Nguyên lý hoạt động trực thăng

lOMoARcPSD|24736962

1.4.3 nguyên lý hoạt động trực thăng Technical (Học Viện Hàng Không Việt Nam)

Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university
Downloaded by An Di?m Phan ?? ()


lOMoARcPSD|24736962

1.4.3 Nguyên lí hoạt động
Máy bay thắng được trọng lực và bay lên được là nhờ lực nâng khí động động
học hay còn gọi là lực nâng Zhukovski. Là kết quả của sự chênh lệch áp suất
khơng khí tại mặt trên và mặt dưới của vật thể (cánh máy bay) khi dịng khí chuyển
động chảy bao bọc qua vật thể. ). Cũng như máy bay, để trực thăng bay được cũng
có 4 lực tác động lên lá cánh quạt: 1) Lực đẩy - tạo bởi động cơ (Thrust), 2) Lực
cản của khơng khí (Drag), Trọng lực của trực thăng (Weight), 4) Lực nâng khí
động học (Lift). Để có lực nâng khí động học thì thiết diện vật thể (cánh) phải
khơng đối xứng qua trục chính và đường biên của mặt trên phải lớn hơn của mặt
dưới, những vật thể có hình dạng thiết diện như vậy được gọi là có hình dạng khí
động học. Khi khơng khí chảy bao quanh hình khí động sẽ có lực nâng khí động
học và đồng thời xuất hiện lực cản. Hình khí động học nào cho hiệu ứng lực nâng
càng cao mà lực cản càng ít thì được coi là có hiệu suất khí động học càng tốt. Đối
với chất lỏng hiệu ứng cũng tương tự (thuỷ động học).

Bốn lực trên cánh quay trực thăng
Khi khơng khí chảy qua hình khí động là cánh, tại mặt dưới sẽ có áp suất cao
hơn so với mặt trên và hệ quả là sẽ xuất hiện một lực tác động từ dưới lên vuông

Downloaded by An Di?m Phan ?? ()

lOMoARcPSD|24736962

góc với cánh. Lực nâng có độ lớn bằng diện tích cánh nhân với chênh lệch áp suất
hai mặt. Độ chênh lệch áp suất phụ thuộc vào hình dạng thiết diện cánh tức là phụ
thuộc vào hiệu suất khí động học của cánh, góc tấn (góc chảy của khơng khí tương
đối với vật khí động và vận tốc dịng chảy). Như vậy khi vận tốc dòng chảy đạt đến
độ lớn nào đó thì chênh lệch áp suất (đồng nghĩa với lực nâng) sẽ đủ để thắng trọng
lực và vật thể có thể bay lên được. Muốn có lực nâng đủ thì vận tốc và diện tích
cánh phải đủ: cánh càng rộng thì máy bay có thể cất cánh với vận tốc nhỏ hơn,
ngược lại cánh càng nhỏ thì địi hỏi vận tốc càng lớn để cất cánh.

Mơ hình khí trời qua máy bay
Trong máy bay có cánh cố định vật thể khí động học để tạo lực nâng là đơi
cánh của máy bay được gắn cố định vào thân. Động cơ quay cánh quạt (hoặc phụt
dịng khí phản lực) sẽ tạo phản lực đẩy máy bay chuyển động tương đối với khơng
khí về phía trước, khi chuyển động tương đối như vậy cánh máy bay sẽ bị dịng khí
chảy bao bọc xung quanh và tạo hiệu ứng lực nâng khí động học tác động từ dưới
lên, khi vận tốc máy bay đạt đến giá trị nào đó lực nâng sẽ đủ lớn để thắng trọng
lực và máy bay sẽ bay được. Còn đối với máy bay trực thăng cánh nâng là cánh

Downloaded by An Di?m Phan ?? ()


lOMoARcPSD|24736962

quạt nâng nằm ngang, nó đồng thời cịn để tạo lực đẩy ngang làm trực thăng
chuyển động ngang. Như vậy đối với máy bay có cánh cố định thì lực nâng chỉ có
khi có đủ vận tốc, mất vận tốc sẽ mất lực nâng (thất tốc) nên máy bay không thể
bay đứng một chỗ. Trực thăng cũng theo nguyên tắc lực nâng khí động học nhưng

các cánh nâng là cánh quạt ngang quay xung quanh trục nên vẫn đảm bảo chuyển
động tương đối với khơng khí và có lực nâng khi trực thăng vẫn đứng yên nên trực
thăng có thể bay đứng một chỗ thậm chí bay lùi.
Điều khiển trực thăng phức tạp hơn nhiều so với máy bay. Tất cả các loại trực
thăng đều có nguyên lý điều khiển chung như sau.
Để thay đổi lực nâng của toàn bộ đĩa cánh quạt nâng nói chung, thơng qua hai
cách: 1) Đồng thời thay đổi góc tấn chung của tất cả các cánh và điều này làm thay
đổi lực nâng mà khơng cần tăng giảm số vịng quay của cánh quạt; 2) Giữ nguyên
góc tấn chung của đĩa cánh quạt nâng nhưng thay đổi công suất động cơ làm thay
đổi vận tốc vòng quay và sẽ làm thay đổi lực nâng. Để thay đổi góc tấn đồng đều
chung cho mọi cánh, người ta điều khiển bằng cần điều khiển chung (collective).
Bộ phận điều khiển để thay đổi vận tốc vòng quay cánh quạt gọi là cần điều khiển
tay ga (throttle).
Để tạo độ nghiêng ngang (sang trái, sang phải) phải thay đổi góc tấn của mỗi
cánh theo chu kỳ một vịng quay sao cho góc tấn của mỗi cánh thay đổi tuỳ theo vị
trí quay của cánh và gây ra lực nâng cực đại (hay cực tiểu) khi cánh đạt vị trí cực
trái (hay cực phải). Điều này sẽ làm lực nâng khí động học sẽ khác nhau tại hai bên
trái và phải của trực thăng và sẽ tạo mô men làm thân trực thăng nghiêng sang
phải, trái tương ứng. Bộ phận điều khiển thay đổi góc tấn của cánh theo chu kỳ
quay được gọi cần điều khiển theo chu kỳ (cyclic).

Downloaded by An Di?m Phan ?? ()


lOMoARcPSD|24736962

Để tạo độ nghiêng dọc (mũi trực thăng hướng lên trên hoặc chúc xuống dưới)
cũng thực hiện tương tự như trên nhưng góc tấn thay đổi theo chu kỳ sao cho lực
nâng tối đa (hay tối thiểu) khi ở phía trước mũi trực thăng hay ở phía sau đi trực
thăng sự chênh lệch lực nâng trên đĩa cánh quạt nâng tại phần mũi và đuôi sẽ làm

máy bay chúi đầu xuống hoặc ngóc đầu lên tương ứng. Cần điều khiển cũng vẫn là
cần theo chu kỳ (cyclic). Cần này có các vị trí trước – sau – phải – trái. Khi đưa
cần sang trái trưc thăng nghiêng trái và bay ngang sang trái; đưa cần sang phải trực
thăng bay nghiêng phải và bay ngang sang phải; đưa cần lên trước thì trực thăng
chúc mũi xuống và bay tiến; đưa cần về phía sau thì trực thăng ngóc mũi lên và
bay lùi; để cần dựng đứng thì trực thăng bay treo đứng ngun tại chỗ. Cần cịn vơ
số các vị trí trung gian khác cho phép đĩa cánh quạt đồng thời nghiêng theo hai
chiều không gian phải – trái và trước – sau và sẽ thực hiện các chuyển động tương
ứng. Đây chính là cần điều khiển chính quyết định độ nghiêng của mặt phẳng cánh
quạt theo các chiều khác nhau và quyết định chuyển động bay của trực thăng. Phi
công không bao giờ được rời tay khỏi cần này.
Để tạo lực đẩy ngang cho trực thăng bay ngang, mặt phẳng của đĩa cánh quạt
nâng phải nghiêng đi một góc so với mặt phẳng ngang, lực nâng vng góc với
mặt phẳng cánh quạt nâng sẽ bị phân tích lực thành 2 thành phần, một thành phần
theo chiều thẳng đứng để cân bằng trọng lực, thành phần khác theo phương nằm
ngang để tạo lực đẩy ngang để máy bay chuyển động ngang. Việc này được thực
hiện thông qua việc làm cho đĩa cánh quạt nâng nghiêng sang trái – phải (tạo lực
đẩy sang trái – phải) hoặc nghiêng về đằng trước – sau (tạo lực đẩy tiến hoặc lùi).
Cơ cấu điều khiển nghiêng theo hai chiều này chính là cần "cyclic".
Để trực thăng đổi hướng (quay đầu sang phải, trái) phi công dùng chân nhấn
pê đan chống xoay (anti-torque) khi nhấn lên pê đan này thực thăng sẽ thực hiện
động tác quay theo cơ chế tùy thuộc theo sơ đồ nguyên tắc.

Downloaded by An Di?m Phan ?? ()


lOMoARcPSD|24736962

Downloaded by An Di?m Phan ?? ()