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Helicóptero

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Informações de fundo

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Um departamento de polícia Helicóptero Bell 206
A Agência Espanhola de Segurança Marítima AW139SAR resgate de helicóptero

Um helicóptero (ou helicóptero, helicóptero ou whirlybird) é um tipo de rotorcraft em que elevador e de impulso são fornecidos pela rotores. Isso permite que o helicóptero para decolar e pousar verticalmente, para pairar, e para voar para a frente, para trás, e lateralmente. Estes atributos permitem que helicópteros para ser utilizado em áreas congestionadas ou isolado onde aeronaves de asa fixa normalmente não seriam capazes de decolar ou pousar. A capacidade de pairar de forma eficiente por longos períodos de tempo permite que um helicóptero para realizar tarefas que as aeronaves de asa fixa e de outras formas de decolagem vertical e pouso de aeronaves não pode executar.

A palavra de helicóptero é uma adaptação do hélicoptère francês, cunhado por Gustave de Ponton d'Amecourt em 1861, que se origina a partir do grego hélice / helik- (ἕλιξ) = "torcido, curvo" e pteron (πτερόν) = "asa".

Helicópteros foram desenvolvidos e construídos durante o primeiro meio século de vôo, com o Focke-Wulf Fw 61 sendo o primeiro helicóptero operacional em 1936. Alguns helicópteros atingiram produção limitada, mas não foi até 1942 que um helicóptero projetado por Igor Sikorsky atingiu em grande escala produção, com 131 aeronaves construídas. Embora a maioria dos modelos anteriores utilizaram mais de um rotor principal, é o único rotor principal com antitorque configuração do rotor da cauda, que se tornou a configuração helicóptero mais comum. Tandem helicópteros rotor também estão em uso generalizado, devido à sua maior capacidade de carga útil. Helicópteros Quadrotor e outros tipos de multicopter têm sido desenvolvidos para aplicações especializadas.

História

As primeiras referências para vôo vertical vieram da China. Desde por volta de 400 aC, chineses crianças jogaram com bambu brinquedos que voam, eo século dC quarta- taoísta livro Baopuzi (抱朴子 "Mestre que Abraça Simplicidade") descreve supostamente algumas das ideias inerentes às aeronaves de asa rotativa:

" Alguém perguntou ao mestre sobre os princípios da montagem de alturas perigosas e viajar para o vasto inane. O Mestre disse: "Alguns fizeram voar carros com madeira da parte interna da árvore de jujuba, utilizando-couro de boi [correias] fixada para voltar lâminas de modo a configurar a máquina em movimento. " "
"parafuso aéreo" de da Vinci

Não era até o início da década de 1480, quando Leonardo da Vinci criou um projeto para uma máquina que poderia ser descrito como um "parafuso aéreo", que qualquer avanço registrado foi feito no sentido de vôo vertical. Suas notas sugeriu que ele construiu modelos pequenos voadores, mas não houve indicações de qualquer disposição para parar o rotor de fazer a rotação de artesanato. Como o conhecimento científico aumentou e tornou-se mais aceito, os homens continuaram a perseguir a idéia de voo vertical. Muitos desses modelos e máquinas mais tarde iria se parecer mais com o antigo topo bambu voar com asas giratórias, em vez de parafuso de Da Vinci.

Prototype criado por M. Lomonosov, 1754

Em julho de 1754, Mikhail Lomonosov demonstrou um pequeno rotor em tandem para a Academia Russa de Ciências. Ele foi alimentado por uma mola e sugerido como um método para levantar meteorológicos instrumentos. Em 1783, Christian de Launoy, e sua mecânico, Bienvenu, feito um modelo com um par de rotores em rotação contrária, usando o peru penas de voo como pás do rotor, e em 1784, demonstrou-se que o Academia Francesa de Ciências. Sir George Cayley, influenciada por uma fascinação de infância com a parte superior do vôo chinês, cresceu para desenvolver um modelo de penas, semelhante à Launoy e Bienvenu, mas alimentado por bandas de borracha. Até o final do século, ele havia progredido para o uso de folhas de estanho para pás de rotor e molas para poder. Seus escritos sobre suas experiências e modelos se tornaria influente em futuras pioneiros da aviação. Alphonse Penaud viria a desenvolver coaxiais modelo rotor de helicóptero brinquedos em 1870, também alimentado por bandas de borracha. Um desses brinquedos, dado como um presente por seu pai, iria inspirar os irmãos Wright para perseguir o sonho de voo.

Em 1861, a palavra "helicóptero" foi cunhado por Gustave de Ponton d'Amecourt, um inventor francês que demonstrou um modelo pequeno, de vapor. Embora comemorado como um uso inovador de um novo metal, alumínio, o modelo nunca mais levantou do chão. Contribuição linguística da D'Amecourt sobreviveria para eventualmente descrever o vôo vertical que ele tinha imaginado. O poder de vapor era popular com outros inventores também. Em 1878, o italiano Veículo não tripulado de Enrico Forlanini que também foi alimentado por um motor a vapor, foi o primeiro de seu tipo que subiu a uma altura de 12 metros (40 pés), onde pairou por cerca de 20 segundos após a decolagem vertical. Design caracterizado rotores contra-rotação a vapor de Emmanuel Dieuaide alimentado através de um tubo flexível a partir de uma caldeira no chão.

Em 1885, Thomas Edison foi dado US $ 1,000 por James Gordon Bennett, Jr., para conduzir experimentos para o desenvolvimento de vôo. Edison construiu um helicóptero e usou o papel para um ticker estoque para criar guncotton, com a qual ele tentou ligar um motor de combustão interna. O helicóptero foi danificado por explosões e um de seus trabalhadores foi gravemente queimado. Edison informou que levaria um motor com uma proporção de 3-4 libras por cavalo-vapor produzido para ser bem sucedido, baseado em seus experimentos. Ján Bahýľ, uma Inventor Eslovaca, adaptou o motor de combustão interna para alimentar seu modelo de helicóptero que atingiu uma altura de 0,5 metros (1,6 pés) em 1901. Em 5 de maio de 1905, seu helicóptero chegou a quatro metros (13 pés) de altitude e voou por mais de 1.500 metros (4.900 pés). Em 1908, Edison patenteou o seu próprio projeto para um helicóptero movido por um motor a gasolina com kites de caixa ligados a um mastro por cabos para um rotor, mas nunca voou.

Primeiros voos

O helicóptero de Paul Cornu em 1907

Em 1906, dois irmãos franceses, Jacques e Louis Breguet, começou a experimentar com aerofólios para helicópteros e em 1907, esses experimentos resultou na No.1 Gyroplane. Embora haja alguma incerteza sobre as datas, em algum momento entre 14 de agosto e 29 de Setembro de 1907, o Gyroplane No. 1 ergueu seu piloto para o ar cerca de dois pés (0,6 m) para um minuto. No entanto, o Gyroplane No. 1 provou ser extremamente instável e requeria um homem em cada canto da estrutura do avião para segurá-la firme. Por esta razão, os voos do Gyroplane No. 1 são considerados para ser o primeiro vôo tripulado de um helicóptero, mas não um vôo livre ou untethered.

Nesse mesmo ano, companheiro inventor francês Paul Cornu projetou e construiu uma Cornu helicóptero que usou dois de 20 pés (6 m) rotores contra-rotativos accionados por um 24 hp (18 kW) Motor Antoinette. Em 13 de novembro de 1907, ele levantou seu inventor de 1 pé (0,3 m) e permaneceu no ar por 20 segundos. Mesmo que esse voo não ultrapassar o vôo do Gyroplane No. 1, foi relatado para ser o primeiro vôo verdadeiramente livre com um piloto. Helicóptero Cornu iria completar mais alguns vôos e atingir uma altura de cerca de 6,5 pés (2 m), mas mostrou-se instável e foi abandonado.

O inventor dinamarquês Jacob Ellehammer construiu o Ellehammer helicóptero em 1912. Ela consistia de uma estrutura equipada com dois discos de contra-rotação, cada um dos quais foi equipado com seis palhetas em torno da sua circunferência. Após uma série de testes internos, a aeronave foi demonstrada ao ar livre e fez uma série de livres descolagens. As experiências com o helicóptero continuou até setembro de 1916, quando se desviado durante a descolagem, destruindo seus rotores.

Desenvolvimento precoce

No início de 1920, o argentino Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio, enquanto trabalhava na Europa, demonstrou uma das primeiras aplicações bem sucedidas de passo cíclico. Coaxial, contra-rotação, rotores biplano poderia ser transportado para aumentar ciclicamente e diminuir o elevador que eles produziram. O cubo do rotor também pode ser inclinado para a frente de alguns graus, permitindo que a aeronave para avançar sem uma hélice separado para empurrar ou puxar. Pateras-Pescara também foi capaz de demonstrar o princípio da autorotation. Em janeiro de 1924, de Pescara helicóptero No. 1 foi testado, mas foi encontrado fraca potência e não conseguia levantar seu próprio peso. O governo britânico financiou mais pesquisas por Pescara que resultou em helicóptero No. 3, alimentado por um motor radial de 250 cv que podia voar por até dez minutos.

Oehmichen N ° 2, 1923

Em 14 de abril de 1924 o francês Etienne Oehmichen definir o primeiro recorde mundial helicóptero reconhecido pelo Fédération Aéronautique Internationale (FAI), que voa seu quadrotor helicóptero 360 metros (1.181 pés). Em 18 de abril de 1924, Pescara bater o recorde de Oemichen, voando para uma distância de 736 metros (quase uma meia milha) em 4 minutos e 11 segundos (cerca de 8 mph, a 13 km / h), a manutenção de uma altura de seis pés (1,8 metros) . Em 4 de Maio, Oehmichen definir o primeiro com 1 km de circuito fechado de vôo de helicóptero em 7 minutos 40 segundos com sua máquina No. 2.

Nos EUA, George de Bothezat construiu o quadrotor De Bothezat helicóptero para os Estados Unidos Army Air Serviço mas o Exército cancelou o programa em 1924, ea aeronave foi desfeito.

Albert von Baumhauer Gillis, um engenheiro aeronáutico holandês, começou a estudar desenho de asas rotativas em 1923. Seu primeiro protótipo "voou" ("pulou" e pairou na realidade) em 24 de Setembro de 1925, com o holandês Exército-Ar braço Capitão Floris Albert van Heijst no controles. Os controles que Captain camionete Heijst utilizados foram invenções de Von Baumhauer, o cíclico e coletivo. As patentes foram concedidas a von Baumhauer para seus controles cíclicos e coletivas pelo ministério britânico da aviação em 31 de Janeiro de 1927, sob o número 265.272 patente.

Arthur M. Young, inventor americano, começou a trabalhar em helicópteros modelo em 1928 por meio de motores elétricos em foco convertidos para dirigir a cabeça do rotor. Jovem inventou a barra estabilizadora e patenteou-o pouco depois. Um amigo em comum apresentou Young para Lawrence Dale, que uma vez ver o seu trabalho lhe pediu para se juntar à empresa Bell Aircraft. Quando jovem chegou na Bell assinou sua patente mais e começou a trabalhar no helicóptero. Seu orçamento foi de US $ 250.000 para construir dois helicópteros de trabalho. Em apenas seis meses eles completaram o primeiro de Bell Modelo 1, o que gerou o Sino 30, posteriormente sucedida pela Bell 47.

Em 1928, o engenheiro de aviação húngaro Oszkár asboth construído um protótipo de helicóptero que decolou e pousou, pelo menos, 182 vezes, com uma duração de voo única máxima de 53 minutos.

Em 1930, o engenheiro italiano Corradino D'Ascanio construiu sua D'AT3, um helicóptero coaxial. Sua relativamente grande máquina tinha dois, de duas lâminas, rotores contra-rotativos. Controle foi conseguido através de asas auxiliares ou servo-guias sobre os bordos de fuga das pás, um conceito que foi adotado mais tarde por outros designers de helicóptero, incluindo Bleeker e Kaman. Três pequenas hélices montadas na fuselagem foram usadas para arremesso adicional, rolo, e controle de guinada. O D'AT3 realizada recordes de velocidade e altitude FAI modestos para a época, incluindo altitude (18 m ou 59 pés), duração (8 minutos 45 segundos) e distância percorrida (1.078 m ou 3.540 pés).

Na União Soviética, Boris N. Yuriev e Alexei M. Cheremukhin, dois engenheiros aeronáuticos trabalhando no Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut (TsAGI, russo : Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), Inglês: Instituto Central Aerohydrodynamic), construído e voou a TsAGI 1-EA helicóptero único rotor, que utilizou uma estrutura aberta tubulação, um quatro rotor principal lâmina, e twin sets de 1,8 metros (6 pés) de diâmetro rotores anti-torque: um conjunto de dois no nariz e um conjunto de dois na cauda. Alimentado por duas M-2 usinas, up-classificado cópias do Gnome monosoupape motor radial rotativa da I Guerra Mundial, a TsAGI 1-EA fez vários voos de altitude baixas de sucesso. Até 14 de Agosto de 1932, Cheremukhin conseguiu obter o 1-EA até uma altitude não oficial de 605 metros (1.985 pés), realização anterior quebra d'Ascanio. Como a União Soviética não era ainda membro da FAI, no entanto, o recorde de Cheremukhin permaneceu não reconhecida.

Nicolas Florine, um engenheiro russo, construiu a primeira máquina em tandem duplo rotor para realizar um vôo livre. Ele voou em Sint-Genesius-Rode, no Laboratoire Aérotechnique de Belgique (agora von Karman Institute) em abril de 1933, e alcançou uma altitude de seis metros (20 pés) e uma resistência de oito minutos. Florine escolheu uma configuração de co-rotação, porque a estabilidade giroscópica dos rotores não cancelar. Por conseguinte, os rotores tinham que ser ligeiramente inclinada em sentidos opostos para conter o torque. Usando rotores hingeless e co-rotação também minimizou a tensão no casco. Na época, ele era um dos helicópteros mais estáveis da existência.

O Bréguet-Dorand Gyroplane Laboratoire foi construído em 1933. Era um helicóptero coaxial, contra-rotação. Depois de muitos testes em solo e um acidente, ele primeiro tomou o vôo em 26 de Junho de 1935. Dentro de um curto espaço de tempo, a aeronave estava batendo recordes com piloto Maurice Claisse nos controles. Em 14 de dezembro de 1935, ele estabeleceu um recorde para o vôo em circuito fechado, com um diâmetro de 500 metros (1600 pés). No ano seguinte, em 26 de Setembro de 1936, Claisse estabeleceu um recorde altura de 158 metros (520 pés). E, finalmente, em 24 de Novembro de 1936, ele estabeleceu um recorde de duração de voo de uma hora, dois minutos e 5 segundos ao longo de um 44 km (27 mi) em circuito fechado de 44,7 quilômetros por hora (27,8 mph). A aeronave foi destruída em 1943 por um Aliado ataque aéreo no Aeroporto de Villacoublay.

Autogiro

Pitcairn PCA-2 autogiro, construído em os EUA sob licença para o Cierva Autogiro Company.

Juan de la Cierva iniciou a construção de aeronaves na Espanha já em 1912; em 1919 ele começou a considerar o uso de um rotor para gerar sustentação em baixa velocidade, e eliminar o risco de stall. Para alcançar este objectivo, utilizou a capacidade de elevação de um rotor autorotate, através do qual com uma definição de campo adequado, um rotor irá continuar a rodar sem accionamento mecânico, sustentado pelo equilíbrio das forças de elevação e arrasto que actuam sobre as lâminas de torque. Este fenómeno foi já conhecido, e estava disponível como um recurso de segurança para permitir a descida controlada em caso de falha do motor. Com autogiro de la Cierva, o rotor foi desenhada através do ar por meio de convencional hélice, com o resultado que o rotor gerado sustentação suficiente para sustentar o nível de vôo, escalada e descida.

Antes isso poderia ser conseguido de forma satisfatória, de la Cierva experimentou várias falhas associadas principalmente com o movimento de rolamento desequilibrado gerado durante a tentativa de decolagem, devido a dissimetria de elevador entre as lâminas que avançavam e recuavam. Esta grande dificuldade foi resolvido pela introdução de charneira agitar. Em 1923, primeiro autogiro sucesso de De la Cierva foi levado em Espanha pelo tenente Gomez Spencer. Esse trabalho pioneiro foi realizado na Espanha, terra natal de de la Cierva. Em 1925, ele trouxe seu C.6 para a Inglaterra e demonstrou-se que o Air Ministério em Farnborough, Hampshire. Esta máquina teve um quatro rotor lâmina com dobradiças batendo, mas invocado controles convencionais de avião para inclinação, rotação e guinada. Foi baseada em uma Avro 504K fuselagem, a rotação inicial do rotor foi conseguida pelo rápido desenrolar de uma corda passada em torno pára nos lados de baixo das lâminas.

A demonstração Farnborough foi um grande sucesso, e resultou em um convite para continuar o trabalho no Reino Unido . Como resultado direto, e com a ajuda do industrial escocês James G Weir, o Cierva Autogiro Companhia foi formada no ano seguinte. Desde o início de la Cierva concentraram-se no projeto e na fabricação de sistemas de rotor, contando com outros fabricantes de aeronaves estabelecido para produzir as células, predominantemente a AV Roe Company.

Avro-construído C.8 foi um aperfeiçoamento da C.6, com o mais potente 180 cv Lynx motor radial, e vários C.8s foram construídos. O arrasto incorporada C.8R dobradiças, devido à lâmina batendo movimento causando tensões profundas alta pá no plano rotor de rotação; Nesta modificação, no entanto, resultou em outros problemas, tais como ressonância do solo para o qual os amortecedores de charneira de arrasto foram montados.

A resolução destes problemas fundamentais do rotor aberto o caminho para melhorias progressivas; confiança construído rapidamente, e depois de vários vôos cross country de um C.8L4 foi inscrito para 1928 Reis Copa Air Race. Embora forçado a se retirar, o C.8L4 posteriormente completou uma turnê 4,800 km (3,000 mi) das Ilhas Britânicas. Mais tarde nesse ano ele voou de Londres a Paris , estendendo a turnê para incluir Berlim , Bruxelas e Amesterdão , tornando-se assim a primeira aeronave de asa rotativa para cruzar o Canal Inglês .

Um grande problema com o autogiro estava dirigindo o rotor antes da decolagem. Vários métodos foram tentadas para além do sistema de corda enrolada, o que poderia levar a velocidade do rotor de 50% do requerido, altura em que o movimento ao longo do solo, para atingir a velocidade de vôo era necessário, enquanto que a inclinação do rotor para estabelecer auto-rotação.

Uma outra abordagem foi a de inclinar o estabilizador de cauda para desviar-se através do motor de sopro do rotor. A solução mais aceitável finalmente foi conseguido com o C.19 Mk.4, que foi produzido em algumas quantidades; um accionamento directo a partir do motor para o rotor foi ajustada, por meio do qual o rotor pode ser acelerado até a velocidade. O sistema foi então desembraiados antes da corrida de descolagem.

Como autogiros de la Cierva do alcançaram o sucesso e aceitação, outros começaram a seguir e com eles veio outra inovação. O mais importante foi o desenvolvimento do controle do rotor direto através da variação passo cíclico, alcançado inicialmente pela inclinação do cubo do rotor e, posteriormente, pelo engenheiro austro-britânica Raoul Hafner, através da aplicação de um mecanismo de aranha que actuou directamente em cada pá do rotor. O autogiro controle direto primeira produção foi o C.30, produzida em quantidade por Avro, Liore et Olivier, e Focke-Wulf.

O modelo de produção, chamado de C.30A por Avro, foi construído sob licença na Grã-Bretanha, França e Alemanha e foi semelhante ao C.30P. A principal alteração foi um aumento adicional na esteira da carroceria com strutting revisto, a perna superior tendo um joelho pronunciado com órtese fio. Houve adicional preparando para o leme horizontal e tanto um como o fin realizadas pequenas superfícies aparamento móveis. Cada licenciado usado construído nacionalmente motores e usado nomes ligeiramente diferentes. Ao todo, 143 C.30s de produção foram construídas, tornando-o de longe o autogiro pré-guerra mais numerosos.

Entre 1933 e 1936, de la Cierva utilizado um C.30A (G-ACWF) para aperfeiçoar sua última contribuição para o desenvolvimento autogiro antes de sua morte em um Douglas DC-2 (asa fixa) acidente no final de 1936. Para permitir que a aeronave para decolar sem viagens solo para a frente, ele produziu o "AutoDynamic" cabeça do rotor, o que permitiu o rotor a ser girada pelo motor da maneira habitual, mas a mais elevada do que a decolagem rpm a incidência rotor zero e, em seguida, para chegar a passo positivo operacional de repente o suficiente para saltar cerca de 20 pés (6 m) para cima.

Através da criação de seus autogiros, Cierva estabeleceu o entendimento fundamental da dinâmica do rotor e controle, que era aplicável a todas as aeronaves de asas rotativas, e levou para o helicóptero moderno.

Nascimento de uma indústria

Igor Sikorsky e primeiro helicóptero produzido em massa do mundo, o Sikorsky R-4, 1944
Primeiro serviço de correio aéreo por helicóptero em Los Angeles, 1947

Heinrich Focke-Wulf Focke no tinha sido licenciada para produzir o Cierva C.30 autogiro de 1933; Focke foi inspirado para projetar primeiro helicóptero prático do mundo, o Focke-Wulf Fw 61, que voou pela primeira vez em 26 de junho de 1936. O Fw 61 quebrou todos os recordes mundiais de helicóptero em 1937, demonstrando uma envelope de vôo que tinha sido anteriormente só alcançado pelo autogiro. Alemanha nazista iria usar helicópteros em pequenas quantidades durante a Segunda Guerra Mundial para observação, transporte e evacuação médica. O Flettner Fl 282 Kolibri synchropter foi usada na região do Mediterrâneo, enquanto o Focke Achgelis Fa 223 Drache foi usado na Europa. Extensa bombardeio pela Forças aliadas impediu a Alemanha de produzir quaisquer helicópteros em grandes quantidades durante a guerra.

Nos Estados Unidos, o engenheiro nascido na Rússia Igor Sikorsky e W. Lawrence LePage estavam competindo para produzir primeiro helicóptero do exército dos EUA. Antes da guerra, LePage tinha recebido a direitos de patente para desenvolver helicópteros modelado após o Fw 61, e construiu o XR-1. Enquanto isso, Sikorsky tinha resolvido em um design mais simples rotor único, o VS-300, que acabou por ser o primeiro projeto de levantamento de rotor de helicóptero única prática ea melhor-sucedido uma vez que o TsAGI Soviética 1-EA voado quase uma década antes. Depois de experimentar com configurações para contrariar o torque produzido pelo único rotor principal, ele se estabeleceu em um único rotor, menor montado no tailboom.

Desenvolvido a partir do VS-300, de Sikorsky R-4 tornou-se o primeiro helicóptero de produção em massa em grande escala com uma ordem de produção para 100 aeronaves. O R-4 foi o único helicóptero Aliado a ver serviço na Segunda Guerra Mundial, principalmente sendo usado para resgate na Birmânia e no Alasca, e outras áreas com terreno áspero. A produção total chegaria a 131 helicópteros antes do R-4 foi substituído por outros helicópteros Sikorsky como a R-5 e R-6. Ao todo, Sikorsky iria produzir mais de 400 helicópteros antes do final da Segunda Guerra Mundial.

Como LePage e Sikorsky estavam construindo seus helicópteros para os militares, Bell Aircraft contratado Arthur Young para ajudar a construir um helicóptero usando de duas lâminas projeto oscilando rotor de Young que usou uma barra estabilizadora ponderada colocado em um ângulo de 90 ° para as pás do rotor. A subsequente Modelo 30 do helicóptero mostrou simplicidade do design e facilidade de uso. O modelo 30 foi desenvolvido no Bell 47, que se tornou o primeiro helicóptero certificado para uso civil nos Estados Unidos. Produzido em vários países, a Bell 47 ficaria como o helicóptero modelo mais popular por quase 30 anos.

Idade Turbine

Em 1951, a pedido de seus contatos no Departamento da Marinha, Charles Kaman modificou sua K-225 synchropter com um novo tipo de motor, o motor de turbina. Esta adaptação do motor de turbina fornecida uma grande quantidade de energia para o helicóptero com uma penalidade de peso menor do que motores de pistão, com seus blocos de motores pesados e componentes auxiliares. Em 11 de dezembro 1951, o Kaman K-225 tornou-se o primeiro helicóptero de turbina do mundo. Dois anos mais tarde, em 26 de Março 1954, uma Marinha HTK-1 modificado, outro helicóptero Kaman, tornou-se o primeiro helicóptero gêmeo-turbina para voar. No entanto, era o Sud Aviation Alouette II que se tornaria o primeiro helicóptero a ser produzido com um motor de turbina.

Helicópteros confiáveis capazes de vôo estável do pairo foram desenvolvidos décadas após aviões de asa fixa. Esta é em grande parte devido às exigências de densidade de potência maior motor do que aviões de asa fixa. As melhorias nos combustíveis e nos motores durante a primeira metade do século 20 eram um fator crítico no desenvolvimento do helicóptero. A disponibilidade de leve motores de turbina na segunda metade do século 20 levou ao desenvolvimento de helicópteros maior, mais rápido e de maior desempenho. Enquanto helicópteros menores e menos caros ainda usam motores de pistão, os motores de turbina são a central energética preferida para helicópteros hoje.

Usos

Devido às características de funcionamento do helicóptero a sua capacidade de decolar e pousar verticalmente, e pairam por longos períodos de tempo, bem como propriedades de manipulação da aeronave sob baixa condições-lo de velocidade do ar foi escolhida para realizar tarefas que antes não eram possíveis com outras aeronaves, ou estavam tempo ou para realizar no terreno intensivos em trabalho. Hoje, usos helicóptero incluem o transporte de pessoas e carga, os usos militares, construção, combate a incêndios, busca e salvamento, turismo, transporte médico e observação aérea, entre outros.

Um helicóptero usado para transportar cargas ligadas a cabos longos ou slings é chamado de guindaste aéreo. Guindastes aéreos são usados para colocar equipamentos pesados, como torres de transmissão de rádio e grandes unidades de ar condicionado, nos topos de prédios altos, ou quando um item deve ser levantado em uma área remota, como uma torre de rádio em relevo no topo de uma colina ou montanha. Helicópteros são usados como guindastes aéreos na indústria madeireira para levantar árvores fora do terreno onde os veículos não podem viajar e onde as preocupações ambientais proibir a construção de estradas. Estas operações são referidas como do longline devido à, linha de funda única longa usada para transportar a carga.

O grande escala operação mais não único combate helicóptero na história foi a operação de gestão de desastres após o desastre nuclear de Chernobyl de 1986 . Centenas de pilotos estavam envolvidos em lançamento aéreo e missões de observação, fazendo dezenas de surtidas por dia durante vários meses.

Helitack é a utilização de helicópteros para combate incêndios florestais. Os helicópteros são usados para combate a incêndios aéreo (ou bombardeamento de água) e pode ser equipado com tanques ou transporte helibuckets. Helibuckets, como o balde de Bambi, geralmente são preenchidos por submersão o balde em lagos, rios, reservatórios ou tanques portáteis. Reservatórios adaptados para helicópteros estão cheios de uma mangueira, enquanto o helicóptero está no solo ou a água é sugada de lagos ou reservatórios através de um snorkel que pendura como o helicóptero paira sobre a fonte de água. Helitack helicópteros também são usados para entregar bombeiros, que rapel até as áreas de difícil acesso, e para reabastecer os bombeiros. Helicópteros de combate a incêndios comuns incluem variantes do Sino 205 e o Erickson S-64 Aircrane helitanker.

Helicópteros são usados como ambulâncias aéreas para assistência médica de emergência em situações em que um ambulância não pode facilmente ou rapidamente chegar ao local, ou não pode transportar o paciente para um centro médico a tempo. Helicópteros também são usados quando um paciente necessita de ser transportado entre as instalações médicas e transporte do ar é o método mais prático para a segurança do paciente. Helicópteros ambulância aérea são equipados para fornecer tratamento médico a um paciente durante o vôo. A utilização de helicópteros, ambulâncias ar é muitas vezes referida como MEDEVAC, e os pacientes são referidos como sendo "via aérea", ou "medevaced".

Os departamentos de polícia e outras agências de aplicação da lei usar helicópteros para perseguir os suspeitos. Desde helicópteros pode conseguir uma vista aérea única, são muitas vezes utilizados em conjunto com a polícia no terreno para informar sobre os locais e os movimentos dos suspeitos. Eles são montados muitas vezes com iluminação e equipamento de detecção de calor para atividades noturnas.

As forças militares uso helicópteros de ataque para realizar ataques aéreos contra alvos terrestres. Esses helicópteros são montados com lançadores de mísseis e miniguns. Helicópteros de transporte são usados para tropas de ferry e suprimentos, onde a falta de um pista faria o transporte via aeronaves de asa fixa impossível. A utilização de helicópteros de transporte para entrega tropas como uma força de ataque sobre um objectivo é referido como Air Assault. Sistemas Aéreos Não Tripulados (UAS) sistemas de helicópteros de tamanhos variados estão sendo desenvolvidas por empresas para militar reconhecimento e deveres de vigilância. As forças navais também usam helicópteros equipados com mergulhando sonar para guerra anti-submarina, uma vez que podem operar a partir de navios de pequeno porte.

Óleo helicópteros companhias charter para mover trabalhadores e peças rapidamente para locais de perfuração remotos localizados para o mar ou em locais remotos. A velocidade sobre barcos faz o alto custo operacional dos helicópteros rentável para garantir que plataformas de petróleo continue a fluir. Várias empresas se especializam nesse tipo de operação.

Outros usos de helicópteros incluem, mas não estão limitados a:

Características de design

Anatomia básica de um helicóptero

Sistema de rotor

O sistema de rotor, ou mais simplesmente rotor, é a parte rotativa de um helicóptero que gera elevador. Um sistema de rotor pode ser montado horizontalmente, como rotores principais são, fornecendo elevador na vertical, ou pode ser montado na vertical, tal como um rotor de cauda, para fornecer o elevador horizontal, como empurrado para neutralizar efeitos de torque. O rotor é constituído por um mastro, cubo e do rotor lâminas.

Um sistema de rotor oscilando

O mastro é uma haste de metal cilíndrica, que se estende para cima a partir e é accionada através da transmissão. No topo do mastro é o ponto de fixação para as lâminas do rotor chamado o cubo. As pás do rotor são, em seguida, ligado ao cubo por um número de métodos diferentes. Sistemas de rotor principal são classificados de acordo com a forma como as pás do rotor principal são ligados e se mover em relação ao cubo do rotor principal. Há três classificações básicas: hingeless, totalmente articuladas, e oscilando, embora alguns sistemas de rotor modernos usam uma combinação de engenharia destes tipos.

Recursos anti-torque

MD Helicopters 520N NOTAR

A maioria dos helicópteros têm um único rotor principal, mas o torque criado como o motor gira o rotor faz com que o corpo do helicóptero para rodar no sentido oposto ao rotor. Para eliminar este efeito, algum tipo de controlo anti-binário deve ser usado.

O projeto que Igor Sikorsky resolvida por seu VS-300 foi uma menor rotor de cauda. O rotor de cauda empurra ou puxa contra a cauda para contrariar o efeito do binário, e tornou-se a configuração mais comum para a concepção helicóptero.

Alguns helicópteros utilizar controlos anti-torque alternativos em vez do rotor da cauda, como o ventilador de dutos (chamado Fenestron ou FANTAIL), e NOTAR. NOTAR fornece antitorque semelhante à maneira como uma asa desenvolve elevador, através da utilização de um Efeito Coanda sobre a tailboom.

Boeing CH-47 Chinook é o helicóptero rotor duplo mais comum implantado hoje

A utilização de dois ou mais rotores horizontais que giram em direcções opostas uma outra configuração usada para contrariar os efeitos de torque na aeronave sem depender de um rotor de cauda anti-torque. Isto permite que a potência normalmente necessária para accionar o rotor de cauda para ser aplicado aos principais rotores, aumentando a capacidade de elevação da aeronave. Principalmente, existem três configurações comuns que utilizam o efeito de contra-rotação para beneficiar o helicóptero. Rotores em tandem com dois rotores são montados um atrás do outro. Rotores coaxiais são dois rotores que estão montadas uma sobre a outra com o mesmo eixo. Rotores de engreno mútuo são dois rotores que são montados perto um do outro num ângulo suficiente para permitir que os rotores para engrenam por cima da aeronave. Rotores transversais é outra configuração encontrado no tiltrotors e alguns helicópteros anteriores, em que o par de rotores são montados em cada extremidade das asas ou estruturas estabilizador. Quadrocopters consulte usar principalmente como modelo de aeronave. Modelos de jacto de ponta de rotor para permitir a empurrar-se através do ar, e evitar a geração de binário.

Motores

O número, tamanho e tipo de motor (es) usado em um helicóptero determina o tamanho, a função e a capacidade de que a concepção de helicóptero. Os primeiros motores de helicópteros eram dispositivos mecânicos simples, tais como bandas de borracha ou cones, que relegou o tamanho de helicópteros para brinquedos e pequenos modelos. Por meio século antes do primeiro vôo de avião, motores a vapor foram usadas para transmitir o desenvolvimento da compreensão da aerodinâmica do helicóptero, mas a potência limitada não permitia vôo tripulado. A introdução do motor de combustão interna, no final do século 19 tornou-se o divisor de águas para o desenvolvimento do helicóptero como motores começou a ser desenvolvido e produzido que eram poderosos o suficiente para permitir helicópteros capazes de levantar os seres humanos.

Os primeiros desenhos de helicóptero utilizado motores custom-built ou motores rotativos projetados para aviões, mas estes foram logo substituídos por motores de automóveis mais potentes e motores radiais. O, fator mais limitante único de desenvolvimento do helicóptero durante a primeira metade do século 20 foi que a quantidade de energia produzida por um motor não foi capaz de superar o peso do motor em voo vertical. Este foi superado em helicópteros sucesso precoce através dos motores de menores disponíveis. Quando o compacto motor plano foi desenvolvido, a indústria de helicóptero encontrado um motor mais leve facilmente adaptado para pequenos helicópteros, embora motores radiais continuou a ser usado para helicópteros maiores.

Motores de turbina revolucionou a indústria da aviação, eo motor de turbina finalmente deu helicópteros um motor com uma grande quantidade de energia e um baixo peso pena. Turboshafts também são mais confiáveis ​​do que os motores de pistão, especialmente quando se produzem os altos níveis sustentados de energia requeridas por um helicóptero. O motor de turbina era capaz de ser dimensionada para o tamanho do helicóptero ser concebido, de modo que todos mas o mais leve dos modelos de helicópteros são movidos por motores de turbina hoje.

Reactores especiais desenvolvidas para accionar o rotor a partir das pontas do rotor são referidos como jactos de ponta. Dica jatos alimentado por um compressor remoto são referidos jatos de ponta como frias, enquanto que aqueles alimentados por escape de combustão são referidos jatos de ponta como quentes. Um exemplo de um helicóptero jato frio é o Sud-Ouest Djinn, e um exemplo do helicóptero jato dica quente é a YH-32 Hornet.

Alguns helicópteros rádio-controlados e menor, do tipo helicóptero veículos aéreos não tripulados, uso motores elétricos. Helicópteros rádio-controlados também podem ter motores de pistão que utilizam outros do que a gasolina, os combustíveis, tais como nitrometano. Alguns motores de turbina comumente utilizados em helicópteros também pode usar biodiesel em vez de combustível de jato.

Há também helicópteros de tração humana.

Comandos de voo

Cockpit de umAlouette III

Um helicóptero tem quatro entradas de controle de vôo. Estes são o cíclico, o coletivo, os pedais anti-torque, eo acelerador. O controle cíclico geralmente está localizado entre as pernas do piloto e é comumente chamado de vara cíclico ou apenas cíclica . Na maioria dos helicópteros, o cíclico é semelhante a um joystick. No entanto, o Robinson R22 e R44 Robinson tem um bar exclusivo sistema de controle cíclico oscilando e alguns helicópteros têm um controle cíclico que desce para o cockpit de sobrecarga.

O controlo é chamado o cíclico porque altera a inclinação das pás do rotor ciclicamente. O resultado é inclinar o disco de rotor num determinado sentido, resultando em que o helicóptero se mover nesse sentido. Se o piloto empurra a frente cíclico, o disco rotor inclina para a frente, eo rotor produz um impulso na direção de avanço. Se o piloto empurra o cíclico para o lado, o disco de rotor que se inclina para o lado e produz impulso nessa direcção, fazendo com que o helicóptero a pairar lateralmente.

O controle de pitch coletivo ou colectiva está localizado no lado esquerdo do banco do piloto com um controle de fricção ajustável para evitar o movimento acidental. O colectiva muda o ângulo de passo de todas as pás do rotor principal em conjunto (isto é, todos ao mesmo tempo) e de forma independente da sua posição. Portanto, se uma entrada colectiva é feita, todas as lâminas de mudar de forma igual, e o resultado é o helicóptero aumentando ou diminuindo em altitude.

Os pedais anti-torque estão localizados na mesma posição que os pedais do leme em uma aeronave de asa fixa, e servir a um propósito semelhante, ou seja, para controlar a direção em que o nariz da aeronave é apontado. Aplicação do pedal numa dada direcção muda o passo das pás do rotor de cauda, ​​aumentando ou reduzindo o impulso produzido pelo rotor da cauda e fazendo com que o nariz de guinada na direcção do pedal aplicada. Os pedais mudar mecanicamente o passo do rotor de cauda, ​​que altera a quantidade de empuxo produzido.

Rotores do helicóptero são projetados para operar em uma estreita faixa de RPM. O regulador de pressão controla a energia produzida pelo motor, que está ligado ao rotor de uma relação de transmissão fixa. O objectivo do regulador de pressão é a de manter a potência do motor suficiente para manter a rotação do rotor dentro dos limites admissíveis, de modo que o rotor produz sustentação suficiente para o voo. Em helicópteros monomotores, o controle de aceleração é um estilo de motocicleta aperto de torção montado no controle coletivo, enquanto helicópteros dual-motor tem uma alavanca de potência para cada motor.

A Swashplate transmite os comandos do piloto para as pás do rotor principal para rotores articulados.

Vôo

Há três condições de voo de base para um helicóptero: pairar, frentevoo ea transição entre os dois.

Helicóptero pairando sobre barco em exercício de resgate
Flutuar
Pairando é a parte mais desafiadora de um helicóptero. Isto porque um helicóptero gera o seu próprio ar rajadas enquanto em um passe, o qual actua contra as superfícies da fuselagem e de controlo de voo. O resultado final é entradas de controlo constantes e correcções pelo piloto para manter o helicóptero onde ele é obrigado a ser. Apesar da complexidade da tarefa, as entradas de controle em um hover são simples. O cíclico é usada para eliminar deriva no plano horizontal, que é para controlar a frente e para trás, para a direita e para a esquerda. O colectivo é utilizado para manter a altitude. Os pedais são usados ​​para controlar a direcção do nariz ou posição. É a interação desses controles que faz pairar tão difícil, uma vez que um ajuste em qualquer controle requer um ajustamento dos outros dois, criando um ciclo de correção constante.
Transição do pairo de transmitir voo
Como um helicóptero se move de foco para encaminhar voo ele entra em um estado chamado de sustentação translacional, que fornece o elevador extra sem poder crescente. Este estado, mais tipicamente, ocorre quando a velocidade do ar atinge aproximadamente 16-24 nós, e pode ser necessária para um helicóptero para obter voo.
Voo para a frente
Em fuga em frente controles de vôo de um helicóptero se comportar mais como as de uma aeronave de asa fixa. Deslocando a frente cíclico fará com que o nariz de arremesso para baixo, com um consequente aumento da velocidade do ar e perda de altitude. Cíclica ré fará com que o nariz para lançar-se, retardando o helicóptero e fazendo-a subir. Aumentar coletiva (poder), mantendo uma velocidade constante irá induzir uma subida ao diminuir coletiva causará uma descida. Coordenar estas duas entradas, uma queda de mais cíclico frente cíclico ou até coletiva coletivo mais a ré, resultará em mudanças de velocidade, mantendo uma altitude constante. Os pedais têm a mesma função, tanto um helicóptero e um avião de asa fixa, para manter o voo equilibrada. Isto é feito através da aplicação de um pedal de entrada em qualquer sentido é necessário para o centro da esfera no indicador de voltas e banco.

Segurança

Limitações

HAL Dhruv realizando acrobacias durante oRoyal International Air Tattoo em 2008.
Royal Australian Navyhelicópteros Esquilo durante uma exibição no Melbourne Grand Prix 2008

A principal limitação do helicóptero é a sua baixa velocidade. Há várias razões para um helicóptero não pode voar tão rápido quanto um avião de asa fixa. Quando o helicóptero paira, as pontas exteriores do curso do rotor a uma velocidade determinada pelo comprimento da lâmina e a rotação. Em um helicóptero em movimento, no entanto, a velocidade das lâminas em relação ao ar depende da velocidade do helicóptero, bem como sobre a sua velocidade de rotação. A velocidade no ar da pá do rotor está avançando muito mais elevada do que a do próprio helicóptero. É possível que esta lâmina para exceder a velocidade do som, e, assim, produzir um aumento do arrasto e vastamente vibração. (Ver onda arrasto.)

Uma vez que a lâmina de avanço tem maior velocidade do ar do que a lâmina de recuar e gera uma dissimetria do elevador, as lâminas do rotor são concebidos para "flap" - elevador e torção de tal modo que as abas das lâminas avançando-se e desenvolve um menor ângulo de ataque. Por outro lado, as abas de lâmina recuando para baixo, desenvolve um maior ângulo de ataque, e gera mais sustentação. Em altas velocidades, a força sobre os rotores é tal que eles "flap" excessivamente e a lâmina pode recuar chegar demasiado elevado e um ângulo de bloqueio. Por esta razão, o cofre máximo de velocidade no ar para a frente de um helicóptero é dada uma classificação de design chamado V NE , Velocity, nunca exceda . Além disso, é possível que o helicóptero para voar a uma velocidade aerodinâmica, onde uma quantidade excessiva de esta pára em retirada, o que resulta em alta vibração, pitch -up, and roll na lâmina retirada.

Durante os anos finais dos designers do século 20 começou a trabalhar na redução de ruído helicóptero. Comunidades urbanas, muitas vezes expressou grande antipatia de aviões ruidosos, ea polícia e helicópteros pesados ​​de passageiros podem ser impopular. As reformulações seguiu o encerramento de alguns helipontos da cidade e ação do governo para restringir rotas de voo em parques nacionais e outros locais de beleza natural.

Helicópteros também vibrar; um helicóptero não ajustada pode facilmente vibrar tanto que vai agitar-se à parte. Para reduzir a vibração, todos os helicópteros têm ajustes de rotor para altura e peso. Altura da lâmina é ajustado mudando o passo da lâmina. O peso é ajustado através da adição ou remoção de pesos na cabeça do rotor e / ou as tampas de extremidade da lâmina. A maioria também tem amortecedores de altura e arremesso de vibração. Alguns também usam sistemas de medição mecânicos para detectar e contra vibração. Normalmente, o sistema de feedback utiliza uma massa como uma "referência estável" e uma ligação a partir da massa opera uma aba para ajustar o rotor de ângulo de ataque para combater a vibração. O ajuste é difícil, em parte porque a medição da vibração é difícil, geralmente necessitam de acelerômetros montados sofisticados em toda a estrutura e caixas de câmbio. O sistema de medição de ajuste da lâmina de vibração mais comum é a utilização de uma lâmpada de flash estroboscópico, e observam marcas pintadas ou reflectores de cor no lado de baixo das pás do rotor. O sistema tradicional de baixa tecnologia é montar giz colorido nas pontas do rotor, e ver como eles marcam um lençol de linho. Gearbox vibração na maioria das vezes requer uma revisão da caixa de velocidades ou substituição. Caixa de velocidades ou de trem de passeio vibrações pode ser extremamente prejudicial para um piloto. A dor mais grave sendo, dormência, perda de discriminação e destreza tátil.

Perigos

Como acontece com qualquer veículo em movimento, funcionamento de risco pode resultar em perda de controle, danos estruturais, ou perda de vida. O que se segue é uma lista de alguns dos potenciais perigos para helicópteros:

  • Transando com o poder, também conhecido como umestado anel vortex, é quando a aeronave é capaz de prender sua descida devido a downwash do rotor interfiram com a aerodinâmica do rotor.
  • Recuando lâmina tenda é experimentada durante o vôo de alta velocidade e é o fator limitante mais comum de velocidade para a frente de um helicóptero.
  • Ressonância do solo afeta helicópteros com sistemas de rotor totalmente articulados com uma frequência de lead-lag naturais menor que a freqüência de rotação da lâmina.
  • Condição Low-G afeta helicópteros com rotores principais de duas lâminas, particularmente helicópteros leves.
  • Rollover dinâmico em que os pivôs de helicóptero ao redor de um dos patins e 'puxa' em si para o seu lado.
  • Falhas Powertrain, especialmente aquelas que ocorrem dentro da área sombreada dodiagrama de altura velocidade.
  • Falhas do rotor de cauda que ocorrem a partir de um mau funcionamento mecânico do sistema de controle do rotor de cauda ou uma perda de autoridade do rotor de cauda empuxo, chamado perda de efetividade da cauda do rotor (LTE).
  • Brownout em condições de poeira ouwhiteout em condições de neve.
  • Baixo RPM Rotor, ourotor inclinação, em que o motor não pode dirigir as lâminas em RPM suficiente para manter o voo.
  • Excesso de velocidade do rotor, o que pode sobre-stress dos rolamentos passo hub rotor (efeito Brinell) e, se suficientemente grave, causa a separação da lâmina da aeronave.
  • Fios e árvores greves devido a operações de baixa altitude e descolagens e aterragens em locais remotos.
  • Voo controlado contra o terreno em que a aeronave está voando para o chão de forma não intencional, devido à falta de consciência situacional.

Deadliest falhas

  1. 2002: um Mil Mi-26 foi abatido sobre a Chechénia; 127 mortos.
  2. 1997: dois israelense Sikorsky CH-53 Sea garanhões colidiram sobre Israel; 73 mortos.
  3. 14 de dezembro de 1992: apesar de ser fortemente escoltados, um russo ExércitoMil Mi-8 foi abatido por forças georgianas da Abcásia usandoSA-14 MANPADs, com a perda de três membros da tripulação e 58 passageiros compostas de refugiados, principalmente da Rússia.
  4. 04 de outubro de 1993: As forças russas abateram um Mi-8 Georgian transportar 60 refugiados do leste da Abcásia; todos a bordo foram mortos.
  5. 10 de maio de 1977: um israelense CH-53 caiu perto Yitav no Vale do Jordão; 54 mortos.
  6. 11 de setembro de 1982: um Exército dos EUA Boeing CH-47 Chinook caiu em um show aéreo em Mannheim, Alemanha; 46 mortos.
  7. 1986: um Boeing 234LR Chinook operado pela Helicópteros britânicos internacionais caiu nas Ilhas Shetland ; 45 mortos.
  8. 1992 Azerbaijão Mil Mi-8 shootdown: 44 mortos.
  9. 2009 Exército do Paquistão Mil Mi-17 acidente: 41 mortos.
  10. 2011: um CH-47 Chinookfoi derrubado no Afeganistão: 38 mortos.
  11. 26 de janeiro de 2005: Um USMCSikorsky CH-53E Super Stallion caiu perto deAr Rutbah,Iraquematando todos os membros do serviço 31 a bordo.

Recordes mundiais

Tipo de registro Registro Helicóptero Piloto (s) Data Localização Nota Referência
Velocidade 400,87 kmh (249,09 mph)Westland LynxJohn Trevor Egginton (UK)11 de agosto de 1986 Inglaterra, Reino Unido
Distância sem aterrar3,561.55 km (2,213.04 mi)Hughes YOH-6ARobert G. Ferry (EUA)06 de abril de 1966 EUA
Velocidade ao redor do mundo a136,7 kmh (84,9 mph)Agusta A109S GrandeScott Kasprowicz (EUA) Agosto 2008 De e para Nova Iorque
via Europa, Rússia, Alasca, Canadá
Sem reabastecimento em voo
Maior altitude vôo nivelado11.010 m (36.120 pés)Sikorsky CH-54 TarheJames K. Igreja04 de novembro de 1971 EUA
Altitude com 40-toneladade carga útil2.255 m (7.398 pés)Mil V-12Vasily Kolochenko,et ai. 06 de agosto de 1969 União Soviética
Maior decolagem (turbina)8.848 m (29.029 pés)AS350 EurocopterDidier Delsalle14 de maio de 2005 FRA Monte Everest (Nepal)
Maior decolagem (pistão)4,300.7 m (14.110 pés)Robinson R44Mark Young12 de outubro de 2009 EUA O pico de Pike, Colorado
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