Vortex ring tilstand - Vortex ring state
Den vortex ring tilstand (VRS) er en farlig aerodynamisk tilstand, der kan opstå i helikopter flyvning, når en vortex ring -system opsluger rotoren forårsager alvorlige tab af elevatoren . Vortex ringtilstand omtales undertiden som afvikling med magt , selvom sidstnævnte også er en terminologi, der forskelligt bruges til lavt omdrejningstal, forårsaget af hurtige stigninger i kollektivet, hvilket resulterer i over-pitching af hovedrotorbladene og/eller fra overskridelse af motorens kapacitet under hurtig deceleration og/eller nedstigning. Den Federal Aviation Administration (FAA) ser disse udtryk som synonyme, hvorimod Transport Canada ser dem som to forskellige fænomener.
Denne tilstand forekommer også hos tiltrotorer og var ansvarlig for en ulykke, der involverede en V-22 Osprey . Vortex ringstat forårsagede tabet af en stærkt modificeret MH-60 helikopter under Operation Neptune Spear , raidet i 2011, hvor Osama bin Laden blev dræbt.
Beskrivelse
Ved flyvning fremad med translationel lift er der ingen opadgående strøm ( opstrømning ) af luft i navområdet. Når fremadgående hastighed falder og lodrette nedstigningshastigheder stiger, begynder en opstrømning, fordi der ikke er nogen flyvefladeoverflader i masten og bladets grebsområde. Når volumen af opstrøm øges, overvindes den inducerede strømning (luft trukket eller "induceret" ned gennem rotorsystemet) af de indre knivsektioner, og knivene begynder at gå i stå nær navet. Efterhånden som de indvendige knivsektioner går i stå, dannes et andet sæt hvirvler, der ligner rotorspidshvirvlerne, i midten af rotorsystemet og kombineret med det ydre sæt af hvirvler medfører et alvorligt tab af løft. En helikopterpilots undladelse af at genkende og reagere på tilstanden kan føre til høje nedstigninger og jordpåvirkning.
Hændelse
En helikopter støder normalt på denne tilstand, når man forsøger at svæve uden for jorden (OGE) over luftens svævende loft, svæve uden for jordeffekten uden at opretholde præcis højdekontrol, og mens man foretager modvind eller stejle, drevne tilgange, når lufthastigheden falder til næsten nul.
Registrering og korrektion
Tegnene på VRS er en vibration i hovedrotorsystemet efterfulgt af en stigende synkehastighed og muligvis et fald i cyklisk autoritet.
I enkeltrotorhelikoptere korrigeres hvirvelringstilstanden traditionelt ved lidt at sænke kollektivet for at genvinde cyklisk autoritet og bruge den cykliske kontrol til at anvende sidebevægelse, ofte med at lægge næsen ned for at etablere fremadgående flyvning. I tandem-rotorhelikoptere opnås opsving gennem lateral cyklisk eller pedalindgang eller begge dele. Flyet vil flyve ud af hvirvelringen til "ren luft", og vil kunne genvinde lift.
En anden korrektion, der nu er kendt som Vuichard Recovery Technique efter at have vundet popularitet for nylig, blev undervist af Claude Vuichard, et føderalt kontor for civil luftfart (FOCA) i Schweiz. Denne teknik anvender en kombination af alle tre betjeningselementer sammen for at reducere højdetab og komme sig hurtigere: anvende cyklisk i retning af halerotorens tryk, øg kollektivet for at klatre kraft og koordiner med powerpedalen for at opretholde kursen (krydskontroller). Gendannelsen er fuldført, når rotorskiven når hvirvelens opadgående del.
Slår ud af vortex ringtilstand
Det er muligt at slukke for vortex -ringtilstand, men dette kræver at have omkring det dobbelte af den effekt, det tager at svæve. Kun en helikopter i fuld skala, Sikorsky S-64 Skycrane , dokumenteres at være i stand til at gøre dette, når den ikke er lastet.
Pilot- eller operatørreaktion
Helikopterpiloter læres oftest at undgå VRS ved at overvåge deres nedstigningshastigheder ved lavere lufthastigheder. Når de støder på VRS, bliver piloter lært at anvende cyklisk fremad for at flyve ud af tilstanden og/eller sænke kollektiv pitch . Selvom overgangen til fremadgående eller lateral flyvning vil lindre tilstanden i sig selv, reduceres kollektivet for at reducere strømbehovet størrelsen af hvirvlerne og reducerer den tid, der kræves for at være fri for tilstanden. Men da tilstanden ofte forekommer nær jorden, er sænkning af kollektivet muligvis ikke en mulighed; et tab af højde vil forekomme proportionalt med den nedstigningshastighed, der udvikles, før genoprettelsen påbegyndes. I nogle tilfælde stødes der på hvirvelringstilstand og får lov til at gå videre til det punkt, at piloten alvorligt kan miste cyklisk autoritet på grund af den forstyrrede luftstrøm. I disse tilfælde kan pilotens eneste løsning være at indtaste en autorotation for at bryde rotorsystemet fri af sin hvirvelringstilstand.
Tandem rotor helikoptere
I en tandemrotorhelikopter vil fremadgående cykliske ikke standse nedstigningshastigheden forårsaget af VRS. I en sådan helikopter, der udnytter differentiel kollektiv stigning for at opnå lufthastighed, skal laterale cykliske indgange foretages ledsaget af pedalindgange for at glide vandret ud af hvirvelringstilstandens forstyrrede luft.
Radiostyrede multirotorer
Multirotorer (almindelige på droner) er underlagt normal rotorcraft aerodynamik, herunder hvirvelringstilstand. Rammedesign, størrelse og effekt påvirker sandsynligheden for at komme ind i staten og komme sig fra den. Multirotorer, der ikke har højdehold, er også mere tilbøjelige til at bukke under for operatørfejl, hvor piloten taber fartøjet for hurtigt, hvilket resulterer i opskylning ved rotornavene, der kan føre til hvirvelringstilstand. Dem, der er udstyret med denne funktion, har derimod en tendens til automatisk at kontrollere deres nedstigning og kan normalt (men ikke altid) undslippe den farlige tilstand.