iedereen kent het, een helikopter! maar hoe werkt het ?

 

Hoe werkt een helikopter?

 

Een helikopter werkt met luchtdruk. Ik kom daar later op terug. De rotorbladen hebben een speciale vorm om de lucht erlangs te laten stromen.   ze kunnen de rotorbladen veranderen met een pitch.  Je hebt ook een andere pitch dat staat voor achterover hellen. Maar je hebt ook roll dat betekent voorover hellen. Je hebt verschillende rotor ontwerpen. En daar wil ik wat over vertellen. Je hebt niet verschillende rotors wat de rotor is de naam want de rotor is een stuk dat rondraai als een elektromotor of een andere motor aan staat en daar op komen de rotorbladen.  Om de helikopter naar voren te laten gaan beweeg je de stuurknuppel naar voren. Om naar achter te gaan houdt je de knuppel naar achteren en om de helikopter naar links te laten gaan hou je de knuppel naar links. En naar rechts door de knuppel naar rechts te houden. om naar voren of naar recht  links en achter moeten de rotor bladen worden veranderd. Als je de knuppel beweegt dan veranderd de stand van de rotor.

 

 Rotor.

 

De rotor is een draaiende vleugel van de helikopter. Hoe kleiner de hoek waarin de aangetrokken lucht op het rotorblad gericht is, hoe hoger de aerodynamische(bewegende gassen) invalshoek en hoe hoger de liftkracht zal zijn. Wanneer de helikopter versneld, zal de aangetrokken lucht nagenoeg recht op het rotorblad komen en is er (bijna) geen nadelig effect op de aerodynamische invalshoek, maar juist een positief effect. We kunnen hier eigenlijk niet meer spreken van aangetrokken lucht, maar van ongestoorde lucht. Dit positieve effect zal optreden bij een snelheid van ongeveer 12 tot 15 knoop en toenemen tot de een bepaalde snelheid, we spreken dan van effectieve translatie lift.

 

De rotor is een  draaiende vleugel van de helikopter. Hoe kleiner de hoek is waarin aan getrokken lucht op de rotorblad is gericht. Hoe hoger bewegende gassen hoe hoger hoe hoger de liftkracht. Waarneer de helikopter versneld zal de aangetrokken lucht op de rotor gericht zijn. Er is daar geen effect voor. We kunnen niet van aangetrokken lucht spreken. Bij ongeveer een snelheid van 12 tot 15 knopen en nog meer toenemen tot een bepaalde snelheid en dan spreken we over een effectieve translatie lift.

 

Een helikopter is één van de weinige, of misschien zelfs het enige voertuig dat minder vermogen nodig heeft naarmate de snelheid toeneemt. Dit geldt echter tot een bepaalde snelheid, waarna de aerodynamische weerstand dermate begint toe te nemen dat er meer vermogen ingezet zal moeten worden als de snelheid stijgt. Wanneer de helikopter vanuit nul knoop horizontaal accelereert met een vaste collectieve stand en verticale klim, zal de verticale snelheid vanaf ongeveer 12 knoop toenemen terwijl de collectieve in dezelfde stand blijft.

 

Een helikopter is een van de weinige voertuigen die minder vermogen nodig heeft op snelheid te maken. Dit geld tot een bepaalde snelheid. Tot waar de bewegende gassen beginnen toe te nemen dan komt er meer vermogen. Als de helikopter op stijgt dan zal de snelheid toenemen met 12 knopen.

 

De collectieve stand kan nu ook verlaagt worden en de helikopter zal met een zelfde verticale snelheid en minder benodigd vermogen klimmen. De translatie lift kan benut worden wanneer er niet genoeg vermogen beschikbaar is om vanuit een hover (boven de grond hangende toestand) te starten, bijvoorbeeld op grote hoogte of met een hoge nuttige lading. Door middel van een zogenoemde 'running take-off'. Hierbij wordt de helikopter eerst al glijdend over de grond (op het ondersteld of wielen) op snelheid gebracht. Wanneer de helikopter op translatie snelheid is, kan de collectieve stand verhoogt worden en kan er begonnen worden aan de klim. Ook bij de landing is de translatie lift soms merkbaar. De helikopter zal trillen, hierdoor weet de piloot dat de helikopter translatielift verkrijgt en de maximale lift benut wordt.

 

De translate lift kan worden benut waarneer er geen genoeg vermogen. Door middel van een running take-off. Hierbij wordt de helikopter glijdend over de grond op onderstel of op de wielen daar word de helikopter op snelheid gebracht door over de grond te rijden. Als die dan op snelheid is kan hij beginnen met de klim.

 

Low RPM Rotor Stall

 

Dit is een Engelse term voor het fenomeen waarbij het toerental van het hoofdrotor systeem onder een kritische waarde komt en de helikopter uit de lucht valt. De Nederlandse term overtrek is niet hetzelfde fenomeen. Het rotorblad van een helikopter heeft net als de vleugel van een vliegtuig een bepaalde snelheid nodig heeft om liftkracht op te wekken. Een vliegtuig verkrijgt dit door voorwaartse snelheid, een helikopter verkrijgt dit door zijn 'vleugels' rond te laten draaien. Dit gebeurt op een vast toerental, welke varieert per type helikopter. Wanneer dit toerental onder een bepaalde waarde zakt, hebben de rotorbladen te weinig 'voorwaartse snelheid' en kunnen niet genoeg liftkracht opwekken om de helikopter in de lucht te houden. Robinson Helikopters heeft voor hun helikopters bepaald dat het rotor toerental niet onder de 80% mag komen, dit kan ook weer variëren per type helikopter.

 

Low RPM rotor is een Engelse term voor dat de hoofdrotor uitvalt. Het rotorbladen. hebben het zelfde als bij de vleugel van het vliegtuig ze moeten eerst  vaart maken voor dat ze omhoog kunnen. Bij een helikopter doen ze dat door vooruit te rijden en bij de helikopter doen ze dat door de rotor te laten draaien. het rondraaien gebeurt op een vast toerental en dat toerental verschild per helikopter. Als de toerental onder een de snelheid komt dan kunnen ze niet opstijgen.

 

Wanneer het rotor toerental op 80% ligt, ligt het motor toerental ook op 80% en dit betekent dat slechts 80% van het totale vermogen beschikbaar is. Dit is vaak te weinig vermogen om het rotor toerental weer naar een veilige waarde te brengen, waardoor beide toerentallen (rotor en motor) nog verder zullen zakken met mogelijk een dodelijke afloop. Vaak is de rotor volledig tot stilstand gekomen wanneer de helikopter de grond raakt. De meest voorkomende situatie waarbij dit fenomeen optreed is tijdens het opstijgen of landen.

 

Als 80%  van de motor vermogen is te weinig als ze daar niks aan doen dan kan dat dodelijk worden. Als ze er niks aan doen dan stopt de motor. Dit komt heel vaak voor bij het opstijgen en landen.

 

Wanneer er een grote invalshoek wordt gevraagd door middel van de collective en de motor niet genoeg vermogen kan leveren, zullen beide toerentallen dalen. Wanneer hier niet tijdig op gereageerd wordt, door het verlagen van de collective stand, kan het toerental onder de kritische waarde komen. Doordat de liftkracht afneemt zal de helikopter dalen, een natuurlijke reactie van voornamelijk onervaren piloten, is de collective stand vergroten om het dalen te compenseren. Dit verlaagt echter het toerental nog drastischer en de helikopter zal alsmaar sneller dalen en op een bepaald punt recht uit de lucht vallen. Situaties waarbij dit hoofdzakelijk voorkomt, is tijdens de start en landing met eventueel een (te) hoge nuttige lading, autorotaties of de motorstoring daar aan vooraf wanneer er niet tijdig gereageerd wordt.

 

Als er een grote invalshoek moet zijn en dat kan niet door dat de motor geen genoeg vermogen kan leveren. Dan zullen beide toerentallen omlaag. Als er niet op gereageerd op wordt dan wordt de toerental kritiek. Doordat de lift kracht afneemt zal de helikopter dalen als je dan de collective stand vergroten om het dalen tegen te gaan maar dan wordt het toerental nog lager. Als het dan nog doorgaat dan valt de helikopter uit de lucht. Het komt voor met landen en opstijgen.

 

Recirculatie in krappe plaatsen

 

Lucht welke van bovenaf (verticaal) door het rotorblad komt, zal de aerodynamische invalshoek verkleinen. Wanneer de helikopter laag boven de grond hangt, zal een groot gedeelte van de lucht van bovenaf komen en is er dus over het algemeen meer vermogen nodig om de helikopter in de lucht te houden dan in een voorwaartse vlucht, waarbij de lucht horizontaal in het rotorblad komt.

 

als de helikopter laag boven de grond hangt  zal groten deels van de lucht van boven komen en dus is er meer vermogen nodig om de helikopter in de lucht te houden. om de helikopter in de lucht te houden dan in een voorwaartse vlucht, waar bij de lucht horizontaal tegen de rotor bladen aan komt.

 

Normaal gesproken zal de lucht die het rotorblad aan de onderkant verlaat zich verspreiden over de omgeving. Maar wanneer de helikopter zich in een krappe plaats begeeft, bijvoorbeeld tussen gebouwen of tussen bomen, zal de lucht die het rotorblad verlaat omhoog geblazen worden tegen de objecten en het rotorblad van bovenaf weer binnenkomen. Dit zorgt voor meer lucht van bovenaf en hoe langer deze situatie zich voordoet, hoe meer deze recirculerende lucht zich zal versnellen. Naarmate deze recirculerende lucht toeneemt en versneld, zal de aerodynamische invalshoek afnemen. Hierdoor zal er een grotere mechanische invalshoek ingezet moeten worden om in de lucht te blijven.

 

Normaal laat de lucht zich onder de rotor bladen verspreiden door de hele omgeving. Maar waarneer de helikopter zich op een krappe plaats bevind dan zal de lucht omhoog geblazen worden tegen de objecten en het rotorblad van boven af weer binnen komen. Door dat kan  de helikopter in  de problemen komen en om dat tegen te gaan moet er een grotere mechanische invalshoek worden ingezet om in de lucht te blijven.

 

De beste oplossing is om door middel van de collectieve, de mechanische invalshoek te verlagen en de helikopter dichter bij de grond te brengen. Het grootste gevaar schuilt in een object aan één kant van de helikopter. Door recirculatie aan één kant, zal de helikopter zich in de richting van het object gaan bewegen. Wanneer de piloot de helikopter in de tegenoverstelde richting wil bewegen, zal hij meer lift vermogen aan de kant van het object moeten creëren, waarmee de recirculatie toeneemt en de helikopter alleen nog maar sneller richting het object zal bewegen. Ook hier zal eerst de totale mechanische invalshoek hoek verlaagt moeten worden met de collectieve om dichter bij de grond te komen en de recirculatie te verkleinen totdat de helikopter weer onder controle is.

 

Je moet de mechanische invalshoek te verlagen  en de helikopter dicht bij de grond te brengen. Maar er is een probleem als er een object aan de ene kant van de helikopter bevind dan gaat de helikopter richting het object. Als de piloot de andere kant op wil dan moet de lift vermogen omhoog.