حتماً تاکنون متوجه شده‌اید که بالگردها (هلیکوپترها) چقدر همه‌کاره و منعطف هستند. این هواگردها جزو بهترین‌ها در صنعت هوانوردی به شمار می‌روند و کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف مانند سفرهای تجاری، جستجو و نجات، سرگرمی و نظامی دارند. با توجه به پراکندگی آن‌ها، جای تعجب نیست که اکثر مردم در سراسر جهان از نحوه کارشان مطلع هستند. از قابلیت‌های برخاست و فرود عمودی گرفته تا توانایی‌های شناور ماندنشان، این ماشین‌ها در کل بسیار مشهورند. با این حال، با وجود این، بسیاری از افراد هنوز برخی از مکانیزم‌های درونی این ابزارهای باشکوه، یعنی چگونگی تغییر جهت آن‌ها در هوا، را درک نمی‌کنند. برای بررسی نحوه تغییر جهت بالگردها در هوا با اِروتِک همراه باشید.
علم پشت چرخش بالگردها در میانه هوا به اندازه کافی ساده است. بیشتر آن‌ها معمولاً دارای روتورهای اصلی و دم هستند که برای ایجاد نیروی بالابرنده (لیفت) برای هواگرد می‌چرخند. این لیفت را می‌توان با تنظیم سرعت روتورها کنترل کرد و به بالگرد اجازه می‌دهد تا مانورهای پیشرفته‌ای مانند شناور ماندن و شتاب گرفتن را انجام دهد. با این حال، وقتی صحبت از تغییر جهت به میان می‌آید، مکانیزمی متصل به روتور اصلی به نام صفحه گردان (swashplate) بیشترِ کار را انجام می‌دهد. کج کردن صفحه گردان، روتور اصلی را زاویه می‌دهد و نیروی رانش را در جهتی که صفحه کج شده است، ایجاد می‌کند. در تنظیمات روتور اصلی و دم، روتور دم می‌چرخد تا نیروی جانبی تولید کند که هواگرد را قادر می‌سازد چرخش حول محور عمودی (yaw) را انجام دهد. امروز، ما در مورد اینکه چگونه بالگردها می‌توانند در هوا بدون از دست دادن کنترل، تغییر جهت دهند، صحبت می‌کنیم.
یک قرن نوآوری و بهبود
یکی از قدیمی‌ترین مفاهیم بالگرد به دهه 1910 بازمی‌گردد، زمانی‌که مخترع و پیشگام هوانوردی دانمارکی، جاکوب الهامر، یک هواگرد با روتورهای هم‌محور طراحی کرد که قادر به شناور ماندن و پرش‌های کوتاه بود. در طول دهه 1920، نوآوران بیشتری برای ساخت بر اساس آنچه بود، پا پیش گذاشتند و اتوجیروها، که از نظر فنی اولین مفهوم موفق روتورکرافت بودند، در دهه 30 ظاهر شدند. دهه‌های 1940 و 1950 شاهد رونق بالگردها بودند، مانند بل 47، که جزو نمادین‌ترین بالگردها در تاریخ است. در طول نیمه اول قرن بیستم، ایده بالگرد به تکامل خود ادامه داد، با بهبودهای تدریجی که صنعت هوانوردی را به طور قابل‌توجهی متحول کرد. با این حال، یک نکته ثابت در تمام آن‌ها باقی ماند: مفهوم روتورهای هواگرد.
روتورها هسته اصلی کل هواگرد هستند. در پیکربندی روتور اصلی و دم، روتور اصلی می‌چرخد تا نیروی رانشی ایجاد کند که از وزن کلی بالگرد بیشتر است. برای مقابله با نیروی عظیمی که در غیر این صورت باعث از دست دادن کنترل هواگرد می‌شود، روتور دم وارد عمل می‌شود و نیروی رانش جانبی ایجاد کرده و هواگرد را تثبیت می‌کند. افزودن صفحه گردان به هواگرد اجازه می‌دهد تا به جلو یا عقب، یا به راست یا چپ کج شود. اما در مورد بالگردهایی که تنظیمات روتور اصلی و دم را ندارند چطور؟!
چندین پیکربندی روتور وجود دارد که نیازی به روتور دم ندارند!
در حالی‌که بالگردهای با روتور اصلی و دم (تک روتور اصلی) رایج‌ترین در آسمان‌های امروزی هستند، چندین پیکربندی دیگر نیز وجود دارند که قادر به انجام همان مانورهایی هستند که این بالگردها می‌توانند انجام دهند، مانند برخاست و فرود عمودی و شناور ماندن، اما بدون روتورهای دم. این پیکربندی‌ها شامل:
- پیکربندی روتورهای کنار هم، همانطور که در بزرگترین بالگرد ساخته‌شده تاکنون: میل وی-12 شوروی دیده می‌شود.
- پیکربندی روتورهای سنکروپتر یا درهم‌تنیده، همانطور که در کامن اچ‌اچ-43 دیده می‌شود.
- پیکربندی روتورهای پشت سر هم (Tandem)، همانطور که در بوئینگ سی‌اچ-47اف چینوک بلاک 2 مشهور دیده می‌شود.
- پیکربندی روتورهای کواکسیال با چرخش مخالف، همانطور که در کامن کا-31 دیده می‌شود.
اولین مورد از این‌ها، پیکربندی روتورهای کنار هم، دارای دو روتور با چرخش مخالف بر روی بال‌های هواپیما است که نیروی رانش را تولید کرده و بالگرد را به هوا بلند می‌کنند. پس از دستیابی به این، روتورها می‌توانند به صورت افقی کج شوند و هواگرد را از یک بالگرد به یک هواپیمای ثابت‌بال تبدیل کنند. برای پیکربندی روتورهای درهم‌تنیده، هواگرد دارای دو روتور بر روی دو دکل نزدیک به هم است. روتورها هنگام چرخش در هم می‌آمیزند و نیاز به روتور دم را از بین می‌برند. پیکربندی روتورهای پشت سر هم دارای دو تیغه با چرخش مخالف است، یکی در جلوی هواگرد و دیگری در عقب که کمی بالاتر قرار دارد. روتورها کمی به سمت یکدیگر کج می‌شوند و با چرخش، گشتاور یکدیگر را که می‌توانست هواگرد را به چرخش درآورد، خنثی می‌کنند. آخرین اما نه کم‌اهمیت‌ترین، پیکربندی روتور کواکسیال دارای دو روتور با چرخش مخالف بر روی یک دکل است. هواگرد بسته به اینکه کدام روتور لیفت بیشتری تولید کند، در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت چرخش حول محور عمودی (yaw) می‌کند.
منبع: Slashgear
