Totul despre Girocopter- partea IV

Descrierea structurală a ansamblului elicei autoportante

Prin modul de proiectare, girocopterul este un aparat sigur, fiabil şi uşor de pilotat. Totuşi, pentru zborul în deplină siguranţă, se impune cunoaşterea perfectă atât a elementelor care intră în componenţa unui asemenea aparat, cât şi a instrumentelor de bord prezente în general la aceste tipuri de aeronave. Este motivul pentru care vom reveni acum la elementul definitoriu ale girocopterului. Elicea autoportantă pe care o vom denumi simplu elice considerând că informaţiile dobândite până în acest moment asigură diferenţierea acesteia de elicea motorului de propulsie sau tracţiune.

Trebuie spus că orice elice căreia îi este asigurată caracteristica de auto-rotaţie poate fi montată pe un girocopter, iar o astfel de elice poate fi cu balans sau complet articulată.

Elicea cu balans

În general, din cauza simplităţii sale, cea mai frecvent este utilizată elicea cu balans, acest sistem fiind montat pe aproape toate aparatele realizate de constructorii amatori.

Caracteristic acestei elici este faptul că butucul ei (capul) este montat pe un cardan ceea ce permite înclinarea întregii elici (butuc şi pale) pentru orientarea forţei produse rotor. Palele sunt montate pe suporţi care, în anumite cazuri, sunt prevăzuţi cu un sistem de reglare (numai la sol) a pasului elicei, suporţi care au şi rolul de a reduce momentele de flexiune de la piciorul palei. Adesea, pentru a respecta unghiul de conicitate (care depinde de greutatea palelor, de viteza de rotire a elicei şi de încărcarea palelor în sarcină) suportul pentru pale este adesea realizat prin turnare.

Blocul suporţilor de pale are şi rolul de a permite oscilarea pe verticală a axului de oscilaţie şi fixarea fizică a acestuia pe capul elicei. Capul elicei este constituit dintr-un lagăr cu rulment (extractor de rulment) în care este montat axul elicei şi care este închis prin capace denumite capacele extractoarelor. Axul acestui rulment permite conectarea părţii mobile a capului la partea fixă a acestuia, respectiv braţul de cap.

Axul de rotaţie a elicei cu balans este montat pe structura girocopterului printr-o îmbinare lagăr-cardan în aşa fel încât să permită înclinarea longitudinală şi transversală (laterală).

Elicea complet articulată

Pe anumite girocoptere, într-un număr redus însă, sunt montate şi aşa-numitele elici complet articulate. Acestea sunt similare funcţional elicilor de elicopter şi au caracteristica de a permite modificarea palelor în zbor. Principala facilitate dată de acest tip de elice este aceea că permite decolarea pe verticală. În schimb, faţă de elicea cu balans, acest sistem este extrem de complex din punct de vedere constructiv, necesitând articulaţii de oscilaţie pe fiecare pală, dar şi articulaţii de antrenare care permit mişcarea palelor în planul de rotaţie.

O elice complet articulată îi permite pilotului să modifice pasul general al palelor, fapt necesar pentru realizarea decolărilor cu salt. Pentru aceasta, elicea trebuie să aibă două caracteristici esenţiale: un pas al palelor care să poată varia cu suficientă inerţie şi un prelansator puternic care să conducă la o viteză de rotire a elicei cu 50% mai ridicată decât cea necesară în timpul vitezei nominale de zbor a girocopterului.

Pre-rotatorul (prelansatorul)

În asamblul elicei autoportante, în care am identificat până acum palele, rotorul şi articulaţiile de oscilaţie, intră şi aşa-numitul prelansator, cunoscut mai des ca pre-rotator. Rolul acestuia este esenţial, înainte de înscrierea în procedura de decolare fiind necesar ca elicea să aibă o anumită viteză de rotaţie (mai mică la elicea cu balans, semnificativ mai mare în cazul elicei complet articulate).

Pe primele tipuri de girocoptere, pentru aducerea elicei la o anumită viteză de rotire, prelansarea acesteia se făcea manual. Girocopterul rula apoi pe pistă cu elicea complet înclinată în spate (manşa trasă complet spate), permiţând aerului să traverseze elicea la capacitatea maximă şi să o accelereze rapid.

În prezent, girocopterele utilizează un pre-rotator (prelansator), acesta permiţând rotirea elicei autoportante chiar dacă girocopterul staţionează pe sol. Necesitatea şi eficacitatea în îmbunătăţirea performaneţelor girocopterelor este, aşadar, evidentă. Totuşi, trebuie spus că, de cele mai multe ori, prelansatoarele nu pot produce decât o rotirea a elicei cu o fracţiune din viteza necesară realizării portanţei. Diferenţa de viteză necesară zborului este atinsă prin deplasarea pe pistă.

Constructiv, avem două tipuri de prelansatoare: pre-rotatorul mecanic şi cel electric.

Prelansatorul mecanic este prevăzut cu o rolă sau o curea care permite angrenarea şi transferul puterii motorului către elice. Sistemul este constituit dintr-o rolă cu frecare conectată la un cablu suplu. Acest cablu are în capăt un pinion, mişcarea fiind transmisă prin capul pionion către o roată dinţată montată pe capul elicei.

Prelansatorul electric este constituit dintr-un demaror electric de tipul celor auto şi o roată dinţată montată pe componenta mobilă a capului elicei. Este de departe cea mai simplă soluţie pentru realizarea rotaţiei iniţiale a elicei, singura condiţie fiind montarea unei baterii (adesea suplimentare) pe girocopter. Totodată, pentru rezolvarea problemei ridicate de cuplul foarte puternic necesar punerii în funcţiune a rotorului, care poate produce smucituri violente ale aparatului, sistemul prelansatorului electric prevede şi un limitator de curent la acţionarea butonului de demarare.

Indiferent de tipul prelansatorului, pilotul trebuie să ţină cont în momentul iniţierii acestei comenzi că girocopterul nu este echipat cu sistem anti-cuplu. Este obligatoriu de aceea ca aparatul să menţină contactul cu solul pentru a compensa cuplul generat de rotirea elicei.

Propulsorul cu jet cu amplasare la capătul palelor

În locul prelanstorului mecanic sau electric se poate recurge la un alt mijloc de asigurare a vitezei de rotire a elicei. Este o metodă extrem de complexă şi ineficientă în raport cu tehnologiile de azi această aplicaţie aparţinând mai mult perioadei de pionierat. Este vorba propulsoarele cu jet amplasate la capetele palelor. Acestea au fost utilizate în mai multe aplicaţii de prelansare, atât pentru elicele girocopterelor, cât şi pentru cele ale elicopterelor. Avantajul utilizării acestui sistem era acela că nu se comunica nici un fel de cuplu către structura aparatului. Pe lângă avantajul lipsei de smucituri la sol, acest sistem permite şi „alimentarea” cu forţe de rotire a elicei chiar în timpul zborului, asigurând câştigarea de înălţime sau practicarea zborului staţionar. În cazul necesităţii intrării în manevrele de auto-rotaţie, pilotul avea posibilitatea de a întrerupe aceste jeturi în timpul procedurii. Principalele dezavantaje ale propulsoarelor cu jet amplasate la capătul palelor erau complexitatea sistemului (faţă de prelansatorul electric sau mecanic), dar şi nivelul foarte ridicat de zgomot.

Prelansatorul şi manevrele de pre-rotaţie a elicei în cazul decolărilor cu salt

Prelansatoarele care echipează girocopterele prevăzute să execute decolări cu salt sunt foarte apropiate ca mecanică de sistemele elicopterului şi nu funcţionează (spre deosebire de propulsorele cu jet) decât atunci când girocopterul se află la sol.

În acest sistem, motorul antrenează o pompă hidraulică care antrenează mai departe un motor hidraulic conectat la capul elicei printr-un pinion şi o roată dinţată. Sistemul necesită şi un ambreiaj pentru cuplare / decuplare care se realizează de cele mai multe ori printr-o curea.

Pentru decolarea cu salt, viteza de rotire a elicei trebuie asigurată în aşa fel încât energia elicei să susţină aparatul în faza intermediară de acceleraţie şi translare către zborul orizontal. Această combinaţie a sistemului rotaţie şi a prelansatorului utilizează transmisia exclusiv în momentul în care girocopterul se află la sol, permiţând apoi decuplarea transmisiei rotorului şi urcarea în timpul fazei nominale de zbor.

-Va urma-