Кіріспе

Тікұшақ ұшуында қолданылатын құралдар

Тікұшақтарды басқару жүйесі бақыланатын аэродинамикалық тікұшақ ұшуын жүзеге асыру және сақтау үшін қолданылады. Ұшақтың басқару жүйесіндегі өзгерістер роторға механикалық түрде беріледі, бұл ротордың қанаттарына аэродинамикалық әсер етеді және тікұшақты қажетті бағытта қозғалтады. Алға және артқа (ұсыну) немесе бүйірге (құлау) ие болу үшін басқару элементтері негізгі ротордың қанаттарының шабуыл бұрышын айналу кезінде циклдық түрде өзгертіп, циклдің әртүрлі нүктелерінде әртүрлі көтеру күшін жасайды. Жалпы көтеру күшін арттыру немесе азайту үшін басқару элементтері барлық қанаттардың бірдей мөлшерде бір уақытта шабуыл бұрышын өзгертеді, нәтижесінде көтерілу, түсу, үдеу және тежелу болады. Типик тікұшақта үш басқару кірісі бар: циклдық таяқша, ұжымдық тұтқа және антимомент педальдері. Тікұшақтың күрделілігіне байланысты циклдық және ұжымдық араластыру блогымен, механикалық немесе гидравликалық құрылғымен байланыстырылуы мүмкін, ол екеуінен де кіріс деректерін біріктіріп, содан кейін "аралас" кірісті басқару беттеріне жіберіп, қажетті нәтижеге жетеді. Кішкентай тікұшақтарда ротордың айналу жылдамдығын сақтау үшін қолмен газды басқару да басқару құралы ретінде қарастырылуы мүмкін. Governor-лар (жылдамдық реттегіштері) ұшқыштың тікұшақтың негізгі роторларындағы ұжымдық қимылды басқаруға көмектеседі, бұл тұрақты және дәл ұшуды қамтамасыз етеді.

Циклдік

Циклдік басқару, көбінесе циклдік таяқ немесе жай ғана циклдік деп аталады, көптеген тікұшақтардағы тұрақты қанатты ұшақтың басқару таяғына ұқсас. Циклдік таяқ әдетте әрбір ұшқыштың алдыңғы орындығының астынан көтеріледі. Robinson R22 тікұшағында екі орындықтың арасында орналасқан орталық бағанаға қосылған "тете" типтес циклдік конструкциясы бар. Сымдық басқару жүйесі бар тікұшақтарда циклдік стильдегі басқару құралын ұшқыштың орындығының жанына орнатуға болады. Циклдік басқару тікұшақтың қозғалыс бағытын өзгерту үшін негізгі роторды басқаруға қолданылады. Тұру кезінде циклдік басқару тікұшақтың алға, артқа және бүйірлеме бағытта қозғалуын қамтамасыз етеді. Алға қарай ұшу кезінде циклдік басқарудың әрекеттері ұшу жолындағы өзгерістерге алып келеді, бұл тұрақты қанатты ұшақтың ұшуына ұқсас; солға немесе оңға бұру әрекеттері тікұшақты қалаған бағытта бұрылуға мәжбүр етеді, ал алға және артқа бұру әрекеттері тікұшақтың көтерілу бұрышын өзгертеді, нәтижесінде биіктік өзгерісі (көтерілу немесе түсу) болады. Бұл басқару циклдік деп аталады, өйткені ол циклдағы орнына қарай әрбір негізгі ротордың жапырағының механикалық бұрыш немесе қауырсын бұрышын тәуелсіз түрде өзгертеді. Бұрыш солай өзгертіледі, әрбір жапырақ циклдің бірдей нүктесінен өткенде бірдей шағылысу бұрышына ие болады, сол нүктеде жапырақтан туындайтын көтеру күшін өзгертеді және әрбір жапырақ өзінің шағылысу бұрышын өзгертеді, яғни, сол нүктеден өткенде бірінен соң бірі ұзын осі бойынша сәл айналады. Егер бұл нүкте тікелей алдыда болса, жапырақтың бұрышы сол бағытта қысқа ғана уақытқа артады. Сондықтан, егер ұшқыш циклдік басқаруды алға итерсе, ротор дискісі алға еңкейеді және тікұшақ тікелей алға тартылады. Егер ұшқыш циклдік басқаруды оңға итерсе, ротор дискісі оңға еңкейеді. Кез келген ротор жүйесінде басқару элементтері бұрылыс нүктесінде өзгерісті енгізген кезде және ротор жапырағының қалаған өзгерісі болатын нүкте арасында кешігу болады. Бұл айырмашылық фазалық кешігуге байланысты, оны көбінесе гироскопиялық прецессиямен шатастырады. Ротор – бұл тербеліс заңдарына бағынатын тербелістік жүйе, бұл ротор жүйесіне байланысты гироскоптың мінез-құлқына ұқсауы мүмкін.

Ұжымдық

Ұшқыш орындығының сол жағында ұшқыштың биіктік басқару тұтқасы орналасқан. Онда кездейсоқ қозғалысты болдырмау үшін реттелетін үйкеліс тежегіші бар. Биіктік басқару тұтқасы барлық бас ротордың қанаттарының қисаю бұрышын бірдей (яғни, бір уақытта) өзгертеді және олардың айналу циклындағы орнына тәуелсіз. Сондықтан, егер биіктік басқару тұтқасын қолданса, барлық қанаттар бірдей өзгеріп, нәтижесінде вертолет ротордан алынған жалпы көтеру күшін арттырады немесе азайтады. Жазық ұшу кезінде бұл көтерілуге немесе төмен түсуге әкеледі, ал тікұшақ алға қарай еңкейтілгенде жалпы көтеру күшінің артуы жылдамдықты және біршама көтерілуді қамтамасыз етеді. Егер тікұшақта қуат жетіспесе, ұшқыш ротордың айналуын сақтап тұру үшін биіктік басқару тұтқасын реттей алады, бұл жерге қонуға және салыстырмалы түрде жұмсақ қону жасауға жеткілікті көтеру күшін береді. Boeing CH 47 Chinook тікұшағында биіктік басқару тұтқасы жылдамдық басқару деп аталады, бірақ оның мақсаты бірдей – екі ротор жүйесін басқару және дифференциалды биіктік басқаруды қолдану.

Газолдық

Вертолет роторлары белгілі бір айналу жылдамдығында жұмыс істеу үшін жасалған. Газ педалі қозғалтқыштың қуатын басқарады, ол ротормен беріліс арқылы байланысады. Газ педалінің орнатылуы ротордың жылдамдығын ұшу үшін жеткілікті көтергіштік беретін шекте ұстап тұруға қажетті қозғалтқыш қуатын сақтауға тиіс. Көптеген тікұшақтарда газды басқару – ұжымдық басқаруға орнатылған бір немесе екі мотоцикл стиліндегі бұрылатын тұтқа (мотоциклдегі газ тұтқасынан кері айналады), ал кейбір көп қозғалтқышты тікұшақтарда қуаттық рычагтар болады. Көптеген поршеньді қозғалтқыштармен жұмыс істейтін тікұшақтарда ұшқыш ротордың жылдамдығын сақтау үшін газды басқарады. Турбиналық қозғалтқыштармен жабдықталған тікұшақтар және кейбір поршеньді тікұшақтар ротордың жылдамдығын сақтау үшін регуляторларды немесе басқа да электромеханикалық басқару жүйелерін пайдаланады, бұл ұшқышты осы міндеттен босатады. (Көбінесе регулятордың істен шығуына байланысты қолмен басқару мүмкіндігі де қарастырылған.)

Торкқа қарсы педальдар

Анти-момент педальдері ұшақтағы руль педальдерімен бірдей жерде орналасқан және ұқсас мақсатқа қызмет етеді – олар ұшақтың мұрны көрсету бағытын басқарады. Педальді белгілі бір бағытта басқанда, артқы ротордың қанаттарының бұрышы өзгереді, соның салдарынан артқы ротордың итеру күші артады немесе азаяды, ал ұшақтың мұрны басқан педаль бағытында бұрылады.

+Тікұшақтың басқару құралдары мен әсерлері

Атауы | Тікелей басқару | Негізгі әсер | Екінші әсер | Алға қарай ұшуда қолданылады | Тұру кезінде қолданылады
---|---|---|---|---|---
Циклдық (ұзын бойлық) | Алдыңғы және артқы қозғалыс арқылы негізгі ротор қанаттарының бұрышын өзгертеді | Негізгі ротор дискісін алға және артқа бұру | Мұрынды төмен немесе жоғары бұру | Алға/артқа жылдамдықты реттеу және ролмен бұрылуды басқару | Алға/артқа қозғалу
Циклдық (көлденең) | Оң және солға қозғалыс арқылы негізгі ротор қанаттарының бұрышын өзгертеді | Негізгі ротор дискісін оңға және солға бұру | Рол жасау | Жаққа қарай қозғалу | Қабырға бойымен қозғалу
Ұжымдық | Ротордың негізгі қанаттарының шапшаңдық бұрышын өзгертеді | Барлық негізгі ротор қанаттарының бұрышын теңдей түрде өзгерту, ұшақтың жоғары/төмен қарай қозғалуын қамтамасыз етеді | Моментті арттыру/азайту. Кейбір тікұшақтарда газды басқару ұжымдық таяқтың бөлігі болып табылады | Ротор қанаттарының бұрышын реттеу арқылы қуатты реттеу | Сыртқы биіктікті/тік жылдамдықты реттеу
Анти-момент педальдері | Артқы ротор қанаттарына ұжымдық шапшаңдық беру | Тікпелі айналу жылдамдығы | Моментті және қозғалтқыштың айналу жылдамдығын арттыру/азайту (ұжымдыққа қарағанда аз) | Сыртқы сырғанау бұрышын реттеу | Тікпелі жылдамдықты/бағытты басқару

Ұшу шарттары

Тікұшақтың үш негізгі ұшу режимі бар: тоқтау тұру, алға қарай ұшу және авторотация.

Үстіне сүйреңіз

Кейбір ұшқыштар тікұшақпен ұшудың ең қиын бөлігі – тоқтаулы ұшу деп санайды. Тікұшақтар көбінесе динамикалық тұрақсыздыққа бейім болғандықтан, белгілі бір қалыптан ауытқулар ұшқыш араласпаса өздігінен түзетілмейді. Сондықтан, ұшқыш тікұшақты қажетті орналасқан жерде және биіктікте ұстап тұру үшін үнемі басқару элементтерін қолданып, түзетулер жасауы тиіс. Тоқтаулы ұшу кезінде ұшқыш басқару элементтерін былай пайдаланады: циклдық руль көлденең жазықтықтағы қозғалысты (мысалы, алға, артқа және бүйірге қарай) жою үшін қолданылады; ұжымдық руль қажетті биіктікті сақтау үшін қолданылады; ал құйрық роторының (немесе қарсы моментті тежейтін жүйенің) педальдары тікұшақтың бағытын басқару үшін қолданылады. Осы басқару элементтерінің өзара байланысы ұшуды үйренуді қиындатады, себебі көбінесе бір басқару элементін түзету үшін қалған екеуін де реттеу қажет болады, сондықтан ұшқышқа тегіс ұшу үшін басқару элементтерінің үйлесімділігін жақсы білу қажет.

Алға қарай ұшу

Алға қарай ұшқанда, тікұшақтың басқару құралдары, қанатты ұшақтың басқару құралдары сияқты жұмыс істейді. Циклды алға жылжытқанда, тікұшақтың мұрыны төмен қарай иіліп, биіктігі төмендеп, жылдамдығы артады. Циклды артқа жылжытқанда, мұрын жоғары көтеріліп, тікұшақ баяулап, биіктігіне көтеріледі. Ұжымдық басқаруды (қуатты) арттырып, жылдамдықты тұрақты ұстаса, тікұшақ көтеріледі, ал Ұжымдық басқаруды (қуатты) азайту тікұшақтың төмен түсуіне себеп болады. Осы екі әрекетті үйлестіру, яғни Ұжымдық басқаруды төмендетіп, циклды артқа жылжыту немесе Ұжымдық басқаруды көтеріп, циклды алға жылжыту, биіктікті сақтап тұрып, жылдамдық өзгерісіне әкеледі. Педальдар тікұшақта да, ұшақта да бірдей функцияны атқарады – теңгерімді ұшуды қамтамасыз етеді. Бұл, бұрылыс және қисайту индикаторындағы шарды ортаға келтіру үшін қажетті бағытта педальды басқанда жүзеге асырылады. Тікұшақтың алға қарай ұшуының шектеулері, қанатты ұшақтан өзгеше. Қанатты ұшақтағы ең жоғары жылдамдық, ұшақ корпусының көтере алатын күшімен шектеледі, ал тікұшақта – ротордың айналу жылдамдығымен және әрбір қанатқа тиетін әуе ағынының жылдамдығымен шектеледі. Тұрақты айналу кезінде, ротордың әрбір қанаты бірдей жылдамдықпен қозғалады. Ал алға қарай ұшу кезінде, ротордың бірі қарсы ағынға қарай, ал екіншісі одан алыстап қозғалады. Белгілі бір жылдамдықтарда, бұл қауіпті жағдай тудыруы мүмкін, яғни артқа шегінген қанат тоқталып, ұшудың тұрақсыздығына әкелуі мүмкін.

Дифференциалды ауытқуды басқару

Екі көлденең орналасқан роторы бар тікұшақтарда, пилоттың стандартты басқару сигналдарына жауап ретінде екі ротордың керісінше әрекет етуі жиі қажет болады. Коаксиалды роторлары бар тікұшақтар (мысалы, Камов Ка-50) екі роторды да бір мачтаға орнатады, бірі екіншісінің үстінде концентрлі жетек біліктерінде қарама-қарсы бағытта айналады. Олар ортақ осьте қарама-қарсы айналып, тікұшақтың бұрылу бағытына қарай айналатын ротордың ұжымдық бұрышын арттырып, екінші ротордың ұжымдық бұрышын бірден азайту арқылы айналу моментінің тепе-теңдігін бұзады. Тандемді роторлы тікұшақтар (мысалы, Boeing CH-47 Chinook) да екі роторды қарама-қарсы бағытта айналдырады, егер бұл бір ұшақ корпусының екі бөлек нүктесінен жасалса, онда бұл қарсы айналу деп аталады. Бірақ роторлар мұрын және құйрықтағы мачталар арқылы бөлек жетек біліктерінде орналасқан. Бұл конфигурация тікұшақтың жалпы бейімділігін өзгерту үшін дифференциалдық ұжымдық бұрышты пайдаланады. Пилот циклді алға жылжытып, мұрынды төмен түсіріп, жылдамдық алғанда, тікұшақ алдыңғы ротордың ұжымдық бұрышын азайтып, артқы ротордың ұжымдық бұрышын пропорционалды түрде арттырады, осылайша екі ұшты ортақ массалық центрінің айналасында бұрады. Жақшалық бұрылыстар дифференциалдық циклдік бұрышпен жасалады, алдыңғы ротор циклдік бұрышты қалаған бағытта өзгертеді, ал артқы роторға кері бұрыш қолданылады, бұл тікұшақты орталық нүктесінен қайта бұрады. Керісінше, синхроптерлер және көлденең орналасқан роторлы қарсы айналатын тікұшақтар (мысалы, Bell/Boeing V-22 tiltrotor) екі үлкен көлденең ротор жиынтығын қабырғаларымен біріктіріп орнатады және тікұшақтың иілуіне әсер ету үшін дифференциалдық ұжымдық бұрышты пайдаланады. Тандемді роторлар сияқты, дифференциалдық циклдік бұрыш жақшалық осі бойынша қозғалысты басқару үшін қолданылады.