هليكوپتر چگونه كار مي‌كند؟

هليكوپترها، ماشين‌هاي پرنده همه‌كاره‌اي هستند. قابليت‌هاي هليكوپتر به خلبان اجازه مي‌دهد تا در آسمان بصورت سه‌بعدي حركت كند ، كاري كه هواپيماها قادر به انجام آن نيستند. اگر تا بحال سوار هليكوپتر شده باشيد، حتماً از توانايي‌هاي شگفت انگيز آن در مانور به وجد آمده‌ايد!

 

البته كنترل و هدايت يك وسيله در فضاي سه بعدي مشكل است و خلبانان هليكوپترها بايد دوره‌هاي آموزشي زيادي طي كنند تا بتوانند مهارت كافي براي پرواز و هدايت آن را كسب كنند.

مقايسه نحوه حركت:

براي درك نحوه كار هليكوپترها و آشنايي با پيچيدگي‌هاي پرواز با آن ، بهتر است ابتدا نحوه حركت هليكوپتر را با قطار، اتومبيل و هواپيما مقايسه كنيم.

 

- حركت قطارها تك‌بعدي است يعني فقط مي‌توانند روي يك خط (ريل) به جلو و عقب حركت كنند. لكومو تيوران تنها با يك دست و به كمك يك اهرم مي‌تواند قطار را هدايت كند.

 

- اتومبيل علاوه بر حركت به جلو و عقب مي‌تواند به سمت چپ و راست نيز حركت كند . بنابراين اتومبيل حركت دوبعدي دارد. راننده با چرخاندن فرمان مي‌توانند اتومبيل را در اين جهت‌ها هدايت كنند.

 

- همانطور كه مي‌دانيد، هدايت يك هواپيما بسيار مشكل‌تر از هدايت اتومبيل است و خلبانان بايد دوره‌هاي آموزشي زيادي ببينند تا بتوانند با هواپيما پرواز كنند. هواپيماها در پنج جهت و تنها بسمت جلو مي‌توانند حركت كنند.

 

هواپيماها علاوه بر حركت به جلو و چپ و راست قابليت پرواز به بالا و پائين را هم دارند و اين همان بعد سوم است (حركت سه‌بعدي ). خلبان هواپيما مي‌تواند به كمك يك فرمان و دو پدال (براي به حركت درآوردن دنباله‌ها) هواپيما را هدايت كند.

 

 

هليكوپتر مي‌تواند سه كار ديگري در فضاي سه‌بعدي انجام دهد كه هواپيما قادر به انجام آن نيست:

 

1- هليكوپتر مي‌تواند به سمت عقب پرواز كند.

 

2- هليكوپتر مي‌تواند در يك نقطه از آسمان ثابت بماند.

 

3- و مي‌تواند در هر حالتي ( حتي ثابت )، دور خود بچرخد.

 

اين انعطاف‌پذيري بالا در هليكوپترها باعث شده تا اين وسيله جالب، كاربردهاي فراواني داشته باشد و البته همين خصوصيات، كنترل هليكوپتر را نسبت به هواپيما مشكل‌تر مي‌سازد.

هليكوپتر چگونه پرواز مي‌كند؟

همانطور كه در فصل قبلي (هواپيما چگونه كار مي‌كند ) خوانديد، با چرخش پروانه (ملخ) نيروي جلوبر توليد مي‌شود و با حركت سريع هواپيما به جلو، نيروي بالابر براي به پرواز درآمدن آن توليد مي‌شود. نيروي بالابر در هليكوپتر، با چرخش افقي بالها حول يك محور ثابت توليد مي‌شود. بالهاي چرخشي هليكوپتر، باريك‌تر و كوچكتر از بالهاي ثابت هواپيما هستند، چون بايد به سرعت بچرخند تا نيروي لازم براي بالا رفتن هليكوپتر را تامين كنند.

 

 

با چرخش سريع بالها، هليكوپتر به طرف بالا حركت مي‌كند ولي به خاطر وجود نيروي گشتاور (عكس‌العمل نيروي چرخشي) بدنه هليكوپتر درخلاف جهت چرخش بالها، دور خود خواهد چرخيد! براي غلبه بر نيروي گشتاور، در انتهاي بدنه ، بالهاي چرخشي ( پروانه ) كوچكي بصورت عمودي تعبيه شده كه با چرخش آن ، نيروي خلاف گشتاور توليد مي‌شود تا هليكوپتر در حالت تعادل در آسمان بماند.

 

 

داخل كابين يك اهرم كنترل جهت حركت هليكوپتر تعبيه شده كه توسط آن مي‌توان محور بالها را حركت داد. بطوريكه با خم كردن محور بالها بطرف جلو علاوه بر نيروي بالابر، نيروي جلوبر هم توليد خواهد شد و هليكوپتر بطرف جلو پرواز خواهد كرد.

 

 

و برعكس با خم كردن محور به طرف عقب، نيروي بالابر و عقب‌بر توليد مي‌شود و هليكوپتر به اصطلاح دنده عقب حركت خواهد كرد! همچنين با خم كردن اهرم كنترل به طرفين، هليكوپتر هم (حول محور افقي) به طرف چپ يا راست مي‌چرخد.

 

 

داخل كابين خلبان دو پدال هم تعبيه شده كه توسط آنها، زاويه چرخش دنباله عقب هليكوپتر تغيير مي‌كند و باعث كم يا زياد شدن نيروي غلبه بر گشتاور هليكوپتر مي‌شود. اگر پدال سمت چپ فشار داده شود، زاويه چرخش تيغه‌هاي دنبال كم و به‌تبع آن نيروي غلبه بر گشتاور هم كم خواهد شد و هليكوپتر (حول محور عمودي) به طرف چپ خواهد چرخيد.

 

و برعكس اگر پدال سمت راست فشار داده شود، زاويه چرخش تيغه‌هاي دنباله و نيروي غلبه بر گشتاور زياد خواهند شد و هليكوپتر (حول محور عمودي) به طرف راست منحرف خواهد شد.

 

براي كم و زياد كردن ارتفاع هم اهرم تنظيم ارتفاع در سمت چپ صندلي خلبان تعبيه شده كه با چرخاندن اين اهرم ( مانند پدال گاز ) سرعت چرخش بالها كم و زياد خواهد شد. اگر سرعت چرخش بالها زياد شود نيروي بالابر بر نيروي وزن غلبه مي‌كند و هليكوپتر به طرف بالا حركت مي‌كند و اگر سرعت چرخش بالها كم شود، نيروي وزن بر نيروي بالابر غلبه مي‌كند و هليكوپتر به طرف پائين حركت مي‌كند.

 

 

مهمترين جزء هليكوپتر روي محور اصلي آن قرار دارد. محور بالها از دو صفحه (يكي متحرك و ديگري ثابت) تشكيل شده كه روي هم سوار شده‌اند و بين آنها بلبرينگ قرار دارد. (وجود بلبرينگ باعث كم شدن اصطكاك بهنگام چرخش بين صفحات مي‌شود.) صفحه متحرك توسط ميله‌هايي به تيغه‌هاي بالها متصل شده و با چرخش محور اصلي و بالها، صفحه متحرك هم مي‌چرخد. صفحه ثابت هم توسط ميله‌هايي به اهرم كنترل متصل شده‌اند.

 

 

اگر خلبان بخواهد به طرف جلو، عقب و يا طرفين (حول محور افقي) تغيير مسير دهد، اهرم كنترلي را به همان جهت خم مي‌كند. در اين حالت يكي از ميله‌هاي متصل به صفحه ثابت (در جهت موردنظر) به طرف بالا مي‌رود و صفحه ثابت و متحرك (محور بالها ) را در همان جهت كج مي كند. چون تيغه هاي بالها به محور وصل هستند ، آنها نيز كج مي شوند تا شكل عبور هوا تغيير يابد و هليكوپتر به همان مسير تغيير جهت دهد.

انواع ديگر هليكوپترها:

بسته به نياز ، هليكوپترهاي متنوعي ساخته شده‌اند. يكي از اين هليكوپترها را كه براي حمل تجهيزات نظامي ساخته شده در شكل زير مي‌بينيد.

 

 

در اين هليكوپترها عوض بال چرخشي عقب ( براي غلبه بر نيروي گشتاور ) ،‌ مجموعه بال ديگري بصورت افقي تعبيه كرده‌اند كه بر خلاف جهت اولي مي‌چرخد و نيروي گشتاور را خنثي مي‌كند. به خاطر وجود دو مجموعه بال چرخشي ، نيروي بالابر زيادي توليد مي‌شود و اين نوع هليكوپترها، قدرت زيادي در حمل و جابجايي نفرات، محموله و خودروها دارند.

 

در شكل زير نوع ديگري از هليكوپترها معروف به عقاب دريايي V-22 را مي‌بينيد. اين وسيله كه تركيبي از هليكوپتر و هواپيماست براي حمل تجهيزات و پاتك‌هاي ميان‌برد ساخته شده است.

 

 

اين هليكوپترها هم از دو مجموعه بال با جهت چرخش متفاوت براي خنثي كردن نيروي گشتاور ساخته شده‌اند. دو محور اصلي اين هليكوپترها به جاي بال هواپيما هم عمل مي‌كنند ،‌ به اين صورت كه ابتدا محورهاي اصلي بصورت عمودي قرار دارند و با چرخش بالها، هليكوپتر بطرف بالا حركت مي‌كند و وقتي سرعت به اندازه كافي رسيد، محورها شروع به چرخش 90 درجه‌اي به جلو مي‌كنند تا هليكوپتر به شكل هواپيما درآيد و با سرعت به طرف جلو حركت كند!