Helicóptero: dispositivo, tipos, sistema de controle, finalidade

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

O evento de 13 de janeiro de 1942, quando o helicóptero Sikorsky, destinado a fins militares, foi erguido no ar, pode ser considerado um lançamento completo do primeiro helicóptero do mundo, ainda que militar. O projetista de aeronaves iniciou o desenvolvimento de helicópteros na Rússia pré-revolucionária, continuando-os no exílio nos Estados Unidos. Desde então, muito tempo se passou, o design dos helicópteros sofreu mudanças significativas, mas os objetivos do uso da tecnologia permaneceram os mesmos.

Projeto de helicóptero

Em todos os esquemas de helicópteros, as mesmas partes principais são distinguidas:

• Rotor principal. Gera propulsão e sustentação e controla o helicóptero. Estruturalmente, é composto por lâminas e uma bucha que transmite torque do eixo da caixa de engrenagens principal para as lâminas.
• Parafuso de cauda. O controle direcional de um helicóptero de rotor único compensa o torque reativo do rotor principal. Seu design inclui uma bucha e lâminas presas ao eixo da engrenagem traseira.
• Swashplate. Controla o passo cíclico e coletivo do rotor principal, transmite sinais do circuito de controle para a dobradiça axial do cubo e depois paralâminas.
• Sistema de controle. Os helicópteros são equipados com três sistemas de controle independentes: direcional, longitudinal-transversal e controlando o passo comum da hélice. Esses sistemas incluem alavancas na cabine, mecanismos de gradiente de força, balancins e tração, swashplate e impulsionadores hidráulicos.
• Transmissão. Transmite energia para hélices e auxiliares dos motores. O número e a localização dos motores, bem como o layout do helicóptero determinam o design da transmissão.
• Fuselagem. Os principais componentes do helicóptero estão ligados a ele. Projetado para acomodar passageiros e carga, combustível, equipamentos.
• Asa. Gera sustentação adicional, reduzindo a carga no rotor principal e aumentando a velocidade do helicóptero. As asas também podem acomodar equipamentos, tanques de combustível e nichos para esconder o chassi. Os rotores em helicópteros transversais são apoiados pela asa.
• Plumagem. Fornece equilíbrio, estabilidade e controlabilidade do helicóptero. É dividido em dois tipos - vertical, ou quilha, e horizontal, ou estabilizador.
• Peças de decolagem e pouso de helicóptero. Projetado para estacionar um helicóptero, extinguindo a energia cinética durante o pouso e movimento no solo. Muitos helicópteros têm o trem de pouso recolhido durante o voo.
• Motor de helicóptero. Gera a energia necessária para alimentar os acessórios, acionamento principal e rotores de cauda. A usina combina vários motores com sistemas que garantem sua operação estável em diferentes modos.

Tipos de helicóptero

Os helicópteros são divididos em vários tipos. Cada tipo tem suas próprias características, pontos fortes e fracos.

Helicópteros de rotor único

O tipo mais comum de dispositivo de helicóptero é uma máquina de rotor único com um rotor de cauda. A vantagem deste design está na simplicidade - uma transmissão, um parafuso, operação fácil. Cerca de 8-10% da potência do motor é usado para operar o rotor de cauda enquanto paira no ar, cerca de 3-4% - durante o vôo translacional. O peso relativamente leve e o design simples compensam essas perdas de energia. A desvantagem de tal dispositivo para helicópteros é o perigo que ameaça o pessoal de terra do rotor de cauda.

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O eixo da hélice de tais helicópteros, compensando o torque, é direcionado ao longo do voo. Este design permite que você crie empuxo sem recorrer ao uso de um rotor principal. Isso aumenta sua eficiência, pois não há necessidade de incliná-lo para frente. O parafuso de compensação de torque do rotor principal é colocado de forma a não formar arrasto e aumentar a potência fornecida ao parafuso de compensação.

Helicóptero a jato

O dispositivo deste modelo é uma maneira fácil de resolver o problema de torque. É gerado pelos motores localizados na extremidade das pás, mas não é transmitido pelo eixo. Apenas o momento de atrito dos mancais é transmitido para a fuselagem.

Os motores a jato criam empuxo a jato. Este tipo de rotor tem uma estrutura simples, o que é sua vantagem;entre as desvantagens está o alto consumo de combustível.

Helicóptero coaxial

Dois parafusos de um helicóptero coaxial, localizados um acima do outro e girando em sentidos opostos, amortecem o momento transmitido à fuselagem. O único requisito para os parafusos é o mesmo torque.

Helicópteros coaxiais são inferiores em tamanho aos de rotor único, mas o torque não é compensado pela potência, o que é possível devido ao projeto dos helicópteros.

Helicópteros de rotor transversal

A vantagem de tal helicóptero reside na redução da potência necessária para o movimento para a frente. Isso é especialmente importante em helicópteros multimotores, que devem continuar a se mover na direção horizontal com o motor parado.

A desvantagem de tais máquinas é a alta resistência devido à resistência frontal da estrutura sobre a qual os rotores se apoiam. A racionalização e o downsizing da estrutura aumentam o peso do helicóptero.

O helicóptero de rotor transversal tem uma transmissão mais complexa e dimensões maiores, embora sejam afetadas pelo grau de sobreposição do rotor. Um dos maiores e mais pesados helicópteros deste projeto é o Mi-12.

Helicóptero de rotor dianteiro

Uma fuselagem espaçosa e a capacidade de mudar o centro de gravidade são as vantagens deste projeto de helicóptero. A carga útil é distribuída entre os rotores. A transmissão complicada e seu peso pesado são as principais desvantagens dos helicópteros com transversaislocalização dos parafusos.

A segunda desvantagem é a eficiência reduzida das hélices, pois os jatos de seu trabalho se cruzam. Em voo para frente, a perda de qualidade é reduzida devido ao fato de a hélice traseira estar localizada mais alta que a dianteira. Quantas pás tem um helicóptero deste projeto? O diâmetro da hélice e o número de pás podem variar para melhorar o manuseio e a estabilidade da máquina.

Helicópteros multi-rotores

Projetos de helicópteros multirrotores desenvolvidos por projetistas de aeronaves envolveram a criação de modelos pesados de máquinas. Devido a vários rotores principais, o controle é simplificado, pois o helicóptero pode ser girado em torno de qualquer um dos três eixos aumentando o empuxo de uma determinada hélice. O esquema multi-rotor dos helicópteros pesados permite que você mantenha o diâmetro dos parafusos dentro de certos limites.