Varför är * vertikal * autorotation i en helikopter rekommenderas inte?

När motorn misslyckas i en enhjuls helikopter kan den autorisera till jord: den ger upp potentiell energi från reducerhöjden för att rotorn ska vrida, vilket fortsätter att ge hiss. Autorotation kan ske rakt nedåt i vertikalt flyg, men den allmänna rekommendationen är att behålla framfartshastigheten, som en fast vingsglidning: nedstigningsgraden är mycket lägre om det finns framfart.

Bildkälla

Vi associerar helikoptrar med svävar, men det här är en ansträngande ansträngning. Även lite framåthastighet genererar translationslift, vilket gör det mycket lättare för rotorn att generera lift:

• Framåtflödet lutar hissvektorn framåt, minskar inducerad drag- och bladmoment och ökande lyft. Eller sagt på ett annat sätt: luftströmmen strömmar in redan och behöver inte accelereras från noll. Rotorn börjar nu fungera mer som en fast vinge gör.
• Airströmmen genom rotorn upplever mindre störning från skrovet.

Effekten av framåthastighet på automatisk rotationshastighet av nedstigning visas i en graf i den här boken :

Återgåtillvertikalautorotation:Denvertikalauppåtriktadeluftströmmenmåstegåsnabbtigenomrotornförattnåvindkraftläget,såattlyftskapasgenomattavtaluftensompasserargenomden.Omviberäknarlyftkomponentenperområdeavenvertikaltautorotiseranderotor,ärdenjämförbarmedett$C_D$-värdepå1,1till1,2refererattillrotorområdet.Enligt den här källan :

• En platt platta har en $ C_D $ på 1,28
• En fallskärm har en $ C_D $ på 1,4.

Så vid vertikal nedstigning är den roterande rotorn nästan lika bra som fallskärm i samma område - det är bara att fallskärmsstorleken är lite liten för en helikopters typiska nyttolast, vilket resulterar i vertikala nedstigningshastigheter mellan 3 600 till 6 200 ft / min. Som jämförelse:

• Air France 447 föll till marken med en vertikal nedstigningsgrad på 10 000 ft / min.
• Kapten Sullenberger-planet tog fyra minuter för att nå Hudson i en riktig glid, från 2.060 ft höjd = genomsnitt på 500 ft / min.

Två faktorer gör autorotation mycket mer överlevande men:

Observera att det i en vertikal nedstigning inte finns någon återställning av den cykliska, endast ökningen av kollektivet - plus att nedstigningsgraden är högre. En högre hastighet och färre medel att bromsa, det rekommenderas inte!

En sidnot

Vindriktningsrotorn vrider inte motsatt! Den inkommande luften från under lutar hissvektorn framåt, som i en glider. En del av rotordisken drivs av flygplanen i samma riktning som den var när den fortfarande var i kraft.

Bildkälla

Vid autototering används framfartshastighet för att styra rotorhuvudets hastighet. I bilen är motorn frånkopplad (vid svansrotorfel) eller helt enkelt död, så den kan inte användas för att styra rotorns varvtal.

Vid en vertikal nedstigning kommer rotorns huvud till slut att överskridas från luften som rusar förbi knivarna, och rotorbladet kommer att avgå från flygplanet. Inte bra.

Den luft som träffar knivarna från framåtgående flygning används för att inducera drag på rotorbladen, saktar dem ner. Ju snabbare helikoptern går framåt desto större dra.

Så piloten använder auto-hastighet för att styra rotorns hastighet. Om rotorhuvudets hastighet bygger upp för mycket, näsa lite för att få lufthastighet och sakta ner rotorn. Om rotorhuvudet börjar sakta ner, ta sedan tillbaka framhastigheten så att rotorhuvudet plockar upp hastigheten.

Vidareflygning hjälper också till att manövrerar helikoptern när man väljer en touchdown-punkt, men i huvudsak används den för att hålla rotorns hastighet i grön.

Varje helikopter har en idealautomatisering framåtgående flyghastighet, som ska hålla rotorns huvudhastighet i grön. I en Bell JetRanger är det omkring 60 kts jag tror, men det här är en allmän riktlinje, inte en absolut.

Teoretiskt sett kan man öka bladhöjden till ett överspänningshuvud för att sakta ner det, men framflyttning är ett mer exakt sätt att göra detta och undviker risken att oavsiktligt sakta ner huvudet för mycket.

Glöm teori ... en vertikal autorotation är möjlig och kan utföras på ett säkert sätt. För att svara på den här frågan från min medpilot den dagen i Vietnam tog jag vår H-Model Huey upp till 5000 och bekräftade svävaren. Jag sänkte kollektivet och huggade gasen för att dela upp nålarna och övervakade rotorns varvtal för att försäkra mig om ingen överhastighet, samtidigt som cykliken centrerades för riktig vertikal. Jag använde kollektiv för att stabilisera vår diskhastighet. En gång övertygad om att manöveren var säker, återhämtade jag mig på ungefär 1 000 "genom att trycka på den cykliska framåt och återhämtningsenheten. Vi upplevde inga problem med virvelringsteori eller någon indikation på att denna manövrering var farlig. Om jag verkligen behövde lägga ner det skulle jag ha initierat en framåtriktad cyklisk aspekt för att kunna utföra en standardflare och nedläggning en gång under den 1000 "jag valde. I arméflygskolan på 1960-talet praktiserades alla möjliga aspekter av automatiska rotationer ALLTID på marken med ingen strömåtervinning vid 50-talsinspelning. Jag tror personligen att det är oansvarigt och vansinnigt att inte träna en helikopterpilot för fulla grundkontaktbilar. Vad? Går gud plötsligt dyka upp och hjälpa till i den senaste 50-talet eller så? SIMS är INTE ett acceptabelt ersättare för verklig praxis. Vi svängde bilar, startade bilar, 180 ° och 360 ° bilar, fullväxande retardationsautomater, men min all-time favorit kallades "Spot Autos". IP valde en plats på banan - vanligtvis en av siffrorna och jag initierade en bil från mönsterhöjd och hastighet på landningsbanan och noterade min branta glidvinkel genom hakbubblan. Att hålla kollektivet nere och använda endast cyklisk, jag flakade chopper till ett nästan död stopp - noggrant övervakning rotorns varvtal och dra kollektiv vid behov för att förhindra överfart. Cyklisk skjuts framåt för att starta den fantastiskt snabba nedstigningen igen - oj, vi kan få minst två och ibland tre fläckar på vägen ner - den sista var ett stopp direkt på det valda antalet och dra det som i huvudsak var en svängning auto att landa. Vi har alltid slutfört alla våra bilar till marken med alla dessa manövrer och de var verkligen roliga att göra! Vår IP: s definierade kompetens och kompetens och gjorde ett utmärkt jobb att inställa samma egenskaper i oss alla, med vetskap om att vart vi var på väg skulle vi behöva alla träningsfördelar vi kunde hantera. Mina två cent (1.955 flyghelikopterflygtimmar i Vietnam slicks och pistoler).