K tomu, aby vrtulník mohl vůbec letět, je potřeba silných motorů, hnací ústrojí a nosnou soustavu (hlavní rotor), který svým tahem “dostane” vrtulník do vzduchu. Aerodynamika vrtulníku je podstatně složitější, než je tomu třeba u běžného letounu. 

 

Pozn. Vrtulník Mi-171Š má pětilistý hlavní rotor (průměr 21.3 metrů) a třílistý vyrovnávací rotor (průměr 3.908 metrů). Hlavní rotor je roztáčen dvěma turbo-hřídelovými motory TV3-117VM s regulovaným výkonem až 3900HP (koňských sil).Vrtulník Mi-35 má pětilistý hlavní rotor (průměr 17.3 metrů) a třílistý vyrovnávací rotor (průměr 3.908 metrů). Hlavní rotor je roztáčen dvěma turbo-hřídelovými motory TV3-117VMA o výkonu 4400HP (koňských sil).

Pomocí složité regulace (regulace =  systém mechanických a elektronických systémů , které mají za úkol udržovat nastavené otáčky rotoru během letu) se na rotoru udržují konstantní otáčky. Regulace automaticky udržuje dané otáčky tím, že mění výkon obou motorů, i když je rotor různě zatěžován. U motorů najdeme ještě synchronizaci, která zajišťuje to, že otáčky (a tedy i výkony) obou motorů jsou vzájemně koordinovány a jsou víceméně stejné.

Pozn.Hlavní rotor vrtulníku Mi-17/171Š se otáčí rychlostí přibližně 192 otáček za minutu, tedy 3.2 krát za sekundu. U vrtulníku Mi-35/24 je rychlost otáčení hlavního rotoru nastavena na 240 otáček za minutu (4.0 krát za sekundu).

Listy rotorů mají vyhřívané části, aby byl vrtulník schopen operovat i v podmínkách možné tvorby námrazy a odolávat jejím nepříznivým účinkům. Díky tomu může vrtulník Mi-17/171Š i Mi-35/24 letět například v oblačnosti, nebo při záporných teplotách… Vznik námrazy na listech rotorů má negativní vliv na letové vlastnosti vrtulníku, které v nejhorších případech mohou skončit až katastrofou. 

 

NOSNÝ ROTOR (NR)

Nosný rotor je určen k vytváření vztlaku a tahu, potřebných k letu vrtulníku. Pomocí nosného rotoru je prostřednictvím automatu cykliky vrtulník řízen vzhledem ke své podélné a příčné ose. NR je pětilistý a hlava NR je upevněna na hřídel hlavního reduktoru. Hlavní části hlavního rotoru jsou hlava rotoru, automat cykliky, listů a tlumiče torzních kmitů. Rotor se otáčí rychlostí 192 otáček za minutu, tedy 3.2 krát za vteřinu.

Hlava rotoru / rotorová hlava

Hlava rotoru je konstrukční část rotoru, která je nasazena na hřídeli hlavního reduktoru a je určena k otáčení listů, k přejímání a k přenášení aerodynamických sil, vytvářejících se na nosném rotoru, na trup. Listy jsou s tělesem hlavy spojeny vztlakovými čepy (vodorovnými – umožní mávání listů), odporovými čepy(svislými – umožní kývání listů) a osovými čepy (zachycuje odstředivé síly) určenými k změně úhlu nastavení listů pomocí kolektivního a cyklického řízení.

Listy rotoru

Listy nosného rotoru vytváří vztlak potřebný pro let vrtulníku. List je voštino – nosníkové dělené konstrukce. Jeden list váží 135 kg a měří 10.2 metrů. List je jak geometricky tak lineárně nesymetrický. Listy jsou ukotveny k hlavě nosného rotoru pomocí dvou čepů, které umožňují v určitém rozsahu kývání a mávání listů. To má význam z hlediska aerodynamiky celého vrtulníku.

Automat cykliky

Mechanizmus, který umožňuje měnit úhly nastavení listů nosného rotoru a tedy velikost a směr výsledných aerodynamických sil nosného rotoru. Velikost se mění prostřednictvím změny celkového úhlu náběhu nosného rotoru, tedy změna nastavení se u všech listů provede stejně. Směr výslednice je měněn pomocí příslušného sklonu rovin otáčení talíře tohoto automatu. To znamená, že v průběhu jednoho cyklu se mění úhel nastavení každého listu v závislosti na jejich azimutální poloze.

Autor: Oleg Pylypchuk

Tlumič torzních kmitů celého rotoru

Nejviditelnější částí tlumiče je pět žlutých krytů nad rotorovou hlavou. Uvnitř každého pouzdra je závaží, které je otočně uloženo na koncích ramen. Osy otáčení závaží jsou rovnoběžné s osou otáčení nosného rotoru. Ramena spojují závaží s rotorovou hlavou. Závaží při vibrování rotorové hlavy kmitají s opačnou fází, tím ruší původní vibrace rotoru.

VYROVNÁVACÍ ROTOR

Vyrovnává reakční moment a umožňuje směrové řízení vrtulníku, je trojlistý, tažný. Vyrovnávací rotor najdete na vlevo na ocasním nosníku. (ve směru letu) Hlava s listy je upevněna na přírubě koncového reduktoru, na levé straně ocasního nosníku. Je poháněn od hlavního reduktoru přes hřídel transmise, vložený a koncový reduktor. Změna úhlu nastavení se provádí pomocí nožního řízení z pilotní kabiny. Hlavní části vyrovnávacího rotoru jsou: hlava vyrovnávacího rotoru, listy, mechanizmus nastavení listů, k systému ovládání patří omezovač výchylky SPUU-52, který dle hustoty vnějšího vzduchu omezuje hodnotu maximálního nastavení úhlu náběhu listů vyrovnávacího rotoru.

Pozn. Vyrovnávací rotor vrtulníku Mi-17/171 I Mi-35/24 se otáčí rychlostí 1120 otáček za minutu. Tedy skoro 20x za vteřinu.

Hmotnost hlavy vyrovnávacího rotoru je přes 120 kg a hmotnost jednoho listu přes 13 kilogramů. Vyrovnávací rotor má 3 listy.

ŘÍZENÍ VRTULNÍKU

Vrtulník se ovládá ve všech třech osách změnou velikosti a směru síly tahu nosného rotoru a změnou velikosti síly tahu vyrovnávací vrtule.

Podélné a příčné řízení ovládá pilot nakláněním páky cykliky (řídící páky). Tím se mění náklon talíře cyklicky a vyvolává cyklickou změnu nastavení tahu listů nosného rotoru v různých azimutech. Následkem toho se mění i směr působení síly tahu nosného rotoru.

Směrové řízení se ovládá pedály, jejich vyšlápnutí způsobí změnu celkového nastavení úhlu náběhu listů ocasní vrtule, a tím i jejího tahu.

Síla tahu nosného rotoru se ovládá pákou kolektivu, kterou se nastavuje celková změna úhlu náběhu (stoupání) všech listů nosného rotoru a současně pomocí regulace motorů také nutný pracovní režim motoru.

 

AERODYNAMIKA ROTORU

Autor: Oleg Pylypchuk

Toto video  ukazuje síly a momenty, které působí na listy a rotorovou hlavu vrtulníku. Rotor vrtulníku Mi-17/171 se otáčí rychlostí 192 otáček za minutu, tedy 3.2 krát za sekundu. Má průměr 21.3 metrů. Obvodová rychlost koncového oblouku má rychlost 21 m/s, tedy 770 km/h (při některých manévrech – přechodových režimech až 830 km/h)! Při dopředném letu maximální rychlostí (250 km/h) mají konce listů rotoru vůči vzduchu  relativní rychlost až 1020 km/h! Pro porovnání rychlost zvuku u hladiny moře je 1224 km/h….

Vrtulník Mi-24 má hlavní rotor dlouhý jenom 17.3 metrů, tedy o 2 metry kratší listy než Mi-17/171. Rychlost otáčení hlavního rotoru je nastavena na 240 otáček za minutu (4 krát za sekundu). Větší rychlost otáčení umožňuje vrtulníku Mi-24 lepší manévrovatelnost během letu. Při maximální rychlosti vrtulníku Mi-24 (300 km/h) je relativní obvodová rychlost nabíhajícího listu 1080 km/h. 

Jen pro ilustraci, na čepy listů rotoru působí při rotaci odstředivá síla až 8000 kg!

 

Leave a comment

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *