Helikopterns princip

En helikopter kräver konstant övervakning av flygkontrollerna för att inte gå ur hand och överlämnas åt den kompromisslösa gravitationskraften. 100% av tiden – inget undantag.

Om vi bortser från gasen så finns det tre flygkontroller:

  1. ’Collective’ eller stigspaken
  2. ’Cyclic’ eller styrspaken
  3. Pedalerna

Motorn, som antingen är en kolvmotor (vanligen billigare) eller en gasturbinmotor skapar lyftkraft genom att driva runt rotorn.

Lyftkraftens storlek regleras med ’Collective’ vilken piloten manövrerar med vänsterhanden. Om ’Collective’ dras upp ökar anfallsvinkeln lika mycket på alla blad oavsett var i 360-gradersvarvet de befinner sig. Tvärtom sker när ’Collective’ trycks ned mot golvet. Fullt nedtryckt skapas ingen lyftkraft alls och därför kan man tryggt stå stilla på marken trots att rotorn snurrar på fullt varv.

Dock, det behövs mer för att kontrollera flygningen. Newtons 3:e lag säger att varje kraft har en motsvarighet av en kraft som är motriktad och av samma storlek. Således, om motorn driver runt rotorn moturs (CCW: Counter Clock-Wise, vilket är det vanligaste för amerikanska helikoptrar medan medurs (CW: Clock-Wise) är vanligast för europeiska och ryska helikoptrar) så skapas en vridande kraft åt andra hållet, dvs. CW. För att kompensera för denna vridande CW-kraft så finns det en stjärtrotor som piloten styr med pedalerna. Anfallsvinkeln för stjärtrotorns blad kan därmed antingen ökas eller minskas vilket i sin tur flyttar stjärten i sidled och får därmed hela helikoptern att vrida sig runt den imaginära axel som går lodrätt igenom rotormasten. Vill du få helikopterns nos att svänga åt vänster à mer vänsterpedal om en CCW-rotor och anfallsvinkeln ökar på stjärtrotorns blad vilket vrider stjärten ut åt höger och nosen svänger då åt vänster.

Informationen ovan indikerar att pilotens vänsterhand och fötter är fullt sysselsatta med att reglera lyftkraften och kompensera för den vridande rörelse som lyftkraften bl.a. resulterar i. Men vad gör piloten med högerhanden? Svar: reglerar rotorbladens anfallsvinkel genom att via ’Cyclic’ bestämma om rotorn skall dra helikoptern framåt, bakåt, åt vänster eller åt höger eller alla varianter däremellan. Men vänta nu. Var det inte ’Collective’ som reglerade rotorbladens anfallsvinkel? Rätt, men så gör även ’Cyclic’. Dock med den viktiga skillnaden att dess påverkan sker på enskilt blad och på en enskild punkt av bladets 360-gradersvarv runt masten. 

 

– Collektive pitch ändrar lyftkraften lika mycket på alla blad under hela varvet

 

 

– Cyclic pitch ändrar lyftkraften på enskilt blad vid en enskild punkt i varvet

 

Exempel: Du hovrar, det är vindstilla och helikoptern står stilla i luften över en punkt på marken. Därmed är

  • ’Collective’ tillräckligt dragen uppåt för att helikoptern vare sig skall stiga eller sjunka. I denna stillastående position har alla bladen samma anfallsvinkel oavsett var de befinner sig i 360-gradersvarvet och lyftkraften de skapar är exakt lika stor oavsett mätpunkt i 360-gradersvarvet.
  • Nosen står stilla i en riktning därför att rotorns vridande kraft är perfekt kompenserad genom att pedalerna ger exakt rätt kraft till stjärtrotorns blad för motverka rotorns vridmoment.
  • ’Cyclic’ i neutralläge
  • Således är den samlade lyftkraften riktad vinkelrätt upp från jordytan genom den imaginära axeln som utgörs av rotormasten.

Nu vill du att från denna statiska position få helikoptern att röra sig framåt i nosens riktning – låt oss kalla den riktningen för kl. 12. Detta sker genom att ’Cyclic’ trycks något framåt. Det får anfallsvinkeln att ytterligare öka något när varje blad kommer till läget kl. 9 i varvet för att sedan återgå till normalläge strax därefter. På grund av det fysikaliska fenomenet gyroskopisk precession verkar inte den ökade lyftkraften förrän ett kvartsvarv senare i rotationsriktningen, dvs. vid läge kl. 6. Därmed lyfts rotorns bakre del upp varvid dess främre del trycks ned och rotorn genererar nu en lyftkraft som är framåtriktad (kl. 12) och den börjar dra helikoptern hängande under och svagt bakom sig i riktning framåt.

Enligt samma princip svänger man åt höger, vänster eller flyger baklänges.

Krångligt? Njae, inte särskilt svårt alls när man väl förstått principen. För den vetgirige finns det utmärkt information tillgänglig under rubriken ”Hur lär man sig flyga en helikopter?”