هلیکوپتر

بسم الله الرحمان الرحیم.

سلام.

هلیکوپتر(بالگرد) چیست؟

هلیکوپتر وسیله نقلیه موتوری تازه ای است که کار آن و خدماتی که می تواند انجام دهد از تمام وسائط نقلیه دیگر اعم از زمینی و هوائی و دریایی دلچسب تر است .

هلیکوپتر(بالگرد) چیست؟

هلیکوپتر وسیله نقلیه موتوری تازه ای است که کار آن و خدماتی که می تواند انجام دهد از تمام وسائط نقلیه دیگر اعم از زمینی و هوائی و دریایی دلچسب تر است . این ماشین می تواند عمودی بالا برود و پاین بیاید و به پهلوی راست یا چپ و هم به جلو با هر سرعتی که راننده میل دارد در حدود قدرت موتور خود پرواز کند و حتی قادر است در فضا به عقب حرکت نماید .
هلیکوپتر می تواند در فضای کوچکی که تنها کمی بزرگتر از شعاع پروانه های آن باشد پائین آید و در همانجا دوباره پرواز کند ، گاراژ آن ممکن است روی پشت بام اسفالتی باشد و از همانجا بلند شود و به جای خود برگردد.
هلیکوپتر در واقع در سلسله وسائط حمل و نقل شکاف بین وسائل نقلیه سطح زمین و دریا را با وسائل نقلیه هوائی یعنی هواپیما پر کرده و حد وسطی است بین وسائط نقلیه هوائی و زمینی و می تواند خود را با هر نوع شرایط مربوط به حمل و نقل از لحاظ سرعت و سمت حرکت و غیره وفق دهد .
هلیکوپتر قدرت خود را از پروانه ها یا بالهای دوار کسب می کند که هم سبب بلند شدن آن از زمین و هم باعث حرکت آن به سمتی که رهبری می شود ، می گردد .
این وسیله می تواند با اطمینان و بدون خطر و بدون به کار بردن قوه یعنی در حال خاموشی موتور به واسطه همان حرکت اتوماتیک تیغه ها آهسته به زمین فرود آید و قابلیت نشستن در یک زمین کوچک در مقام مقایسه با تمام وسائط نقلیه مزیتی خاص به آن بخشیده است . ضمناً وظایف هلیکوپتر را سایر وسائط نقلیه نمی توانند انجام دهند . کارهای هلیکوپتر مثل سایر وسائط نقلیه محدود به خطوط زمینی یا هوائی نیست بلکه بالای سر وسائل موتوری زمینی و زیر پای وسائط نقلیه هوائی نیز فعالیت می کند .

تاریخچه

طرح اصلی ساخت هلیکوپتر را برای اولین با چینی ها در 400 سال بعد از میلاد برای ساخت اسباب بازی های فرزندانشان به کار بردند. لئوناردو داوینچی و یک روسی به نام میخائیل لومونوسوف نیز از کسانی بودند که طرح هایی از هلیکوپتر را ارائه دادند ولی نتوانستند از حرکت بخش اصلی بدنه به دور خود جلوگیری کنند. کلمه هلیکوپتر اولین بار در سال 1861 توسط یک دانشمند فرانسوی که اولین مدل کوچک با موتور بخار را ساخت، مورد استفاده قرار گرفت همچنین اولین مدل موتور الکتریکی را توماس ادیسون اختراع کرد.
اولین پرواز موفقیت آمیز نیز در سال 1907 در فرانسه البته توسط یک ماکت کوچک انجام شد که در این پرواز، هلیکوپتر مدل به مدت 20 ثانیه در ارتفاع 30 سانتیمتری سطح زمین معلق ماند.
در دهه 40 و همزمان با پیشرفت در ساخت موتورهای هم محور(موتورهایی که در آن نیروی پیشران و پسران هر دو ملخ توسط یک موتور تولید می شود) اولین هلیکوپتر برای استفاده های نظامی ساخته شد و اولین پرواز آن در سال 1942 در آمریکا با موفقیت صورت گرفت که آنرا دو خلبان تا ارتفاع 1کیلومتری زمین در مدت 1 دقیقه بالا بردند.

اولین هلیکوپتر جهان را شاید بتوان شتر، گاو، پلنگ و... نامید زیرا این وسیله از قطعات چند هواپیمای دیگر ساخته شده بود.
به گزارش فارس، اولین هلیکوپتر دنیا در سال 1940 در آمریکا ساخته شد، این وسیله پروازی غول پیکر که « XH-17 » نامیده می‌شد از ترکیب قطعات 5 هواپیما ساخته شده بود.

ابعاد این وسیله با ارتفاع 9 و طول 16 متر بسیار بزرگ بود و پروانه آن بیش از 40 متر قطر داشت که بزرگ‌ترین پروانه هلیکوپتر تا به امروز محسوب می‌شود.
این هلیکوپتر دارای سه خدمه پرواز بود و با  دو موتور توربو جت  کار می‌کرد که حد اکثر سرعت آن را به 145 کیلومتر در ساعت می‌رساندند.
«XH-17 » می توانست تا شعاع 64 کیلومتر پرواز کند و 4 هزار متر ارتفاع بگیرد.

بخشهای اصلی هلیکوپتر (Helicopter parts)

قسمتهای اصلی هلیکوپترهای متعارف (conventional) به شرح ذیل می باشند:
1- بدنه (Body or Fuselage)
بدنه بخش اصلی هلیکوپترها بوده که دیگر قسمتها به آن متصل شده یا روی ان سوار می شوند. کابین مسافر، کاکپیت خلبان، مخازن سوخت و سیستمهای الکترونیکی نیز در بدنه جای می گیرند.
2- موتور (Engine)
واحد تولید کننده نیرو برای چرخش ملخهای اصلی، ملخهای دم، پمپهای هیدرولیک و پنوماتیک، ژنراتورهای برق و ... می باشد که به دو نوع پیستونی و جت (توربوشفت) بر بالای یا طرفین بدنه نصب می گردد.
3- مجموعه دم (Tail)
جهت قرار دادن روتور دم در موقعیت و وضعیت مناسب
4- روتور اصلی (MainRotor)
مجموعه ملخهای اصلی و مکانیزمهای تغییر دهنده زاویه آنها که وظیفه تولید نیروی بالابرنده (برا) را به عهده دارند
5- روتور دم (TailRotor)
مجموعه ملخهای دم و مکانیزمهای تغییر دهنده زاویه گام آنها که وظیفه خنثی سازی گشتاور روتور اصلی را به عهده دارند.
6- ارابه فرود (Landing gear)
به دو نوع اسکیت و چرخ در زیر بدنه نصب شده و وظیفه آن گرفتن ضربه های وارده هنگام فرود، ثابت نگه داشتن هلیکوپتر بر روی زمین (و حرکت هلیکوپتر بر روی زمین در هلیکوپترهای دارای چرخ) می باشد

هلیکوپتر چگونه کار می کند؟

هلیکوپتر، ماشین‌های پرنده همه‌کاره‌ای هستند. قابلیت‌های هلیکوپتر به خلبان اجازه می دهد تا در آسمان بصورت سه بعدی حرکت کند ، کاری که هواپیماها قادر به انجام آن نیستند. اگر تا بحال سوار هلیکوپتر شده باشید، حتماً از توانایی های شگفت انگیز آن در مانور به وجد آمده‌اید!
البته کنترل و هدایت یک وسیله در فضای سه بعدی مشکل است و خلبانان هلیکوپتر ها باید دوره‌های آموزشی زیادی طی کنند تا بتوانند مهارت کافی برای پرواز و هدایت آن را کسب کنند.

مقایسه نحوه حرکت

برای درک نحوه کار هلیکوپترها و آشنایی با پیچیدگی های پرواز با آن ، بهتر است ابتدا نحوه حرکت هلیکوپتر را با قطار، اتومبیل و هواپیما مقایسه کنیم. - حرکت قطارها تک‌بعدی است یعنی فقط می توانند روی یک خط (ریل) به جلو و عقب حرکت کنند. لکومو تیوران تنها با یک دست و به کمک یک اهرم می‌تواند قطار را هدایت کند. - اتومبیل علاوه بر حرکت به جلو و عقب می‌تواند به سمت چپ و راست نیز حرکت کند . بنابراین اتومبیل حرکت دوبعدی دارد. راننده با چرخاندن فرمان می‌توانند اتومبیل را در این جهت‌ها هدایت کنند. - همانطور که می دانید، هدایت یک هواپیما بسیار مشکل‌تر از هدایت اتومبیل است و خلبانان باید دوره‌های آموزشی زیادی ببینند تا بتوانند با هواپیما پرواز کنند. هواپیماها در پنج جهت و تنها بسمت جلو می توانند حرکت کنند. هواپیماها علاوه بر حرکت به جلو و چپ و راست قابلیت پرواز به بالا و پائین را هم دارند و این همان بعد سوم است (حرکت سه‌بعدی ). خلبان هواپیما می‌تواند به کمک یک فرمان و دو پدال (برای به حرکت درآوردن دنباله‌ها) هواپیما را هدیت کند.

هلیکوپتر می تواند سه کار دیگری در فضای سه‌بعدی انجام دهد که هواپیما قادر به انجام آن نیست:
1- هلیکوپتر می تواند به سمت عقب پرواز کند.
2- هلیکوپتر می تواند در یک نقطه از آسمان ثابت بماند.
3- و می تواند در هر حالتی ( حتی ثابت )، دور خود بچرخد. این انعطاف‌پذیری بالا در هلیکوپترها باعث شده تا این وسیله جالب، کاربردهای فراوانی داشته باشد و البته همین خصوصیات، کنترل هلیکوپتر را نسبت به هواپیما مشکل‌تر می سازد.

تفاوت هلیکوپتر با هواپیما

1) هواپیما به واسطه بال های ثابت و قدرت تحرک به جلو که از پروانه یا موتور جت کسب می شود به پرواز در می آید . هلیکوپتر بلند شدن خود را مدیون تیغه های گردنده افقی بالای اطاق است .
2) هواپیما برای اینکه در هوا بماند و سقوط نکند باید همیشه سرعتی رو به جلو داشتع باشد . اما هلیکوپتر محتاج به این سرعت نیست و می تواند در هوا بایستد .
3) هواپیما به نسبت بزرگی خود برای پرواز میدان بزرگ می خواهد و مانعی هم نباید در سر راهش باشد . هلیکوپتر محتاج به میدان پرواز نیست مانعی هم سر راه خود ندارد چون عمودی بلند می شود .
4) هواپیما هنگام طوفان و خطر و تاریکی هوا میدان وسیعی لازم دارد و باید به طبقات بالاتر پرواز کند و احیاناً به خطر می افتد . اما هلیکوپتر هنگام خطر پائین تر آمده در زیر طبقات ابر و طوفان به حرکت خود ادامه می دهد و در حال خاموشی به سهولت به زمین می نشید .

هلیکوپتر چگونه پرواز می کند ؟

همانطور که می دانید، با چرخش پروانه (ملخ) نیروی جلوبر تولید می شود و با حرکت سریع هواپیما به جلو، نیروی بالابر برای به پرواز درآمدن آن تولید می شود. نیروی بالابر در هلیکوپتر، با چرخش افقی بالها حول یک محور ثابت تولید می شود. بالهای چرخشی هلیکوپتر، باریک‌تر و کوچکتر از بالهای ثابت هواپیما هستند، چون باید به سرعت بچرخند تا نیروی لازم برای بالا رفتن هلیکوپتر را تامین کنند.

با چرخش سریع بالها، هلیکوپتر به طرف بالا حرکت میکند ولی به خاطر وجود نیروی گشتاور (عکس‌العمل نیروی چرخشی) بدنه هلیکوپتر درخلاف جهت چرخش بالها، دور خود خواهد چرخید! برای غلبه بر نیروی گشتاور، در انتهای بدنه ، بالهای چرخشی ( پروانه ) کوچکی بصورت عمودی تعبیه شده که با چرخش آن ، نیروی خلاف گشتاور تولید می‌شود تا هلیکوپتر در حالت تعادل در آسمان بماند.

داخل کابین یک اهرم کنترل جهت حرکت هلیکوپتر تعبیه شده که توسط آن می‌توان محور بالها را حرکت داد. بطوریکه با خم کردن محور بالها بطرف جلو علاوه بر نیروی بالابر، نیروی جلوبر هم تولید خواهد شد و هلیکوپتر بطرف جلو پرواز خواهد کرد.

و برعکس با خم کردن محور به طرف عقب، نیروی بالابر و عقب‌بر تولید می‌شود و هلیکوپتر به اصطلاح دنده عقب حرکت خواهد کرد! همچنین با خم کردن اهرم کنترل به طرفین، هلیکوپتر هم (حول محور افقی) به طرف چپ یا راست می چرخد.

داخل کابین خلبان دو پدال هم تعبیه شده که توسط آنها، زاویه چرخش دنباله عقب هلیکوپتر تغییر می‌کند و باعث کم یا زیاد شدن نیروی غلبه بر گشتاور هلیکوپتر می شود. اگر پدال سمت چپ فشار داده شود، زاویه چرخش تیغه‌های دنبال کم و به‌تبع آن نیروی غلبه بر گشتاور هم کم خواهد شد و هلیکوپتر (حول محور عمودی) به طرف چپ خواهد چرخید. و برعکس اگر پدال سمت راست فشار داده شود، زاویه چرخش تیغه‌های دنباله و نیروی غلبه بر گشتاور زیاد خواهند شد و هلیکوپتر (حول محور عمودی) به طرف راست منحرف خواهد شد. برای کم و زیاد کردن ارتفاع هم اهرم تنظیم ارتفاع در سمت چپ صندلی خلبان تعبیه شده که با چرخاندن این اهرم ( مانند پدال گاز ) سرعت چرخش بالها کم و زیاد خواهد شد. اگر سرعت چرخش بالها زیاد شود نیروی بالابر بر نیروی وزن غلبه می‌کند و هلیکوپتر به طرف بالا حرکت می‌کند و اگر سرعت چرخش بالها کم شود، نیروی وزن بر نیروی بالابر غلبه می‌کند و هلیکوپتر به طرف پائین حرکت می‌کند.

مهمترین جزء هلیکوپتر روی محور اصلی آن قرار دارد. محور بالها از دو صفحه (یکی متحرک و دیگری ثابت) تشکیل شده که روی هم سوار شده‌اند و بین آنها بلبرینگ قرار دارد. (وجود بلبرینگ باعث کم شدن اصطکاک بهنگام چرخش بین صفحات می شود.) صفحه متحرک توسط میله‌هایی به تیغه‌های بالها متصل شده و با چرخش محور اصلی و بالها، صفحه متحرک هم می‌چرخد. صفحه ثابت هم توسط میله‌هایی به اهرم کنترل متصل شده‌اند.

اگر خلبان بخواهد به طرف جلو، عقب و یا طرفین (حول محور افقی) تغییر مسیر دهد، اهرم کنترلی را به همان جهت خم می‌کند. در این حالت یکی از میله‌های متصل به صفحه ثابت (در جهت موردنظر) به طرف بالا می‌رود و صفحه ثابت و متحرک (محور بالها ) را در همان جهت کج می کند. چون تیغه های بالها به محور وصل هستند ، آنها نیز کج می شوند تا شکل عبور هوا تغییر یابد و هلیکوپتر به همان مسیر تغییر جهت دهد.
به طور کلی کنترل این وسیله بوسیله تغییر زاویه تیغه های اصلی آن انجام می شود به طوریکه برای پرواز به بالا تیغه های اصلی را طوری مایل می کند که هوا را به طرف پائین می راند و هلیکوپتر را بالا می برد .
برای پائین آمدن عمودی پروانه ها را طوری مایل می کند که هوا را به طرف بالا رانده و هلیکوپتر را پائین می آورد .
برای به جلو راندن هلیکوپتر تمام پروانه را قدری به طرف جلو تمایل می دهد .
هرگاه سرعت پروانه دم هلیکوپتر را کم و زیاد کنند بدور خود می چرخد زیرا این عضو است که باعث سکون هلیکوپتر می شود و اگر این عضو نبود و فقط تیغه اصلی وجود داشت هلیکوپتر به دور خودمی چرخید.
مایل کردن دستگاه پروانه به طرف راست یا چپ هلیکوپتر را به پهلو ، راست و چپ حرکت می دهد .
ترکیب سرعت مناسب موتور با زاویه مناسب پروانه ها سبب توقف هلیکوپتر در هوا می شود .

انواع دیگر هلیکوپترها:
بسته به نیاز ، هلیکوپترهای متنوعی ساخته شده‌اند. یکی از این هلیکوپترها را که برای حمل تجهیزات نظامی ساخته شده در شکل زیر می‌بینید.

در این هلیکوپترها عوض بال چرخشی عقب ( برای غلبه بر نیروی گشتاور ) ،‌ مجموعه بال دیگری بصورت افقی تعبیه کرده‌اند که بر خلاف جهت اولی می‌چرخد و نیروی گشتاور را خنثی می‌کند. به خاطر وجود دو مجموعه بال چرخشی ، نیروی بالابر زیادی تولید می‌شود و این نوع هلیکوپترها، قدرت زیادی در حمل و جابجایی نفرات، محموله و خودروها دارند. در شکل زیر نوع دیگری از هلیکوپترها معروف به عقاب دریایی V-22 را می‌بینید. این وسیله که ترکیبی از هلیکوپتر و هواپیماست برای حمل تجهیزات و پاتک های میان‌برد ساخته شده است.

این هلیکوپترها هم از دو مجموعه بال با جهت چرخش متفاوت برای خنثی کردن نیروی گشتاور ساخته شده‌اند. دو محور اصلی این هلیکوپترها به جای بال هواپیما هم عمل می‌کنند ،‌ به این صورت که ابتدا محورهای اصلی بصورت عمودی قرار دارند و با چرخش بالها، هلیکوپتر بطرف بالا حرکت می‌کند و وقتی سرعت به اندازه کافی رسید، محورها شروع به چرخش 90 درجه‌ای به جلو می‌کنند تا هلیکوپتر به شکل هواپیما درآید و با سرعت به طرف جلو حرکت کند.

خدماتی که هلیکوپتر انجام می دهد

بعلت کاراکترهای پروازی بی رقیب هلیکوپترها، این وسیله کاربردهای گسترده ای دارد که از جمله آنها می توان موارد زیر را نام برد:
مسافربری هوائی، حمل پست و کالا های بازرگانی .
کمک به پلیس هنگام بروز حوادث و کنترل ترافیک و کمک به آتش نشانی برای خاموش کردن آتش.
حمل و نقل و نشر روزنامه و مجله .
نقشه برداری و مساحی از اراضی و باغ ها و ساختمان ها .
خدمات پزشکی در زمان بروز اتفاقات ناگوار.
جابجایی وسایل سنگین وزن مانند سازه های ساختمانی و رادیویی، که به این نوع هلیکوپترها در اصطلاح Aerial cranes گفته می شود.
مورد استفاده دیگر هلیکوپترها در جنگ است همچنین این ماشین ها در صنعت توریسم نیز استفاده فراوانی دارند.

این مرغ خوش پرواز از قرن ها پیش ایده ال مخترعین و سایر افراد بشر بوده و امروز نه تنها خدمات مختلفی انجام می دهد بلکه برای حمل و نقل بازرگانی نیز کار برد دارد . هلیکوپتر هم در جنگ هم در صلح آینده نقش درخشان تری خواهد داشت و روز به روز بیشتر جای خود را در میان وسائط حمل و نقل می کند .