Wyobraź sobie helikopter zawieszony nieruchomo w powietrzu. To, co widzisz, to wynik precyzyjnej równowagi sił. W tym artykule przyjrzymy się, jak to się dzieje. Opiszemy stan helikoptera kiedy zatrzymuje się w powietrzu.
Czym jest zawis?
Zawis to stan lotu, w którym helikopter utrzymuje stałą pozycję w powietrzu. Nie porusza się ani w przód, ani w tył, ani na boki, ani w górę, ani w dół. Wygląda to tak, jakby helikopter zawisł w bezruchu, stąd nazwa.
Osiągnięcie zawisu wymaga dużej kontroli i precyzji ze strony pilota. Musi on stale korygować ustawienie wirnika głównego i ogonowego. Celem jest zrównoważenie wszystkich sił działających na helikopter.
Siły działające na helikopter w zawisie
Kiedy helikopter zawisa, działają na niego cztery podstawowe siły. Są to siła nośna, ciężar, opór powietrza i ciąg wirnika ogonowego. Zrozumienie tych sił jest kluczowe do zrozumienia, jak helikopter utrzymuje się w powietrzu.
Siła nośna
Siła nośna to siła skierowana w górę. Powstaje dzięki ruchowi łopat wirnika głównego. Wirujące łopaty odchylają powietrze w dół, a zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona, powietrze odchyla łopaty w górę. To właśnie ta siła przeciwstawia się sile ciężkości i unosi helikopter.
W zawisie siła nośna musi być równa sile ciężkości. Tylko wtedy helikopter utrzyma stałą wysokość. Zwiększenie siły nośnej spowoduje wznoszenie, a zmniejszenie – opadanie.
Ciężar
Ciężar to siła, z jaką Ziemia przyciąga helikopter. Jest skierowana w dół i zależy od masy helikoptera. Im cięższy helikopter, tym większa siła ciężkości.
Aby helikopter mógł zawisnąć, siła nośna musi zrównoważyć ciężar. Pilot kontroluje siłę nośną, aby utrzymać helikopter na stałej wysokości.
Opór powietrza
Opór powietrza to siła, która przeciwstawia się ruchowi helikoptera w powietrzu. Składa się z dwóch głównych elementów: oporu czołowego i oporu indukowanego. Opór czołowy wynika z kształtu helikoptera i jego oporu względem przepływającego powietrza. Opór indukowany powstaje w wyniku generowania siły nośnej przez wirnik.
W zawisie opór powietrza jest stosunkowo niewielki w porównaniu z innymi siłami. Jednak pilot musi go uwzględnić, szczególnie w wietrznych warunkach. Silny wiatr może znacząco zwiększyć opór powietrza i utrudnić utrzymanie zawisu.
Ciąg wirnika ogonowego
Wirnik główny, obracając się, generuje moment obrotowy. Ten moment obrotowy dąży do obrócenia kadłuba helikoptera w kierunku przeciwnym do obrotu wirnika głównego. Wirnik ogonowy generuje ciąg, który przeciwdziała temu momentowi obrotowemu. Dzięki temu helikopter utrzymuje kierunek.
W zawisie ciąg wirnika ogonowego musi być dokładnie dostosowany do momentu obrotowego wirnika głównego. Zbyt duży ciąg spowoduje obrót helikoptera w jedną stronę, a zbyt mały – w drugą. Pilot kontroluje ciąg wirnika ogonowego za pomocą pedałów.
Kontrola zawisu
Utrzymanie helikoptera w zawisie wymaga ciągłej korekcji. Pilot używa drążka sterowego (cyklicznego), przepustnicy (kolektywnego) i pedałów. Te elementy sterujące pozwalają pilotowi kontrolować siłę nośną, ciąg wirnika ogonowego i ogólne ustawienie helikoptera.
Drążek sterowy kontroluje cykliczną zmianę kąta natarcia łopat wirnika głównego. Pozwala to na pochylenie tarczy wirnika i kontrolowanie ruchu helikoptera w płaszczyźnie poziomej. Przepustnica kontroluje kolektywną zmianę kąta natarcia wszystkich łopat wirnika głównego jednocześnie. Pozwala to na regulację siły nośnej i kontrolę wysokości. Pedały kontrolują ciąg wirnika ogonowego i pozwalają na obrót helikoptera wokół osi pionowej.
Czynniki wpływające na zawis
Na utrzymanie zawisu wpływa wiele czynników. Należą do nich warunki atmosferyczne, masa helikoptera i umiejętności pilota. Wysoka temperatura i duża wysokość zmniejszają gęstość powietrza, co utrudnia generowanie siły nośnej. Wzrost masy helikoptera wymaga większej siły nośnej. Umiejętności pilota mają kluczowe znaczenie dla utrzymania precyzyjnej kontroli nad helikopterem.
Zastosowania zawisu
Zawis jest niezbędny w wielu sytuacjach. Umożliwia lądowanie w trudno dostępnych miejscach, takich jak dachy budynków lub platformy wiertnicze. Umożliwia prowadzenie akcji ratunkowych, obserwacji i fotografii lotniczej. Jest kluczowy w operacjach wojskowych, takich jak transport żołnierzy i sprzętu.
Podsumowując, stan zawisu to precyzyjna równowaga sił. Pilot musi stale monitorować i korygować ustawienie helikoptera, aby utrzymać go nieruchomo w powietrzu. Umiejętność zawisu jest fundamentalną umiejętnością każdego pilota helikoptera.
