헬리콥터 로터 시스템

1. 로터 시스템

헬리콥터의 양력은 로터 블레이드의 회전에 의해 발생하며, 로터 블레이드는 기능에 따라 메인 로터 블레이드와 테일 로터 블레이드로 구분됩니다. 일반적으로 메인 로터 블레이드는 동체 상단의 마스트에 부착되어 헬리콥터를 들어 올리고 추진하는 동력을 생성하는 반면 테일 로터 블레이드는 방향 제어에 사용되며 메인 로터 블레이드의 회전으로 인한 흔들림을 방지합니다.

2. 로터 방식

로터는 마스트, 허브 및 로터 블레이드로 구성됩니다. 마스트는 속이 빈 원통형 금속 샤프트로 동력 전달 장치에서 위쪽으로 확장되어 주변 구조물의 지지를 받아 회전합니다. 마스트 상단에는 허브라고 하는 로터 블레이드의 연결 지점이 있습니다. 메인로터 시스템은 메인로터 블레이드의 설치 방식과 메인로터 허브와의 상대이동 방식에 따라 고정식, 반고정식, 완전분절식으로 구분된다.

(1) 반고정 로터 시스템

메인 로터 허브에 견고하게 장착된 두 개의 블레이드로 구성됩니다. 메인 로터 허브는 메인 로터 축에 대해 자유롭게 기울어지며 시소와 같은 모양 때문에 요동 경첩이라고 합니다. 이 방법에서는 하나의 블레이드가 위로 펄럭이고 다른 하나가 아래로 펄럭이도록 블레이드를 그룹으로 펄럭입니다. 반경질 로터 시스템에 수직 드래그 힌지가 없기 때문에 블레이드 굴곡이 리드/래그 힘을 흡수하고 해제합니다. 또한 반고정 로터에는 블레이드의 피치 각도를 변경하는 페더링 동작을 제공하는 페더링 힌지가 있습니다. 반강체 로터 시스템은 마스트 충돌에 취약하여 로터 플랩이 정지하여 마스트가 절단될 수 있습니다. 반고정 로터 시스템의 블레이드가 아래로 펄럭일 수 있도록 하는 기계 설계에는 몇 가지 물리적 제한이 있습니다. 마스트 피치는 로터 블레이드의 과도한 펄럭임으로 인해 발생합니다. 각 로터 시스템 설계는 최대 플래핑 각도를 지정합니다. 플래핑이 이 설계 한계를 초과하면 정적 정지 장치가 마스트에 충돌합니다. 비행 중 고정 정지 장치와 마스트 사이의 강한 충돌은 마스트의 손상 또는 분리를 유발할 수 있으므로 이러한 충돌은 어떠한 경우에도 발생하지 않아야 합니다.

(2) 고정 로터 시스템

강성 회전자 시스템은 기계적으로는 단순하지만 작동 하중은 경첩이 아닌 굽힘을 통해 흡수되어야 하기 때문에 구조적으로는 더 복잡합니다. 이 시스템에서 블레이드 루트는 로터 허브에 단단히 장착됩니다. 고정식 회전자 시스템은 굴절식 회전자 시스템과 유사한 공기역학적 거동을 나타내지만 날개가 펄럭이거나 전면/다리 경첩이 없습니다. 이 로터 블레이드는 날개를 펄럭이거나 앞/다리를 움직일 수 없지만 날개를 펼 수는 있습니다. 헬리콥터 공기 역학 및 재료 공학의 발전과 함께 고정 로터 시스템은 본질적으로 설계가 쉽고 반강체 및 완전 굴절식 로터 시스템의 장점을 활용할 수 있기 때문에 널리 사용됩니다. 고정식 로터 시스템은 로터 허브가 메인 로터 마스트에 견고하게 장착되어 있기 때문에 응답성이 뛰어나고 마스트 피치의 영향을 받지 않습니다. 로터와 동체가 함께 움직일 수 있도록 함으로써 이 접근법은 다른 시스템에 존재하는 진동을 크게 줄입니다. 또 다른 장점은 로터 허브의 무게와 항력과 더 작은 플랩 암이 제어 입력을 크게 줄여준다는 것입니다. 이 접근 방식의 단점은 서지나 돌풍으로부터 큰 하중을 흡수할 수 있는 힌지가 없기 때문에 다른 로터 시스템보다 더 큰 진동이 느껴지므로 승차감이 좋지 않다는 것입니다. 또한 완전히 관절식 회전자 시스템 설계에 가깝지만 베어링이나 경첩이 없습니다. 블레이드와 허브의 구조 설계는 응력을 흡수합니다. BO-105 모델, AH-1G 및 ASar 350 모델은 일반적인 고정 로터의 수정된 티타늄 단조로 만들어졌다는 점에서 독특합니다. 블레이드는 고탄성 유리 섬유로 보강되어 있기 때문에 블레이드는 슬랩 또는 납 팩으로 자체 흡수될 수 있습니다.

(3) 완전 관절 로터 시스템

완전히 연결된 로터 시스템은 각 블레이드의 리드/블레이드(평면에서 앞뒤로 움직임), 플랩(내부에 장착된 기어에서 위아래로 움직임) 및 페더링(피치 축에서)이 다른 블레이드와 독립적으로 변경될 수 있도록 합니다. 리프트). 회전)이 허용됩니다. 완전 굴절 로터 시스템은 블레이드가 2개 이상인 헬리콥터에 널리 사용됩니다. 로터가 회전함에 따라 각 블레이드는 제어 시스템의 입력에 따라 항공기를 조종합니다. 전체 로터 시스템의 양력 중심은 이러한 입력에 따라 이동하여 피치, 롤 및 상향 운동이 발생합니다. 이 리프트의 크기는 동일한 방향으로 모든 블레이드의 피치를 동시에 변경하는 집합 입력에 따라 달라집니다. 이 엘리베이터의 위치는 파일럿의 피치 및 롤 입력에 따라 다릅니다. 따라서 로터의 회전에 따라 각 블레이드의 페더링 각도가 달라지므로 순환계라고 합니다. 블레이드에 작용하는 양력이 증가함에 따라 블레이드는 위쪽으로 펄럭이는 경향이 있습니다. 블레이드의 스윙 힌지는 이러한 움직임을 허용하고 블레이드의 무게와 원심력의 균형을 유지하여 평평한 표면을 유지합니다. 어느 쪽이든 약간의 움직임이 수용되어야 하고 원심력은 일정합니다. 그러나 기동의 심각성(상승 속도, 전진 속도, 총 항공기 중량)은 펄럭이는 힘에 영향을 미칩니다. 날개가 펄럭이면서 무게 중심이 바뀝니다. 이는 로터 시스템에 대한 블레이드의 로컬 관성 모멘트를 변경하여 블레이드의 나머지 부분과 전체 로터 시스템에 대해 가속 또는 감속합니다. 이를 수용하기 위해 부츠/다리 또는 드래그 경첩. 단일 블레이드가 중립 위치에서 단일 회전을 따를 때 페더링 증가로 인해 부하가 증가함에 따라 블레이드가 위쪽으로 펄럭이고 앞으로 나아갑니다. 블레이드가 계속 회전하면서 아래로 펄럭이고 뒤로 지연됩니다. 가장 낮은 부하 지점에서 블레이드는 가장 낮은 플랩 각도와 가장 후방 지연에 있습니다. 회전자는 큰 회전 질량을 가지므로 자이로스코프와 같은 동작을 보입니다. 이 효과는 조향 입력이 일반적으로 회전축에서 조향 입력의 변위보다 90도 이전인 경우에 달성됩니다.