονικοί ρότορες μπορεί επίσης να πετύχει το ίδιο πράγμα.

Ρωσική Πολεμική Αεροπορία Ka-52, ένα ελικόπτερο με δύο κύριους ρότορες και χωρίς ουραίο ρότορα (Πιστωτική εικόνα:Από Vlsergey / Wikimedia Commons)

Γυρίζοντας τον ελικόπτερο

Εκτός από την εξουδετέρωση της ροπής που παράγεται από τον κύριο ρότορα, ο ουραίος ρότορας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να στρίψει τον κόφτη προς την επιθυμητή κατεύθυνση, αλλάζοντας τη γωνία βήματος των πτερυγίων του ρότορα. Ο έλεγχος κατεύθυνσης επιτυγχάνεται από τον πιλότο όταν αλλάζει το βήμα των λεπίδων χρησιμοποιώντας πεντάλ κατά της ροπής, τα οποία είναι εγκατεστημένα στο πιλοτήριο.

Υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα των ρότορων ουράς, όπως το να κάνουν τον κόφτη πιο δυνατό και να καταναλώνουν μέρος της διαθέσιμης ισχύος του κινητήρα που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ανύψωσης. Ενώ και τα δύο αυτά προβλήματα αντιμετωπίζονται σε ελικόπτες με ομοαξονικούς ρότορες, αυτές οι παραλλαγές έχουν επίσης τα δικά τους μειονεκτήματα. Στην πραγματικότητα, εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε ένα συμβατικό ελικόπτερο με ουραίο ρότορα ή ένα ελικόπτερο με πολλαπλούς ρότορες εξαρτάται αποκλειστικά από τις επιχειρησιακές σας απαιτήσεις. Είτε έτσι είτε αλλιώς, να είστε ασφαλείς εκεί!