4.3 AVTOROTACIJA in H/V DIAGRAM
Avtorotacija je tisti bav-bav, ki se bolj ali manj naredi, ko zgubimo moč motorja. Če nam krakov ne poganja motor, helikopter izgubi vzgon in krepko poljubi tla.
Lahko pa nam krake poganja zračni tok. Sicer izgubimo vzgon, ampak nam s propadanjem helikopterja nabojni zrak ustvari idealne pogoje za ohranjanje vrtljajev, katere pretvorimo v vzgon šele ko je zares potrebno.
Na spodnji sliki bodimo pozorni na smer zračnega toka označenega z rdečo. Ko uvedemo avtorotacijo se smer zračnega toka spremeni, ker rotor več ne zagotavlja vzgona. Posledično pretok skozi rotor, kot če bi pihali v vetrnico, poganja rotor. S spuščanjem in dviganjem kolektiva lahko uravnavamo vrtljaje.
Čarovnija avtorotacije
Zmotno je prepričanje, da mora biti za avtorotacijo negativni nastavni kot. Pri določenih krakih je možno izvesti tudi avtorotacijo z majhnimi, ampak pozitivnimi nastavnimi koti. Nekaj takega je prikazano na spodnji skici.
Dokler je področje kraka, ki poganja vrtenje večje od področja kraka, ki ga zavira, toliko časa bomo vrtljaje vzdrževali ali pa povečevali. To nam bolj kot vse sile pove rezultanta upora in vzgona. Če je nagnjena naprej od navpičnice, poganja rotor, če je nagnjena nazaj ali v navpično lego, zavira gibanje oz. je nevtralna.
Klasična avtorotacija se začne v horizontalnem letu, vsaka se pa zaključi z avtorotacijo iz lebdenja. S 3D helikopterji je sicer mogoče vse, vedno pa bo bistveno samo to, kaki so obrati rotorja. Če so obrati dovolj veliki, lahko pred pristankom naredimo še kako prevračanje in brez težav pristanemo z zadostnimi vrtljaji. Če pa ti padejo pod določeno vrednost, niti nabojni zrak več ne more dvigniti vrtljajev, če jih pa zmanjka pa vemo kako "nežen" bo pristanek. Poleg tega je helikopter pri nižjih obratih precej manj krmarljiv.
Avtorotacija ni rešilni manever le pri izgubi moči motorja, ampak tudi pri težavah z repnim rotorjem. Povprečen modelarski helikopter nima repnih površin s profilom, ki bi zagotavljala potrebno kontra silo momentu glavnega rotorja. Torej, če nam odpove repni rotor (če se repni rotor stakne z gredi ali če poči jermen) ni nobene sile, ki bi kontrirala vrtenju. V takem primeru obstaja rešitev.
Če ugasnemo motor, ni več momenta ki bi nam vrtel helikopter. Ob odpovedi repnega rotorja je ena od rešitev avtorotacija. Sicer izgubimo krmarjenje repa, ampak imamo pa kolektiv in ciklik, kar zadošča za varen pristanek, če je pod helikopterjem primeren teren.
Velikokrat sem slišal, da helikopter v avtorotaciji pada kot kamen. Dejansko preleti kar nekaj razdalje. Razmerje med izgubljeno in preleteno razdaljo je okrog 1:3, 1:4. V primerjavi z letalom je to res "kot kamen", še zdaleč pa to ni neko kruto propadanje.
Seveda ni problem zdramatizirati padanje helikopterja. Več negativnega kolektiva bo padanje pospešilo, po drugi strani pa tudi zagotovilo večjo varnost, saj bodo obrati glavnega rotorja dodobra preskrbljeni.
H/V diagram
H/V diagram (Height / Velocity) je bistven za varno avtorotacijo. Diagram prikazuje razmerje med potrebno višino in hitrostjo za ohranjanje obratov glavnega rotorja ter za izvedbo ključnih manevrov avtorotacije.
Tisti, ki se je učil izvajanja avtorotacij dobro ve, da iz vseh kombinacij višin in hitrosti ni vedno mogoče pristati nadzorovano. Kot smo že nekajkrat omenili je ključnega pomena zadostno število obratov glavnega rotorja, iz katerega v končni fazi avtorotacije izčrpamo vzgon. Diagrami so risani pribljižno in po občutku. Področja katera naj bi se izgibali so označena šrafirano. Območje višjih obratov glavnega rotorja je manjše, predvsem zaradi večjih vrtljajev glavnega rotorja. Kot priča marsikateri
kot ta,
in ta, je z večjimi obrati glavnega rotorja možno narediti vse.
Zakaj imam ta dva področja pa poglejmo na naslednji skici. V
področju A je enostavno premalo višine, kar si bomo pogledali v nadaljevanju, ali pa je višine dovolj in premalo hitrosti. Npr.: na vrhu področja A je točka, iz katere je možno v lebdenju uvesti avtorotacijo, pridobiti hitrost, pri tleh narediti flare in pristati iz lebdenja.
Področje B je bolj zahrbtno, ko letimo nizke prelete z veliko hitrostjo. Takrat imamo na lopaticah kar konkreten vpadni kot, ter posledično velik induciran upor. Iz tega lahko sklepamo, da letimo na veliki večini razpoložljive moči motorja. Večja kot je v danem trenutku moč na krakih, manjša je možnost za varno avtorotacijo, saj obrati rotorja padejo veliko prehitro.
Ker je najnižji del
področja A najbolj dovzeten primer pri učenju, si podrobneje poglejmo tega.
Primer gre za dejanski helikopter
Hurricane 550EP, vzletne mase 2700g ter s 100g karbonskimi kraki. Slednji podatek je pomemben ker, težji in večjega razpona kot so kraki, dalj časa bo vztrajnost vrtenja ohranjala vrtljaje. Pravi kraki so zaradi tega zelo pomembni za učenje avtorotacij.
Na skici je spodnji del
A področja v H/V diagramu za dotični helikopter. Ko rešujemo helikopter pretrdega udarca v mati zemljo je pomemben podatek, koliko bomo imeli obratov na glavnem rotorju pred pristankom.
Postopek:
Izguba moči motorja
-> kolektiv na malo pod sredno vrednost
-> čakamo višino 0,30 m nad tlemi
-> s progresivnim pomikom dodamo kolektiv, da ublažimo padanje in nežno dodatkemo
Tako pristanemo z minimalno vrednostjo 1000 RPM na glavnem rotoru, kar še ravno zagotavlja potreben vzgon za ustavljanje helikopterja. Padec vrtljajev za 600 RPM traja dobro sekundo. Zdi se zelo zelo malo časa,
Pri tem nam lahko zmanjka odločnosti, preleno reagiramo na izgubo moči ali pa narobe ocenimo zmožnost helikopterja ter ugasnemo na preveliki višini. Rezultat bo v vseh primerih enak. Obrati rotorja bodo padli pod 1000 RPM, kar pomeni, da vzgon, ki ga investiramo v krake ne bo dovolj za ustavljanje helikopterja. Dotaknemo trše.
Z večanjem višine bo pristanek vedno trši. Bolj ko pustimo obrate da padejo, bolj bo trd pristanek.
Avtorotacija iz lebdenja se v cilju razlikuje od avtorotacije na primerni višini in hitrosti. Pri avtorotaciji iz lebdenja nam ni cilj ohranjanje vrtljajev rotorja, ampak
izguba čim manj obratov. S tem ko potopimo kolektiv v lebdenju, spet povečamo vpadni kot; sicer v negativno smer, ampak energijo nam kljub temu pobere. Kolektiv le za hip spustimo, čakamo na ustrezno višino, potem pa damo vse kar nam preostane v ustavljanje.
Samo po sebi se pojavlja vprašanje, zakaj sploh v klasični avtorotaciji potrebujemo progresivno hitrost. Poglejmo na primeru:
Lebdimo 20m od tal, kar je več kot dovolj za klasično avtorotacijo.
Motor odpove, uvedemo avtorotacijo iz lebdenja.
Z negativnim kolektivom ohranimo in še malenkost povečamo obrate na rotorju.
To pa ima svoj davek, hitrost propadanja je tako velika, da tudi maksimalni pozitivni kolektiv ne ustavi več propadanja - sledi seveda poljubček zemlje, the hard way.
Torej, povzetek zgodbe.
Progresivna hitrost v avtorotaciji nam omogoča
shrambo energije, ki jo v fleru prenesemo na obrate rotorja.
Progresivna hitrost doda svojo mero pretoka zraka skozi disk rotorja in
zmanjša propadanje helikopterja do te mere, da ga s flerom enostavno ustavimo.
Vir:
sam
zapiski predavanj na FS