อ่าน 2 นาที
การหยุดของใบพัดถอยหลัง
การเสียการทรงตัวของใบพัดถอยหลัง เป็นสภาวะการบินที่เป็นอันตรายใน เฮลิคอปเตอร์ และ อากาศยาน ปีกหมุนอื่นๆ ซึ่งใบพัดถอยหลังมีความเร็วสัมพัทธ์ต่ำกว่า ประกอบกับ มุมปะทะ ที่เพิ่มขึ้น...
การหยุดของใบพัดถอยหลัง
การเสียการทรงตัวของใบพัดถอยหลังเป็นสภาวะการบินที่เป็นอันตรายในเฮลิคอปเตอร์และอากาศยาน ปีกหมุนอื่นๆ ซึ่งใบพัดถอยหลังมีความเร็วสัมพัทธ์ต่ำกว่า ประกอบกับมุมปะทะ ที่เพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการ เสีย การทรงตัว และสูญเสียแรงยก การเสียการทรงตัวของใบพัดถอยหลังเป็นปัจจัยจำกัดหลักของความเร็ว สูงสุดที่ไม่ควรเกิน VNE ของเฮลิคอปเตอร์[ 1 ]
การหยุดหมุนของใบพัดถอยหลังเกิดขึ้นที่ความเร็วไปข้างหน้าสูง และไม่ควรสับสนกับการหยุดหมุนของโรเตอร์ ซึ่งเกิดจากความเร็วรอบของโรเตอร์ต่ำและสามารถเกิดขึ้นได้ที่ความเร็วไปข้างหน้าใดๆ[ 1 ]
ใบมีดที่รุกไปข้างหน้าเทียบกับใบมีดที่ถอยกลับ
| ด้านใบมีดที่ถอยกลับ | ด้านใบมีดที่รุกคืบ |
ใบพัดที่หมุนไปในทิศทางเดียวกับเครื่องบินเรียกว่าใบพัดเดินหน้าและใบพัดที่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามเรียกว่าใบพัดถอยหลัง
การรักษาสมดุลของแรงยกทั่วทั้งแผ่นใบพัดมีความสำคัญต่อเสถียรภาพของเฮลิคอปเตอร์ ปริมาณแรงยกที่เกิดจากปีกเครื่องบินนั้นแปรผันตรงกับกำลังสองของความเร็วลม (เวโลซิตี้) ในการบินนิ่งที่ความเร็วลมเป็นศูนย์ ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ไม่ว่าจะอยู่ในตำแหน่งใดของการหมุน ก็จะมีความเร็วลมเท่ากันและดังนั้นจึงมีแรงยกเท่ากัน ในการบินไปข้างหน้า ใบพัดที่กำลังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าจะมีความเร็วลมสูงกว่าใบพัดที่กำลังเคลื่อนที่ถอยหลัง ทำให้เกิดแรงยกที่ไม่เท่ากันทั่วทั้งแผ่นใบพัด
มีการรักษาที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นในกรณีที่การยกไม่สมมาตร[ 1 ]
ค่าตอบแทน
การออกแบบเฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่ชดเชยปรากฏการณ์นี้โดยการใช้การเคลื่อนที่แบบ "กระพือ" ในแนวดิ่งของใบพัด เมื่อใบพัดกระพือ ใบพัดจะเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนในขณะที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ทำให้มุมปะทะ (AOA) ลดลง และส่งผลให้แรงยกน้อยลง เมื่อใบพัดถอยกลับ ใบพัดจะตกลงมาอีกครั้ง ทำให้มุมปะทะเพิ่มขึ้น และส่งผลให้เกิดแรงยกมากขึ้น
โดยทั่วไปแล้วมีการออกแบบอยู่สามแบบ แบบที่เก่าแก่ที่สุดและพบได้น้อยที่สุดในปัจจุบันคือระบบใบพัดแบบแข็งทั้งหมด ใบพัดยึดติดกับดุมใบพัดอย่างแน่นหนา แต่ทำจากวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งช่วยให้สามารถกระพือได้บ้าง
ระบบใบพัด กึ่งแข็งมีบานพับแนวนอนที่ฐานของใบพัด ซึ่งช่วยให้ใบพัดกระพือขณะหมุน โดยจำเป็นต้องมีจำนวนใบพัดเป็นเลขคู่เสมอ เนื่องจากใบพัดแต่ละคู่ที่อยู่ตรงข้ามกันจะเชื่อมต่อกันทางกลไกเพื่อป้องกันการสั่นสะเทือน
ระบบใบพัดแบบ ข้อต่อเต็มรูปแบบใช้การผสมผสานระหว่างการกระพือปีกและการเคลื่อนที่ในแนวนอน ซึ่งทำให้ใบพัดด้านที่ถอยหลังเคลื่อนไปข้างหน้าเล็กน้อยและเคลื่อนกลับมาอีกครั้งทางด้านที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า จึงสร้างกระแสลมและแรงยกสัมพัทธ์ที่มากขึ้นทางด้านที่ถอยหลังโดยแลกกับการลดลงของแรงยกทางด้านที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า
ในทุกกรณี นักบินอาจชดเชยการหมุนที่เกิดขึ้นด้วยการป้อนการควบคุมแบบวงจรซ้ายหรือขวา (ตามที่กำหนดโดยการหมุนของใบพัด) ได้ในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม อัตราการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของการงอใบพัดและมุมปะทะทำให้เกิดการบิดตามยาวที่ไม่สามารถควบคุมได้และการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงในระยะหลัง ส่งผลให้สูญเสียการควบคุมแบบวงจรทั้งหมดหากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ ตรวจสอบ [ 1 ]สมมติว่าไม่มีความเสียหายของใบพัด การฟื้นตัวจากสภาวะนี้เป็นไปได้และอธิบายไว้ด้านล่าง
ความล้มเหลว
การชดเชยเหล่านี้ทำได้เพียงบางส่วนเท่านั้น การเพิ่มมุมปะทะเพื่อชดเชยความเร็วลมที่ใบพัดลดลงจะมีผลในการรักษาแรงยกไว้ได้จนถึงจุดที่มุมปะทะวิกฤต เท่านั้น หลังจากนั้นแรงยกจะลดลงอย่างรวดเร็ว
ปีกเครื่องบินทุกแบบมีมุมปะทะวิกฤต (หรือเรียกว่ามุมปะทะที่ทำให้เกิดการเสียการทรงตัว) ซึ่งเป็นมุมปะทะที่สร้างแรงยกได้มากที่สุด หากมุมปะทะสูงกว่านี้ กระแสลมที่พัดผ่านปีกเครื่องบินจะแยกตัวออก และแรงยกจะลดลง ซึ่งเป็นสภาวะที่เรียกกันทั่วไปว่า การเสียการทรงตัว (stall )
เมื่อเครื่องบินปีกตรึงบินด้วยมุมปะทะเกินมุมวิกฤต เครื่องบินทั้งลำจะสูญเสียแรงยกและเข้าสู่สภาวะที่เรียกว่าการเสียการทรงตัว (stall ) ผลที่ตามมาโดยทั่วไปของการเสียการทรงตัวในเครื่องบินปีกตรึงคือ ระดับความสูงของเครื่องบินลดลงอย่างรวดเร็วและการดิ่งลง การเสียการทรงตัวในเครื่องบินปีกตรึงนั้นแทบจะสามารถแก้ไขได้เสมอ (หากระดับความสูงเพียงพอ)
อย่างไรก็ตาม ในสภาวะใบพัดถอยหลังเสียการทรงตัว เฉพาะครึ่งด้านถอยหลังของจานใบพัดเฮลิคอปเตอร์เท่านั้นที่จะเกิดการเสียการทรงตัว ใบพัดด้านที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้ายังคงสร้างแรงยกต่อไป แต่ใบพัดด้านถอยหลังจะเข้าสู่สภาวะเสียการทรงตัว ซึ่งโดยปกติจะส่งผลให้หัวเฮลิคอปเตอร์ยกตัวขึ้นโดยไม่ได้รับคำสั่ง และหมุนไปในทิศทางด้านถอยหลังของจานใบพัด ในระบบใบพัดหมุนทวนเข็มนาฬิกา (เช่นเดียวกับแบบที่ผลิตในอเมริกาโดยส่วนใหญ่) จะเป็นด้านซ้าย ในระบบหมุนตามเข็มนาฬิกา (เช่นในรุ่นของฝรั่งเศสและรัสเซียส่วนใหญ่) [ 2 ]จะเป็นการหมุนไปทางด้านขวา
ประสิทธิภาพการบินขณะใบพัดถอยหลังหยุดนิ่ง
เมื่อเครื่องบินเข้าใกล้สภาวะใบพัดถอยหลังเสียการทรงตัว เครื่องบินจะสั่นสะเทือนและหัวเครื่องจะเริ่มเชิดขึ้น การเชิดหัวเครื่องขึ้นนี้จะช่วยแก้ไขสถานการณ์โดยธรรมชาติ เนื่องจากทำให้เครื่องบินช้าลง หากถูกบังคับให้เร่งความเร็วต่อไปโดยใช้การควบคุมการบิน (คันบังคับไปข้างหน้า + ยกคันบังคับขึ้น) เครื่องบินอาจเอียงไปด้านใดด้านหนึ่งของใบพัดที่กำลังถอยหลัง
การกู้คืน
การฟื้นตัวประกอบด้วยการลดคันบังคับรวมเพื่อลดมุมปะทะของใบพัด ตามด้วยการใช้คันบังคับท้ายเพื่อลดความเร็วลม[ 1 ]
สาเหตุของการหยุดชะงักของใบพัดขณะถอยหลัง
ปรากฏการณ์ใบพัดถอยหลังเสียการทรงตัวมีโอกาสเกิดขึ้นได้มากขึ้นในเฮลิคอปเตอร์เมื่อมีเงื่อนไขต่อไปนี้เกิดขึ้นเพียงอย่างเดียวหรือหลายอย่างรวมกัน:
- น้ำหนักรวมสูง
- ความเร็วลมสูง
- รอบการหมุนของโรเตอร์ต่ำ
- ระดับความสูงความหนาแน่นสูง
- ทางโค้งชันหรือหักเลี้ยวอย่างกะทันหัน
- อากาศโดยรอบปั่นป่วน[ 1 ]
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การหยุดของใบพัดถอยหลัง
การเสียการทรงตัวของใบพัดถอยหลัง เป็นสภาวะการบินที่เป็นอันตรายใน เฮลิคอปเตอร์ และ อากาศยาน ปีกหมุนอื่นๆ ซึ่งใบพัดถอยหลังมีความเร็วสัมพัทธ์ต่ำกว่า ประกอบกับ มุมปะทะ ที่เพิ่มขึ้น...
ใบมีดที่รุกไปข้างหน้าเทียบกับใบมีดที่ถอยกลับ
ใบพัดที่หมุนไปในทิศทางเดียวกับเครื่องบินเรียกว่า ใบพัดเดินหน้า และใบพัดที่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามเรียกว่า ใบพัดถอยหลัง
ค่าตอบแทน
การออกแบบเฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่ชดเชยปรากฏการณ์นี้โดยการใช้การเคลื่อนที่แบบ "กระพือ" ในแนวดิ่งของใบพัด เมื่อใบพัดกระพือ ใบพัดจะเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนในขณะที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ทำให้มุมปะทะ (AOA) ลดลง และส่งผลให้แรงยกน้อยลง เมื่อใบพัดถอยกลับ ใบพัดจะตกลงมาอีกครั้ง...
ความล้มเหลว
การชดเชยเหล่านี้ทำได้เพียงบางส่วนเท่านั้น การเพิ่ม มุมปะทะ เพื่อชดเชยความเร็วลมที่ใบพัดลดลงจะมีผลในการรักษาแรงยกไว้ได้จนถึงจุดที่ มุมปะทะวิกฤต เท่านั้น หลังจากนั้นแรงยกจะลดลงอย่างรวดเร็ว