T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 1 /13

Śmigłowiec

Śmigłowiec lub helikopter (gr. héliks, D. hélikos – skręcony; pterón – skrzydło) – statek powietrzny
cięższy od powietrza (aerodyna), który wytwarza siłę nośną dzięki ruchowi obrotowemu wirnika lub
wirników napędzanych przez silnik, a obecnie coraz częściej przez 2, a czasem nawet 3 silniki. Wirnik
zbudowany jest z odpowiednio profilowanych łopat osadzonych w głowicy.

Większość śmigłowców stanowią śmigłowce jednowirnikowe ze śmigłem ogonowym lub dwuwirnikowe.

MI 8

PZL W-3 Sokół

Robinson R44

(większość materiałów pochodzi z Wikipedii)

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 2 /13

Historia śmigłowców

Pierwsze projekty maszyn działających na
tej zasadzie tworzył Leonardo da Vinci.
Pierwszy lot śmigłowca,
zaprojektowanego przez francuskiego
producenta rowerów Paula Cornu, miał
miejsce w 1907. Najlepsze osiągi tej
maszyny to lot na wysokości ok. 1,5 m
przez ponad minutę,

Pierwszym śmigłowcem, którego lot był w pełni
sterowany, był niemiecki Focke-Wulf Fw 61 z 1936.

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 3 /13

Za "ojca" śmigłowca powszechnie uważa się
rosyjskiego konstruktora, pracującego w Stanach
Zjednoczonych, Igora Sikorskiego, który w 1940
zaprojektował Vought-Sikorsky 300. Była to pierwsza
działająca maszyna z jednym wirnikiem nośnym i
śmigłem ogonowym. Ten układ, zwany klasycznym,
jest wykorzystywany do dziś w większości maszyn.

Pierwszym śmigłowcem, który trafił do służby,
był niemiecki Flettner Fl-282 – mała,
dwumiejscowa maszyna obserwacyjna i
łącznikowa, której prototyp oblatano w 1941, a do
1943 zbudowano ok. 20 sztuk.

Kolejnym typem wprowadzonym na
wyposażenie był Sikorsky R-4 oblatany w
styczniu 1942 roku, wyprodukowany na
zlecenie US Navy w ilości 131 sztuk. W
1944 znalazły one zastosowanie w Birmie
do ewakuacji zestrzelonych pilotów.

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 4 /13

Rodzaje wirników nośnych śmigłowców

Wirnik nośny może być
– w pełni przegubowy – stosowany normalne w śmigłowcach transportowych
– półsztywny – stosowany w śmigłach dwułopatowych
– sztywny – sztywne połączenie z silnikiem

W celu eliminacji momenty obrotowego stosuje
się dwa wirniki nośne lub dodatkowy wirnik
ogonowy (poprzeczny).


a) śmigłowiec z wirnikiem ogonowym
poprzecznym
b) wiatrakowiec (wirnik nośny bez napędu)
c) śmigłowiec z z wirnikiem ogonowym
poprzecznym i śmigłem pchającym

rys. John Watkinson The Art of the
Helicopter

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 5 /13

Lockheed AH-56 Cheyenne

z dodatkowym śmigłem pchającym

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 6 /13

Wytłumaczenie działania śmigła ogonowego:
wirnik główny jako reakcję tworzy moment obrotowy chcący
obracać kadłub śmigłowca, jest on równoważony siłą
aerodynamiczną śmigła ogonowego działającą na dużym ramieniu

rys. (ROTORCRAFT FLYING HANDBOOK)

Śmigłowce dwuwirnikowe mogą mieć
wirniki umieszczone:

a) układ wzdłużny (z przodu i z tyłu kadłuba)
b) układ poprzeczny
c) układ krzyżowy (układ Flettnera )
c) układ współosiowy

rys. John Watkinson The Art of the Helicopter

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 7 /13

Śmigłowce transportowe

W 1969 r. śmigłowiec
Mi-12 uniósł ładunek
44205 kg na wysokość
2255 m, jest to światowy
rekord udźwigu przez
śmigłowiec. Śmigłowiec
ten był konstrukcją
nieudaną.

Mi 12, moc 4 x 4780

kW, masa własna 60000

kg, maksymalna masa

startowa 105000 kg

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 8 /13

dwuwirnikowy CH-47 Chinook,
moc 2x 3750 KM (2800 kW),
masa własna 10185 kg,
udźwig 12100 kg,
masa startowa 22680 kg
liczba miejsc 44 osoby

Sikorsky UH-60 Black Hawk

moc 2x 1560 KM (1165 kW),
masa własna 4 819 kg,
masa startowa , 11 113 kg,
prędkość max. 295 km/h

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 9 /13

AgustaWestland AW101, moc 3x 1725 kW,
masa własna 10500 kg, masa startowa 14600
kg

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 10 /13

Mi-26, moc 2 × 8501 kW (11400 KM) , masa własna 28270 kg, masa startowa normalna 49600 kg,
maksymalna 56000 kg. Jest śmigłowcem przeznaczonym do przenoszenia ładunków o masie do 20 ton,
na podwieszeniu zewnętrznym lub wewnątrz kadłuba. Liczba miejsc 79 lub 68 spadochroniarzy. Wersje
pasażerskie mieszczą do 120 osób.

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 11 /13

Śmigłowce bojowe

Mi-24

Boeing AH-64 Apache

RAH-66 Comanche

Ka-25

Sikorsky S-67 Blackhawk

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 12 /13

Eksploatacja i zastosowanie śmigłowców

Śmigłowiec jest maszyną, w której duża liczba elementów konstrukcji jest poddawana
obciążeniom zmiennym co do siły i kierunku. Śmigłowiec wymaga kosztownych prac serwisowo-
naprawczych, co sprawia, że jego eksploatacja jest dużo kosztowniejsza niż samolotu.
Zaniedbania w zakresie przeglądów i remontów śmigłowca może doprowadzić przy nie wykryciu
pęknięcia któregoś z istotnych elementów do wypadku.

Śmigłowiec dla wykonania tej samej pracy użytecznej wymaga, w stosunku do samolotu, dużo
więcej energii, jest zatem również droższy w bieżącej eksploatacji.

Pomimo bardziej złożonego sterowania, wyższych kosztów zakupu i eksploatacji w porównaniu z
samolotami, śmigłowce ze względu na swoje unikalne własności (głównie możliwość pionowego
startu i lądowania oraz zawis) znalazły swoje miejsce w grupach ratowniczych, wojsku i wszędzie
tam, gdzie istnieje konieczność lądowania na niewielkiej powierzchni oraz lotu na niewielkiej
wysokości, w trudnych i niedostępnych warunkach terenowych.

T.Piechowiak 3 Rodzaje i rozwój śmigłowców 13 /13

Sterowanie śmigłowcem

Kombinacja ruchu postępowego i ruchu obrotowego względem osi wirnika umożliwia śmigłowcom
wykonanie manewrów, do których przez wiele lat nie były zdolne żadne samoloty

.

Ruch postępowy w pionie

Za pomocą dźwigni skoku ogólnego i mocy pilot może zmieniać kąt natarcia wszystkich łopat
jednocześnie lub moc. Nazywa się to sterowaniem ogólnym. Dzięki temu istnieje możliwość regulacji
siły ciągu wirnika niezależnie od prędkości postępowej w płaszczyźnie poziomej. Śmigłowiec może
zatem płynnie przemieszczać się wzdłuż osi pionowej.
Odpowiednikiem lotu szybowego samolotów, który pozwala bezpiecznie wylądować samolotom z
wyłączonym lub uszkodzonym silnikiem, jest dla śmigłowców lot autorotacyjny.

Ruch postępowy w płaszczyźnie poziomej

Dzięki okresowej, zależnej od położenia łopaty względem śmigłowca, zmianie kąta natarcia łopat lub
nachyleniu wirnika śmigłowce mogą poruszać się w dowolnym kierunku bez wykonywania obrotu
względem osi wirnika głównego. Pilot wykonuje ten manewr poprzez odpowiednie wychylenie drążka
sterowniczego.

Ruch obrotowy

W układzie klasycznym realizowany jest poprzez zmianę skoku śmigła ogonowego. Zmianę tę
śmigłowiec realizuje w wyniku sterowania orczykiem (pedałami) przez pilota.