همه چیز درباره بالگرد (هلیکوپتر) ها

[τοxικ]

هليكوپتر(بالگرد) چيست؟

هليكوپتر وسيله نقليه موتوري تازه اي است كه كار آن و خدماتي كه مي تواند انجام دهد از تمام وسائط نقليه ديگر اعم از زميني و هوائي و دريايي دلچسب تر است . اين ماشين مي تواند عمودي بالا برود و پاين بيايد و به پهلوي راست يا چپ و هم به جلو با هر سرعتي كه راننده ميل دارد در حدود قدرت موتور خود پرواز كند و حتي قادر است در فضا به عقب حركت نمايد .
هليكوپتر مي تواند در فضاي كوچكي كه تنها كمي بزرگتر از شعاع پروانه هاي آن باشد پائين آيد و در همانجا دوباره پرواز كند ، گاراژ آن ممكن است روي پشت بام اسفالتي باشد و از همانجا بلند شود و به جاي خود برگردد.
هليكوپتر در واقع در سلسله وسائط حمل و نقل شكاف بين وسائل نقليه سطح زمين و دريا را با وسائل نقليه هوائي يعني هواپيما پر كرده و حد وسطي است بين وسائط نقليه هوائي و زميني و مي تواند خود را با هر نوع شرايط مربوط به حمل و نقل از لحاظ سرعت و سمت حركت و غيره وفق دهد .
هليكوپتر قدرت خود را از پروانه ها يا بالهاي دوار كسب مي كند كه هم سبب بلند شدن آن از زمين و هم باعث حركت آن به سمتي كه رهبري مي شود ، مي گردد .
اين وسيله مي تواند با اطمينان و بدون خطر و بدون به كار بردن قوه يعني در حال خاموشي موتور به واسطه همان حركت اتوماتيك تيغه ها آهسته به زمين فرود آيد و قابليت نشستن در يك زمين كوچك در مقام مقايسه با تمام وسائط نقليه مزيتي خاص به آن بخشيده است . ضمناً وظايف هليكوپتر را ساير وسائط نقليه نمي توانند انجام دهند . كارهاي هليكوپتر مثل ساير وسائط نقليه محدود به خطوط زميني يا هوائي نيست بلكه بالاي سر وسائل موتوري زميني و زير پاي وسائط نقليه هوائي نيز فعاليت مي كند .

تاريخچه

طرح اصلي ساخت هليکوپتر را براي اولين با چيني ها در 400 سال بعد از ميلاد براي ساخت اسباب بازي هاي فرزندانشان به کار بردند. لئوناردو داوينچي و يک روسي به نام ميخائيل لومونوسوف نيز از کساني بودند که طرح هايي از هليکوپتر را ارائه دادند ولي نتوانستند از حرکت بخش اصلي بدنه به دور خود جلوگيري کنند. کلمه هليکوپتر اولين بار در سال 1861 توسط يک دانشمند فرانسوي که اولين مدل کوچک با موتور بخار را ساخت، مورد استفاده قرار گرفت همچنين اولين مدل موتور الکتريکي را توماس اديسون اختراع کرد.
اولين پرواز موفقيت آميز نيز در سال 1907 در فرانسه البته توسط يک ماکت کوچک انجام شد که در اين پرواز، هليکوپتر مدل به مدت 20 ثانيه در ارتفاع 30 سانتيمتري سطح زمين معلق ماند.
در دهه 40 و همزمان با پيشرفت در ساخت موتورهاي هم محور(موتورهايي که در آن نيروي پيشران و پسران هر دو ملخ توسط يک موتور توليد مي شود) اولين هليکوپتر براي استفاده هاي نظامي ساخته شد و اولين پرواز آن در سال 1942 در آمريکا با موفقيت صورت گرفت که آنرا دو خلبان تا ارتفاع 1کيلومتري زمين در مدت 1 دقيقه 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 كار می كند؟

هلیکوپتر، ماشين‌های پرنده همه‌كاره‌ای هستند. قابليت‌های هلیکوپتر به خلبان اجازه می دهد تا در آسمان بصورت سه بعدی حركت كند ، كاری كه هواپیماها قادر به انجام آن نيستند. اگر تا بحال سوار هليكوپتر شده باشيد، حتماً از توانایی های شگفت انگيز آن در مانور به وجد آمده‌ايد!
البته كنترل و هدایت یک وسیله در فضای سه بعدي مشكل است و خلبانان هلیکوپتر ها بايد دوره‌های آموزشی زيادی طی كنند تا بتوانند مهارت كافی براي پرواز و هدايت آن را كسب كنند.

مقایسه نحوه حركت

برای درك نحوه كار هلیكوپترها و آشنایی با پیچیدگی های پرواز با آن ، بهتر است ابتدا نحوه حركت هلیكوپتر را با قطار، اتومبیل و هواپیما مقایسه كنیم. - حركت قطارها تك‌بعدی است يعنی فقط می توانند روي يك خط (ریل) به جلو و عقب حركت كنند. لكومو تيوران تنها با يك دست و به كمك يك اهرم مي‌تواند قطار را هدایت كند. - اتومبیل علاوه بر حركت به جلو و عقب مي‌تواند به سمت چپ و راست نيز حركت كند . بنابراين اتومبيل حركت دوبعدي دارد. راننده با چرخاندن فرمان مي‌توانند اتومبيل را در اين جهت‌ها هدایت كنند. - همانطور كه می دانید، هدایت یك هواپیما بسیار مشكل‌تر از هدايت اتومبيل است و خلبانان بايد دوره‌های آموزشي زيادي ببينند تا بتوانند با هواپيما پرواز كنند. هواپيماها در پنج جهت و تنها بسمت جلو می توانند حركت كنند. هواپيماها علاوه بر حركت به جلو و چپ و راست قابليت پرواز به بالا و پائين را هم دارند و اين همان بعد سوم است (حركت سه‌بعدي ). خلبان هواپيما مي‌تواند به كمك يك فرمان و دو پدال (براي به حركت درآوردن دنباله‌ها) هواپیما را هدیت كند.

هلیكوپتر می تواند سه كار ديگری در فضای سه‌بعدی انجام دهد كه هواپیما قادر به انجام آن نیست:
1- هلیكوپتر می تواند به سمت عقب پرواز كند.
2- هلیكوپتر می تواند در يك نقطه از آسمان ثابت بماند.
3- و می تواند در هر حالتی ( حتی ثابت )، دور خود بچرخد. اين انعطاف‌پذيری بالا در هلیكوپترها باعث شده تا اين وسیله جالب، كاربردهای فراوانی داشته باشد و البته همین خصوصیات، كنترل هلیکوپتر را نسبت به هواپیما مشكل‌تر می سازد.

تفاوت هليكوپتر با هواپيما

1) هواپيما به واسطه بال هاي ثابت و قدرت تحرك به جلو كه از پروانه يا موتور جت كسب مي شود به پرواز در مي آيد . هليكوپتر بلند شدن خود را مديون تيغه هاي گردنده افقي بالاي اطاق است .
2) هواپيما براي اينكه در هوا بماند و سقوط نكند بايد هميشه سرعتي رو به جلو داشتع باشد . اما هليكوپتر محتاج به اين سرعت نيست و مي تواند در هوا بايستد .
3) هواپيما به نسبت بزرگي خود براي پرواز ميدان بزرگ مي خواهد و مانعي هم نبايد در سر راهش باشد . هليكوپتر محتاج به ميدان پرواز نيست مانعي هم سر راه خود ندارد چون عمودي بلند مي شود .
4) هواپيما هنگام طوفان و خطر و تاريكي هوا ميدان وسيعي لازم دارد و بايد به طبقات بالاتر پرواز كند و احياناً به خطر مي افتد . اما هليكوپتر هنگام خطر پائين تر آمده در زير طبقات ابر و طوفان به حركت خود ادامه مي دهد و در حال خاموشي به سهولت به زمين مي نشيد .

هليكوپتر چگونه پرواز مي كند ؟

همانطور كه می دانید، با چرخش پروانه (ملخ) نیروی جلوبر تولید می شود و با حركت سریع هواپیما به جلو، نيروی بالابر برای به پرواز درآمدن آن تولید می شود. نيروی بالابر در هلیكوپتر، با چرخش افقی بالها حول یك محور ثابت تولید می شود. بالهای چرخشی هلیكوپتر، باریك‌تر و كوچكتر از بالهای ثابت هواپیما هستند، چون بايد به سرعت بچرخند تا نيروي لازم براي بالا رفتن هلیكوپتر را تامین كنند.

با چرخش سریع بالها، هلیكوپتر به طرف بالا حركت میكند ولی به خاطر وجود نيروی گشتاور (عكس‌العمل نيروی چرخشی) بدنه هلیكوپتر درخلاف جهت چرخش بالها، دور خود خواهد چرخید! برای غلبه بر نيروی گشتاور، در انتهای بدنه ، بالهای چرخشی ( پروانه ) كوچكی بصورت عمودی تعبیه شده كه با چرخش آن ، نيروی خلاف گشتاور تولید مي‌شود تا هليكوپتر در حالت تعادل در آسمان بماند.

داخل كابین یك اهرم كنترل جهت حركت هليكوپتر تعبيه شده كه توسط آن مي‌توان محور بالها را حركت داد. بطوریكه با خم كردن محور بالها بطرف جلو علاوه بر نيروی بالابر، نيروی جلوبر هم تولید خواهد شد و هليكوپتر بطرف جلو پرواز خواهد كرد.

و برعكس با خم كردن محور به طرف عقب، نيروی بالابر و عقب‌بر توليد مي‌شود و هلیکوپتر به اصطلاح دنده عقب حركت خواهد كرد! همچنین با خم كردن اهرم كنترل به طرفين، هليكوپتر هم (حول محور افقي) به طرف چپ يا راست می چرخد.

داخل كابین خلبان دو پدال هم تعبیه شده كه توسط آنها، زاویه چرخش دنباله عقب هليكوپتر تغییر مي‌كند و باعث كم يا زیاد شدن نيروی غلبه بر گشتاور هلیكوپتر می شود. اگر پدال سمت چپ فشار داده شود، زاويه چرخش تیغه‌های دنبال كم و به‌تبع آن نيروي غلبه بر گشتاور هم كم خواهد شد و هليكوپتر (حول محور عمودي) به طرف چپ خواهد چرخيد. و برعكس اگر پدال سمت راست فشار داده شود، زاويه چرخش تيغه‌هاي دنباله و نيروي غلبه بر گشتاور زياد خواهند شد و هليكوپتر (حول محور عمودي) به طرف راست منحرف خواهد شد. براي كم و زياد كردن ارتفاع هم اهرم تنظيم ارتفاع در سمت چپ صندلي خلبان تعبيه شده كه با چرخاندن اين اهرم ( مانند پدال گاز ) سرعت چرخش بالها كم و زياد خواهد شد. اگر سرعت چرخش بالها زياد شود نيروي بالابر بر نيروي وزن غلبه مي‌كند و هليكوپتر به طرف بالا حركت مي‌كند و اگر سرعت چرخش بالها كم شود، نيروي وزن بر نيروي بالابر غلبه مي‌كند و هليكوپتر به طرف پائين حركت مي‌كند.

مهمترین جزء هليكوپتر روی محور اصلی آن قرار دارد. محور بالها از دو صفحه (یكی متحرك و ديگری ثابت) تشكيل شده كه روي هم سوار شده‌اند و بين آنها بلبرینگ قرار دارد. (وجود بلبرینگ باعث كم شدن اصطكاك بهنگام چرخش بين صفحات می شود.) صفحه متحرك توسط میله‌هایی به تیغه‌های بالها متصل شده و با چرخش محور اصلی و بالها، صفحه متحرك هم مي‌چرخد. صفحه ثابت هم توسط ميله‌هايي به اهرم كنترل متصل شده‌اند.

اگر خلبان بخواهد به طرف جلو، عقب و يا طرفين (حول محور افقي) تغيير مسير دهد، اهرم كنترلي را به همان جهت خم مي‌كند. در اين حالت يكي از ميله‌هاي متصل به صفحه ثابت (در جهت موردنظر) به طرف بالا مي‌رود و صفحه ثابت و متحرك (محور بالها ) را در همان جهت كج مي كند. چون تيغه هاي بالها به محور وصل هستند ، آنها نيز كج مي شوند تا شكل عبور هوا تغيير يابد و هليكوپتر به همان مسير تغيير جهت دهد. 
به طور کلي کنترل اين وسيله بوسيله تغيير زاويه تيغه هاي اصلي آن انجام مي شود به طوريکه براي پرواز به بالا تيغه هاي اصلي را طوري مايل مي كند كه هوا را به طرف پائين مي راند و هليكوپتر را بالا مي برد .
براي پائين آمدن عمودي پروانه ها را طوري مايل مي كند كه هوا را به طرف بالا رانده و هليكوپتر را پائين مي آورد .
براي به جلو راندن هليكوپتر تمام پروانه را قدري به طرف جلو تمايل مي دهد .
هرگاه سرعت پروانه دم هليكوپتر را كم و زياد كنند بدور خود مي چرخد زيرا اين عضو است که باعث سکون هليکوپتر مي شود و اگر اين عضو نبود و فقط تيغه اصلي وجود داشت هليکوپتر به دور خودمي چرخيد.
مايل كردن دستگاه پروانه به طرف راست يا چپ هليكوپتر را به پهلو ، راست و چپ حركت مي دهد .
تركيب سرعت مناسب موتور با زاويه مناسب پروانه ها سبب توقف هليكوپتر در هوا مي شود .

انواع ديگر هليكوپترها:
بسته به نياز ، هليكوپترهای متنوعی ساخته شده‌اند. يكي از اين هليكوپترها را كه براي حمل تجهیزات نظامی ساخته شده در شكل زير مي‌بينيد.

در اين هليكوپترها عوض بال چرخشي عقب ( براي غلبه بر نيروي گشتاور ) ،‌ مجموعه بال ديگري بصورت افقي تعبيه كرده‌اند كه بر خلاف جهت اولي مي‌چرخد و نيروي گشتاور را خنثي مي‌كند. به خاطر وجود دو مجموعه بال چرخشي ، نيروي بالابر زيادي توليد مي‌شود و اين نوع هليكوپترها، قدرت زيادي در حمل و جابجايي نفرات، محموله و خودروها دارند. در شكل زير نوع ديگري از هليكوپترها معروف به عقاب دريايي V-22 را مي‌بينيد. اين وسيله كه تركيبي از هليكوپتر و هواپيماست براي حمل تجهیزات و پاتك های ميان‌برد ساخته شده است.

اين هليكوپترها هم از دو مجموعه بال با جهت چرخش متفاوت براي خنثي كردن نيروي گشتاور ساخته شده‌اند. دو محور اصلي اين هليكوپترها به جاي بال هواپيما هم عمل مي‌كنند ،‌ به اين صورت كه ابتدا محورهاي اصلي بصورت عمودي قرار دارند و با چرخش بالها، هليكوپتر بطرف بالا حركت مي‌كند و وقتي سرعت به اندازه كافي رسيد، محورها شروع به چرخش 90 درجه‌اي به جلو مي‌كنند تا هليكوپتر به شكل هواپيما درآيد و با سرعت به طرف جلو حركت كند.

خدماتي كه هليكوپتر انجام مي دهد

بعلت کاراکترهاي پروازي بي رقيب هليکوپترها، اين وسيله کاربردهاي گسترده اي دارد که از جمله آنها مي توان موارد زير را نام برد:
مسافربري هوائي، حمل پست و كالا هاي بازرگاني .
كمك به پليس هنگام بروز حوادث و کنترل ترافيک و کمک به آتش نشاني براي خاموش کردن آتش.
حمل و نقل و نشر روزنامه و مجله .
نقشه برداري و مساحي از اراضي و باغ ها و ساختمان ها .
خدمات پزشکي در زمان بروز اتفاقات ناگوار.
جابجايي وسايل سنگين وزن مانند سازه هاي ساختماني و راديويي، که به اين نوع هليکوپترها در اصطلاح Aerial cranes گفته مي شود.
مورد استفاده ديگر هليکوپترها در جنگ است همچنين اين ماشين ها در صنعت توريسم نيز استفاده فراواني دارند.

اين مرغ خوش پرواز از قرن ها پيش ايده ال مخترعين و ساير افراد بشر بوده و امروز نه تنها خدمات مختلفي انجام مي دهد بلكه براي حمل و نقل بازرگاني نيز كار برد دارد . هليكوپتر هم در جنگ هم در صلح آينده نقش درخشان تري خواهد داشت و روز به روز بيشتر جاي خود را در ميان وسائط حمل و نقل مي كند .