Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy bay trực thăng

Máy bay trực thăng hay còn có tên khác là máy bay lên thẳng là một loại phương tiện bay có động cơ, hoạt động bay bằng cánh quạt, có thể cất cánh, hạ cánh thẳng đứng, có thể bay đứng trong không khí và thậm chí bay lùi. Trực thăng có rất nhiều công năng cả trong đời sống thường nhật, trong kinh tế quốc dân và trong quân sự.
Nếu so sánh với máy bay phản lực thì máy bay trực thăng có kết cấu, cấu tạo phức tạp hơn rất nhiều, khó điều khiển, hiệu suất khí động học thấp, tốn nhiều nhiên liệu, tốc độ và tầm bay xa kém hơn rất nhiều.

Nhưng bù lại những nhược điểm đó, khả năng cơ động linh hoạt, khả năng cất cánh – hạ cánh thẳng đứng không cần sân bay và tính năng bay đứng của nó làm cho loại máy bay này là không thể thay thế được. Thực tế là máy bay trực thăng có thể đến bất cứ nơi nào chỉ cần bãi đáp có kích thước lớn gấp rưỡi đường kính cánh quạt là nó đều có thể hạ cánh và cất cánh được.

Vậy dựa trên nguyên lý nào mà máy bay trực thăng có thể bay lên được và có thể di chuyển trên không trung.Sau đây ta sẽ tìm hiểu nguyên lý lực nâng của cánh quạt máy bay trực thăng.
Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy bay trực thăng

LỰC NÂNG KHÍ ĐỘNG HỌC

I- Cấu tạo cơ bản

1- Cánh quạt chính

Máy bay trực thăng thắng được trọng lực và bay lên được là nhờ lực nâng khí động học hay còn gọi là lực nâng Zhukovski. Đó là kết quả của sự chênh lệch áp suất không khí tại mặt trên và mặt dưới của cánh nâng.Nhiệm vụ của cánh quạt chính là tạo ra lực nâng để thắng trọng lực của máy bay để nâng nó bay trong không khí.

Lực nâng được tạo ra nhờ sự tương tác với khí quyển. Trong quá trình quay cách quạt tác dụng vào không khí một lực và ngược lại theo định luật 3 không khí tác dụng lên cánh quạt một phạn lực hướng lên trên.

Lực nâng hướng lên trên


Thay đổi mặt phẳng quay của cách quạt chính sẽ giúp máy bay bay tiến về phía trước lùi lại phía sau hay bay sang phải sang trái

2- Cánh quạt đuôi

Cánh quạt đuôi hết sức quan trọng vì theo định luật bảo toàn mômen xung lượng khi cánh quạt chính quay theo chiều kim đồng hồ thì phần còn lại của máy bay sẽ có xu hướng quay theo chiều ngược lại.

Mômen xung lượng (TORQUE REACTION ) sẽ được triệt tiêu bởi cánh quạt đuôi.

Cánh quạt đuôi sẽ tạo ra một mô men cân bằng với momen do cánh quạt chính gây lên.

Ngoài ra nhờ việc thay đổi công suất của cánh quạt đuôi mà máy bay có thể chuyển hướng sang phải sang trái dễ dàng.

Cánh quạt đuôi (tailrotor) được nối với cánh quạt chính( main Rotor) nhờ một hệ dẫn động như hình vẽ dưới đây:


II- Một số cấu tạo khác

+ Có loại trực thăng bố trí cánh quạt đuôi không theo phương nằm ngang mà theo phương thẳng đứng như cánh quạt chính nhưng có chiều quay ngược lại:

Do có chiều quay ngược nhau nên giúp triệt tiêu momen xoắn và có thể điều khiển chuyển hướng máy bay trên mặt phẳng ngang như quay trái, quay phải.

+ Cũng có loại máy bay trực thăng không cần cánh quạt đuôi, khi đó người ta dùng 2 cánh quạt chính đồng trục quay ngược chiều nhau. Lực nâng của 2 cánh quạt này đều hướng lên trên nhưng mômen xung lượng thì triệt tiêu lẫn nhau. Khi muốn đổi hướng bay người ta sẽ thay đổi công suất của một trong 2 cánh quạt để momen của một trong 2 thắng thế.


III- Cơ cấu chuyển động

Để điều khiển máy bay trực thăng phi công phải kết hợp 4 cơ cấu điều khiển sau:
- Cơ cấu "collective": (thay đổi góc tấn của toàn bộ các cánh của đĩa cánh quạt không theo chu kỳ quay) cần này làm thay đổi lực nâng chung của đĩa cánh quạt nâng, dùng để cất cánh, hạ cánh và tăng giảm độ cao
- Cơ cấu "cyclic": thay đổi góc tấn của từng cánh theo chu kỳ tuỳ thuộc vào vị trí của cánh so với máy bay, cần này làm thay đổ độ nghiêng của mặt phẳng cánh quạt nâng so với mặt phẳng ngang theo hai chiều phải – trái và trước – sau dùng để chuyển động ngang phải – trái, tiến – lùi
- Tay ga ("throttle"): thay đổi vận tốc quay cánh quạt dùng để hạ cánh, cất cánh, thay đổi độ cao và vận tốc chuyển động
- Bàn đạp chống xoay ("anti-torque"): để làm máy bay đổi hướng quay đầu sang phải, trái.

ST