وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017

کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬

یکی از مهمترین مشخصه های یک هلیکوپتر، توانائی آن برای ثابت نگهداشتن دمش و غلبه بر گشتاور ملخ ها است
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
مرکز یادگیری تبیان - محبوبه همت
 کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬

 یکی از مهمترین مشخصه های یک هلیکوپتر، توانائی آن برای ثابت نگهداشتن دمش و غلبه بر گشتاور ملخ ها است .گشتاور‬ ‫نتیجه انتقال نیروی چرخشی از طریق اتصالات مکانیکی به روتور هلیکوپتر است .نیرویی که ملخ های هلیکوپتر را می چرخاند،‬ ‫یک نیروی مساوی و در جهت مخالف به اتصالات انتقال نیرو وارد می کند که به بدنه هلیکوپتر متصلند .اگر این نیرو کنترل‬ ‫نشود، موجب چرخیدن هلیکوپتر بدور خودش با سرعت زیاد خواهد شد .خوشبختانه هلیکوپترها دارای مکانیزمی هستند که‬ ‫هم گشتاور را خنثی می کند و هم کنترل حرکت جانبی را فراهم می آورد .
روش های رایج در کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپترهای رادیو کنترل‬
‫کنترل چرخش با روتور دم‬
‫رایج ترین روش کنترل چرخش در هلیکوپترهای رادیو کنترل، استفاده از روتور دم است .روتور دم در فاصله معینی از محور‬ ‫روتور اصلی ، بر روی میله دم قرار می گیرد تا بتواند گشتاور ناشی از چرخش ملخ های اصلی هلیکوپتر را خنثی نماید .روتور‬ ‫دم هم می تواند بوسیله اتصالات مکانیکی به محور روتور اصلی متصل شده باشد و هم می تواند دارای یک موتور الکتریکی مجزا‬ ‫باشد .در روش اول، روتور دم با سرعتی متناسب با سرعت چرخش روتور اصلی می چرخد که این نسبت حدود‬ ‫5.4 به 1‬ ‫است .تراست روتور دم بوسیله کم و زیاد کردن زاویه ملخ های دم کنترل می شود.‬
‫کنترل چرخش هلیکوپتر با دو روتور اصلی مجزا‬ ‫
هلیکوپترهائی که دارای دو روتور اصلی مجزا هستند،‬ ‫دارای برتری گشتاوری نسبت به هلیکوپترهای تک روتور‬ ‫هستند زیرا هر یک از روتورها بر خلاف جهت روتور دیگر‬ ‫می چرخد و بنابراین گشتاور یکدیگر را خنثی می کنند .اما‬ ‫مزیت حذف روتور دم در این هلیکوپترها با میکس‬ ‫آیرودینامیکی و افت انتقال از بین میرود .در این‬ ‫هلیکوپترها برای کنترل پرواز و مانور، هنوز هم نیاز به‬ ‫کنترل چرخش هلیکوپتر هست .در این تیپ هلیکوپترها،‬ ‫از کنترل سایکلیک تفاضلی برای کنترل چرخش هلیکوپتر‬ ‫بدور خودش استفاده می شود .نیروی چرخشی با اعمال‬ ‫نیروی سایکلیک مخالف در روتور جلو و عقب ایجاد‬ ‫می گردد.
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬
کنترل چرخش تفاضلی هم محور‬
‫هلیکوپترهای کواکسیال یا دو ملخ هم محور مانند لاما، از‬ ‫گشتاور تفاضلی برای کنترل چرخش هلیکوپتر استفاده‬ ‫می کنند .در حین پرواز، هر دوی ملخ ها در خلاف جهت‬ ‫یکدیگر می چرخند و بنابراین گشتاور همدیگر را خنثی‬ ‫می کنند .برای ایجاد حرکت چرخشی در هلیکوپتر، دور‬ ‫یکی از روتورها افزایش یافته و دور روتور دیگر به همان‬ ‫نسبت کاهش می یابد .تفاضل سرعت باعث ثابت ماندن‬ ‫مقدار توان خالص می شود ولی یک عدم برابری در‬ ‫گشتاورها ایجاد می شود که باعث چرخش هلیکوپتر‬ ‫می گردد‬.
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬

‫تعریف گشتاور‬
‫گشتاور عبارت است از نیروی پیچشی وارد شده بر‬ ‫یک نقطه .این نیرو را می توان با نیروی وارد شده بر‬ ‫یک اهرم که در یک نقطه بصورت چرخشی اعمال‬ ‫می شود توضیح داد .مقدار گشتاور با افزایش طول‬ ‫اهرم و یا نیروی وارده بر آن افزایش می یابد.‬ ‫هنگامی که گشتاور در یک دور چرخشی خاص‬ ‫اعمال می گردد، توان ایجاد می شود .گشتاور اعمال‬ ‫شده به محور اصلی هلیکوپتر است که توان لازم‬ ‫برای پرواز را ایجاد می نماید .برای این کار، یک‬ ‫گشتاور معکوس به بدنه هلیکوپتر اعمال می شود‬.
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬

تسمه و چرخ دنده‬
‫این سیستم ها تشکیل شده اند از یک چرخ دنده اصلی‬ ‫بزرگ که به یک چرخ دنده کوچکتر و یک پولی وصل‬ ‫می شود .این نوع طراحی را می توان در بسیاری از هلیکوپترها‬ ‫در اندازه های مختلف مشاهده نمود .تنها مزیت این‬ ‫سیستم، کم خرج بودن و راحتی تعمیرات آن است .برای‬ ‫تعمیرات می توان میله دم را براحتی جدا نمود .یک نقطه‬ ‫ضعف برای این سیستم این است که سیستم پولی دارای‬ ‫نیروی مقاومتی بیشتری است که منجر به افت جزئی انرژی‬ ‫اتوروتیشن می شود.‬
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬تسمه و پولی‬
این نوع طراحی دارای دو پولی است .یک پولی بزرگ در‬ ‫شفت اصلی و یک پولی کوچکتر در شفت روتور دم که با‬ ‫یک تسمه به هم وصل اند .این سیستم را در برخی‬ ‫هلیکوپترها مانند 4‪ Wasp V‬می توان دید .مهمترین برتری‬ ‫این سیستم، سادگی در طراحی و وزن کمتر آن است .‬ ‫همچنین امکان لقی و سر خوردن تسمه کمتر است و نیز‬ ‫نیروی مقاومتی در انتقال نیرو نیز بطور چشمگیری کاهش‬ ‫یافته است .تنها نکته منفی در این نوع طراحی، تعمیر آن‬ ‫است بدین معنی که برای تعویض تسمه بایستی محور‬ ‫اصلی را ابتدا جدا نمود.
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬

شفت‬
‫روتورهای دمی که از شفت برای انتقال نیرو بهره می برند، از‬ ‫دو چرخ دنده مورب در دو سر میله دم و یک شفت بلند در‬ ‫درون میله دم استفاده می کنند .این شفت کار انتقال نیرو از‬ ‫شفت اصلی به روتور دم را انجام می دهد .این سیستم دارای‬ ‫نیروی مقاوم بسیار کمی در انتقال نیرو است که آن را برای‬ ‫انجام مانور اتوروتیشن ایده آل می کند .از آنجائی که تماس‬ ‫مستقیم چرخ دنده ها با هم وجود دارد، مشکل سر خوردن‬ ‫هیچگاه وجود نخواهد داشت و کنترل دم همیشه برقرار‬ ‫خواهد بود.کار بر روی سیستم های روتور شفت دار بسیار‬ ‫ساده و راحت است و نیازی به خارج ساختن شفت اصلی‬ ‫وجود ندارد .یک نکته منفی در خصوص این سیستم، امکان‬ ‫سائیده شدن چرخ دنده ها در صورت برخورد ملخ های دم‬ ‫با زمین است .وزن دم در این سیستم کمی بیشتر است و‬ ‫تاثیر کمی در راندمان کلی هلیکوپتر می گذارد که البته با‬ ‫وجود نیروی مقاومتی کم این سیستم، جبران می شود.‬
‫استفاده از موتور‬
‫روتورهائی که از موتور نیرو می گیرند، معمولا دارای گام‬ ‫ثابت هستند .مقدار تراست لازم برای روتور دم معمولا‬ ‫بوسیله کم و زیاد کردن دور موتور بدست می آید .یک‬ ‫مزیت برای این سیستم، کاهش چشمگیر وزن و هزینه‬ ‫است .مزیت دیگر آن این است که در انجام مانور‬ ‫اتوروتیشن، قدرت روتور دم همیشه یکسان می ماند .اکثر‬ ‫هلیکوپترهای ارزان قیمت مناسب برای مبتدیان مانند‬ ‫‪ Honey Bee‬از این سیستم بهره میبرند .یک نکته منفی‬ ‫در خصوص سیستم های با گام ملخ ثابت این است که تحت‬ ‫بار متغیر این احتمال می رود که روتور تحت تاثیر اثر گردابی‬ ‫خودش قرار گرفته و در غلبه بر گشتاور ناتوان شود.‬ ‫
‫سیستم محرکه اتوروتیشن
‬ ‫اکثر هلیکوپترهای رادیو کنترل دارای یک سیستم محرکه‬ ‫اتوروتیشن هستند .یک چرخ دنده دیگر بمنظور رساندن نیروی‬ ‫ثابت برای چرخش روتور دم، حتی در صورت از کار افتادن‬ ‫موتور، مورد استفاده قرار می گیرد .اگر از این چرخ دنده استفاده‬ ‫نشود و روتور دم نیروی خود را مستقیما از چرخ دنده اصلی‬ ‫بگیرد، با حذف موتور، روتور دم از حرکت می ایستد.‬
‫مقایسه ای بین هلیکوپترهای گام ثابت (‪ (FP‬و گام متغیر (‪(CP‬‬
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬
اگر شما در زمینه هلیکوپترهای رادیو کنترل تازه کار هستید، ممکن است که از خود بپرسید که فرق‬ ‫بین یک هلیکوپتر گام ثابت و یک هلیکوپتر گام متغیر در چیست؟‬
‫این سوالی است که برای اکثر مبتدیان در شروع کار و هنگام تصمیم گیری برای خرید هلیکوپتر پیش‬ ‫می آید. عده ای از مبتدیان بخاطر نداشتن آشنائی کافی، در ابتدای کار به سراغ مدل های گام متغیر‬ ‫می روند و این کار ممکن است باعث شود که برای همیشه پرواز هلیکوپتر را کنار بگذارند. برای آشنائی‬ ‫بیشتر شما با این هلیکوپترها، مقایسه ای بین آنها انجام داده ایم .
‫گام در هلیکوپترهای رادیو کنترل به زاویه ای گفته میشود که ملخ هلیکوپتر نسبت به سطح افق‬ ‫می سازد. هلیکوپتر گام ثابت دارای ملخ هائی است که زاویه آنها در حالات مختلف ثابت می ماند. این‬ ‫هلیکوپترها برای مبتدیان مناسبترند زیرا وجود یک چیز کمتر برای کنترل نمودن، پرواز را آسانتر‬ ‫می کند.‬ ‫در هلیکوپترهای گام ثابت، مقدار نیروی بالا برنده فقط با تخییر سرعت چرخش روتور کم و زیاد می شود‬ ‫و نه با تغییر زاویه ملخ ها. با افزایش سرعت چرخش روتور، نیروی بالا برنده افزایش می یابد و هلیکوپتر‬ ‫بالا می رود. کاهش سرعت چرخش موتور به معنی کاهش نیروی بالا برنده بوده و باعث می شود که‬ ‫هلیکوپتر پائین بیاید.‬
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬
هلیکوپترهای پیشرفته تر، از گام متغیر بهره می برند‬
‫در اینگونه هلیکوپترها، ملخ ها متحرک هستند و می توانند زوایای مختلفی را نسبت به افق بگیرند که‬ ‫بدین وسیله نیروی بالابرنده کم و زیاد می گردد. تغییر گام ملخ از طریق میکس خودکار بواسطه تغییر‬ ‫تراتل )شدت گاز( کنترل می گردد.‬
کنترل حرکت چرخشی در هلیکوپتر ها‬

حالا که با طرز کار این دو سیستم آشنا شدیم، به تفاوت های عمده این دو اشاره می کنیم:‬
‫گام ثابت‬‫ ‫سرهم کردن و تنظیم هلیکوپترهای گام ثابت آسانتر است.‬
‫ ‫دارای قطعات متحرک کمتری هستند.‬
‫ارزانتر هستند‬
‫ ‫پرواز دادن آنها کمی آسانتر از هلیکوپترهای با گام متغیر است.‬
‫ ‫با این مدل ها فقط میتوان هاور و پرواز رو به جلو و طرفین انجام داد.‬
‫ ‫در صورت سقوط، هزینه کمتری برای تعمیرات برمیدارند.‬
‫اگر در ارتفاع موتور هلیکوپتر خاموش شود، هلیکوپتر به یک جسم صلب تبدیل شده و سقوط‬ ‫می کند.‬

گام متغیر
‫بعلت وجود قطعات متحرک بیشتر، مونتاژ و تعمیرات آنها مشکل تر است.
‬‫قیمت گرانتری نسبت به مدل های گام ثابت دارند.‬
‫‬‫پرواز دادن آنها از مدل های گام ثابت سخت تر است.‬
پرواز آنها برای یک خلبان رادیو کنترل بسیار لذت بخش است. در صورتی که به اندازه کافی‬‫‬ ‫تمرین کرده باشید، می توانید آنها را در هر مکانی چه باز و چه بسته پرواز دهید.‫‬‫با این هلیکوپترها می توان هرگونه حرکت و مانوری را انجام داد.‬
‫‬‫در صورت بروز سانحه، زمان و هزینه بیشتری را برای تعمیرات می طلبند.‬ ‫در صورت توقف موتور این مدل ها در ارتفاع، امکان گلاید کردن و فرود آمدن ایمن با آنها‬‫ ‫بواسطه سیستم اتوروتیشن وجود دارد.
‫با این توصیف ها و مقایسه بین این مدل ها، به این نتیجه می رسیم که مدل های گام ثابت می توانند برای‬ ‫کسانی که در زمینه هلیکوپترهای رادیو کنترل تازه کار هستند، انتخاب خوبی باشند. این افراد می توانند‬ ‫بعد از کسب مهارت در پرواز با این هلیکوپترها، سراغ مدل های گام متغیر رفته و پرواز D3‬را شروع‬ ‫کنند.‬ 

مطالب مرتبط:
ربات دنبال کننده خط توسط سنسورهای مادون قرمز CNY70
پروژه کنترل موتور DC توسط سنسور های مادون قرمز
پروژه روباتیک:مودم RF
منبع: roboeq
تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین