Helikopter

Helikopter je vazduhoplov koji se održava u vazduhu i kreće kroz vazduh pomoću jednog ili više horizontalnih rotora (propelera). Helikopteri su klasifikovani kao vazduhoplovi sa rotacionim krilima (uzgonskim površinama) za razliku od klasičnih vazduhoplova sa fiksnim krilima. Reč helikopter je nastala od grčkih reči heliks (ἕλιξ [héliks] — „spirala“) i pteron (πτερόν [pterón] — „krilo“). Helikopter sa motorom je izmislio Slovak Jan Bahil. Prvi helikopteri u Srbiji i Jugoslaviji su bili Sikorski S-51 od kojih je nastala prva helikopterska jedinica – eskadrila 1954. godine, a dok je prvi sertifikovani pilot helikoptera bio kapetan Nikola Jović. Prvi helikopteri izrađeni u fabrici Soko u Mostaru i Jugoslaviji su bili Sikorski S-55 kada su 1961. godine isporučeni prvi primerci JRV. Prvi milicijski (policijski) helikopteri u Jugoslaviji su bili Agusta bel 47J koji su od 1965. godine korišćeni od strane Saveznog sekretarijata unutrašnjih poslova (SSUP).

Helikopter 1922

Helikopter sa dva rotora

Reč helikopter potiče od francuske reči franc. hélicoptère. Nju je skovao Gustav Ponton Damekot 1861. godine, polazeči od grčkih reči helix (ἕλιξ) „heliks, spirala” i pteron (πτερόν) „krilo”.

Istorija

Leonardo da Vinči je oko 1500. godine napravio crtež divovskog helikoptera koji je podsećao na zavrtanj. Leonardo nikad nije pokušao napraviti helikopter, jer nije imao motor kojim bi ga pokretao. U Francuskoj je, 1783. godine, prikazana jedna igračka-helikopter, nazvana „kineska čigra“, premda niko nije znao odakle je ta naprava u stvari doneta. Godine 1796. je Džordž Kejli eksperimentisao sa sličnim kineskim čigrama, a dao je nacrt i za parni helikopter. Tokom narednih stotinu godina mnogi su pokušavali konstruisati helikopter. Neki od tih projekata bili su fantastični, drugi gotovo praktično izvodljivi, ali je samo nekoliko helikoptera poletelo. Još uvek nije postojao snažan i istovremeno lak motor za pokretanje helikoptera. Tek kada su, tokom Prvog svetskog rata, izrađeni takvi motori, postalo je moguće konstruisati helikoptere koji su bili u stanju da ponesu čoveka i podignuti ga sa zemlje. Konstruktor Igor Sikorski je napravio dva helikoptera 1909. i 1910. godine. Pred kraj 1917. godina dva austrougarska oficira konstruisali su helikopter namenjen za osmatranje na frontu koje su pre toga obavljali vazdušni baloni. Taj se helikopter uspeo nekoliko puta dići do većih visina, ali se na tome sve i završilo. Rad na gradnji helikoptera nastavio se u mnogim zemljama, ali bez nekog većeg uspeha. Međutim, 1936. godine stigla je vest iz Nemačke da je kompanija Foke-Vulf uspela da proizvede dobar helikopter. Taj je helikopter 1937. godine preleteo velike udaljenosti brzinom od oko 110 km na sat i to na visini većoj od 3.300 metara. Godine 1940. konstruktor Sikorski je prikazao svoj praktično upotrebljivi helikopter, pa je on isporučen američkoj vojsci 1942. godine.

Prvi helikopter na "zemunskom aerodromu" u Beogradu se pojavio maja 1936, na proputovanju iz Čehoslovačke u Rumuniju.

Problem velikih brzina opstrujavanja vrhova lopatica glavnog rotora

Prvi helikopter korišćen u Jugoslaviji - Sikorski S-51 - izložen u Muzeju vazduhoplovstva — Beograd.

Pri lebdenju helikopterom brzina opstrujavanja po obodu diska rotora (kružna površina koju opisuju lopatice prilikom okretanja rotora) raste od središta prema spoljnim ivicama. Ukoliko se poveća broj okretaja ili dužina lopatica, s ciljem postizanja većeg uzgona i brzine, dolazi do štetne pojave nadzvučnog opstrujavanja vrhova lopatica i stvaranja dodatnog velikog otpora vazduha. Što se više povećava broj okretaja ili dužina krakova povećava se i zona nadzvučnog strujanja. Tako se daljim povećanjem snage i potrošnje goriva ne dobija veća brzina jer otpor vazduha raste.

Čim helikopter krene iz lebdenja u progresivni let, najčešće prema napred, brzine opstrujavanja rotora počinju da se menjaju na raznim pozicijama unutar diska pa se sve dodatno zakomplikuje. Generalno posmatrajući, brzina opstrujavanja vazduha povećava se na strani napadne lopatice dok se smanjuje na strani izlazne. Povećanjem brzine leta povećava se i ta razlika pa dolazi do jačeg momenta valjanja oko uzdužne ose helikoptera jer je na napadnoj strani uzgon sve veći a na nazadnoj sve manji. Zato lopatica tokom jednog ciklusa okretanja za 360° menja napadni ugao (npr. na izlaznoj strani uzgon se povećava) kako bi se kompenzovao moment valjanja. Ali hod napadnog ugla je ograničen i može se menjati samo do neke maksimalne vrednosti. Kad na primjer helikopter leti brzinom 210 km/h tada je lokalna brzina vrhova lopatica određene dužine 676 km/h. U stvari, njihova lokalna brzina osciluje u pojasu od 467 do 884 km/h.

Razlike u odnosu na druge vrste vazduhoplova

Helikopter se razlikuje od aviona po tome što se njegova uzgonska „krila” (odnosno krakovi rotora) kreću (rotiraju) nezavisno od kretanja same letelice, dok kod aviona uzgon na krilima nastaje kretanjem cele letelice kroz vazduh. Od autožira se pak razlikuje po tome što njegov rotor proizvodi obe aerodinamičke sile potrebne za vertikalan i horizontalan let: uzgon i potisak. Prednost helikoptera u odnosu na avion jeste ta što helikopter može vertikalno da uzletati i sletati, te da leti (lebdi) u mestu i da se okreće oko vlastite osi. Slabe strane u odnosu na avion su mala brzina, manji dolet, bitno manja nosivost, i veliki utrošak pogonskog goriva.

Mehanizam letenja

Glava rotora

Krila helikoptera su zapravo krakovi rotora, koji, spojeni na glavu rotora, čine noseći glavni rotor pokretan pogonskim motorom. Rotorski sistem može biti izveden:

• s jednim rotorom i pomoćnim repnim rotorom za svladavanje obrtnog momenta, jer bi se u protivnom trup helikoptera vrteo oko vlastite ose u suprotnom smeru od vrtnje glavnog rotora;
• s dva glavna rotora u tandemu, koji se okreću u suprotnim smerovima, stvarajući potreban uzgon, a zakretne sile koje deluju na letelicu se pritom poništavaju;
• s dva sinhronizirana rotora, koji su smešteni iznad trupa, ali svaki na svojoj strani
• s koaksijalnim rotorima,

Rotor može imati dva do osam krakova.

Uzgon se kod helikoptera postiže strujanjem vazduha oko krakova rotora. Struja vazduha nad gornjom površinom kraka prevaljuje duži put po jedinici vremena od struje vazduha pod donjom površinom. Bernulijev princip nalaže da se pritom stvara veći pritisak na donjoj površini kraka rotora od onog na gornjoj, što ima za posledicu uzgonsku silu u smeru normalnom od rotacije krakova rotora prema području nižeg pritiska (odnosno gornjoj strani).

Koliku silu uzgona pojedini krak stvara, zavisi o njegovom napadnom uglu. To je ugao relativnog smera vetra (koji je određen smerom kretanja letelice) i nagiba krakova rotora. Osim ovako dobijenog uzgona, helikopteri postižu i tzv. translacijski uzgon pri određenom rasponu brzina. Razlog tome je, što se rotor helikoptera ponaša slično kao i krilo vazduhoplova, te pritom proizvodi dodatan uzgon.

Kretanjem helikoptera kroz vazduh javlja se i niz problema, a najvažniji su vezani za postizanje velikih brzina: nadzvučna brzina strujanja vazduha na vrhovima krakova rotora i problem sloma uzgona na nazadnom kraku. Posledica toga je nemogućnost savremenih helikoptera da razviju brzine veće od 330 km/h u vodoravnom letu, iako nije problem postići odgovarajući odnos snage pogonskog sistema i težine helikoptera za takav poduhvat.

Problem velikih brzina opstrujavanja vrhova lopatica nosećeg rotora

Pri lebdenju helikoptera brzina opstrujavanja po obodu diska rotora (kružna površina koju opisuju lopatice prilikom okretanja rotora) raste od središta prema van. Ukoliko se poveća broj okretaja ili dužina lopatica, s ciljem postizanja većeg uzgona i brzine, dolazi do štetne pojave nadzvučnog opstrujavanja vrhova lopatica i stvaranja dodatnog velikog vazdušnog otpora. Što se više povećava broj okretaja ili dužina krakova povećava se i zona nadzvučnog strujanja. Tako se daljim povećanjem snage i potrošnje goriva ne dobiva veća brzina jer vazdušni otpor raste.

Čim helikopter krene iz lebdenja u progresivni let, najčešće prema napred, brzine opstrujavanja rotora počinju se menjati na raznim pozicijama unutar diska. Generalno posmatrajući, brzina opstrujavanja vazduha povećava se na strani napadne lopatice dok se smanjuje na strani nazadne. Povećanjem brzine leta povećava se i ta razlika pa dolazi do jačeg momenta valjanja oko uzdužne ose helikoptera jer je na napadnoj strani uzgon sve veći a na nazadnoj sve manji. Zato lopatica tokom jednog ciklusa okretanja za 360° menja napadni ugao (npr. na nazadnoj strani uzgon se povećava) kako bi se iskompenzovao moment valjanja. Ali hod napadnog ugla je ograničen i može se menjati samo do neke maksimalne vrednosti. Kad na primer helikopter leti vazdušnom brzinom 210 km/h tada vazdušna brzina vrhova lopatica određene dužine, samo usled okretanja, iznosi 676 km/h. Zapravo, njihova vazdušna brzina oscilira u pojasu od 467 do 884 km/h.

Otkazivanje motora

U slučaju otkazivanja motora na dovoljno visokoj visini i pri dovoljno velikoj brzini, helikopter se može relativno sigurno spustiti, budući da će se rotor i dalje okretati gonjen strujom vazduha, pod efektom poznatim kao autorotacija, i tako omogućiti stvaranje uzgona koji će sprečiti nagli i pogibeljni pad. Ključan trenutak pri takvom sletanju je pravovremena promena nagibnog ugla krakova rotora, čime se postiže znatan porast sile uzgona koje će omogućiti sigurno spuštanje letelice na zemlju. Problem je što se takvom promenom napadnog ugla krakova naglo gubi njihova ugaona brzina, a time i uzgon, te ako pilot to prerano učini, pad je neizbežan. Isto tako, ako predugo čeka, helikopter se neće uspeti dovoljno da uspori pre dodira s zemljom.

Borbeni helikopter AH-64 Apači

Primena

Helikopter je danas u širokoj primeni u civilnom, a naročito u vojnom vazduhoplovstvu. Koristi se za prevoz putnika na kraćim udaljenostima, u spašavanju, prevozu tereta, nadzoru iz vazduha (npr. policija), ali i borbenim zadaćama.

Glavni svetski proizvođači helikoptera su američki Sikorski, Boing i Bel, evropski Evrokopter, i ruski Mil i Kamov.

Teretni helikopteri

CH-54 Tarhe

Vojni teretni helikopteri se koriste na mestima gde je upotreba konvencionalnih vazduhoplova nemoguća. Obično su to nepristupačna mesta bez uzletno-sletne staze, šumovita i planinska područja te manja ostrva. Helikopter svoj teret može prenositi ovešen ispod sebe i dostavlja ga na željeno mesto bez sletanja.

Svrstavaju se u tri razreda: jurišni, srednji i teški transportni helikopteri.

Jurišni transportni helikopteri su obično najmanji i projektovani za prebacivanje jedne pešačke jedinice i njihove opreme. Naoružani su za samoodbranu, zaštitu u tranzitu i za osiguranje sigurnog sletanja u odredišnu zonu. Primeri ove klase su Sikorsky S-70 i Mi-8 (sa naoružanjem).

Kako sve vojske nisu u mogućnosti da koriste potpuni ponuđeni spektar, srednji razred transportnih helikoptera je najrasprostranjeniji. Ovi helikopteri su generalno u stanju da prevezu opremljeni pešački vod, vučnu artiljeriju ili lakša terenska vozila. Za razliku od jurišnih, ovaj helikopter ne sleće direktno u borbenu zonu nego se koristi za pripremu ljudstva i opreme za početni napad. Primeri uključuju nenaoružane modele Mi-8, Super Pumu i CH-46 Sea Knight.

Teški teretni helikopteri su najveći i sposobni da prevezu najveće i najteže terete. Trenutno su u upotrebi CH-53 Sea Stallion i srodni CH-53E Super Stallion, CH-47 Chinook, Mi-26 i Aérospatiale Super Frelon. Sposobni su za prevoz do 80 vojnika i premeštanje manjih naoružanih oklopnih vozila (obično su vozila ovešena ispod helikoptera, ali mogu se prevoziti i u unutrašnjosti). Helikopteri deluju kao taktički transporteri vršeći zadatke kao i manji turbo-prop transportni avioni. Niža brzina, dolet i povećana potrošnja goriva nadoknađuje njegova sposobnost delovanja na svim terenima.

Vidi još

• Spisak helikoptera

Literatura

• Chiles, James R. (2007). The God Machine: From Boomerangs to Black Hawks: The Story of the Helicopter. New York: Bantam Books. ISBN 978-0-553-80447-8. .
• Cottez, Henri (1980). Dictionnaire des structures du vocabulaire savant. Paris: Les Usuels du Robert. ISBN 978-0-85177-827-3. .
• Francillon, René J. (1920). McDonnell Douglas Aircraft since Volume II. London: Putnam, 1997. ISBN 978-0-85177-827-3. .
• Frawley, Gerard (2003). The International Directory of Civil Aircraft, 2003–2004. Fyshwick, Canberra, Act, Australia: Aerospace Publications Pty Ltd. str. 155. ISBN 978-1-875671-58-8. .
• Munson, Kenneth (1968). Helicopters and other Rotorcraft since 1907. London: Blandford Publishing. ISBN 978-0-7137-0493-8. .
• Federal Aviation Administration (2007). Rotorcraft Flying Handbook. Washington: Skyhorse Publishing. ISBN 978-1-60239-060-7. .
• Rotorcraft Flying Handbook (PDF). Washington, D.C.: Aviation Supplies & Academics, Incorporated. 2001. ISBN 978-1-56027-404-9. Arhivirano iz originala (PDF) 2011-06-06. g. .
• Thicknesse, P (2000). Military Rotorcraft. (Brassey's World Military Technology series). London: Brassey's. ISBN 978-1-85753-325-5. .
• Watkinson, John (2004). Art of the Helicopter. Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-5715-0. 
• Wragg, David W. (1983). Helicopters at War: A Pictorial History. London: R. Hale. ISBN 978-0-7090-0858-3. .
• Zaschka, Engelbert. Drehflügelflugzeuge. Trag- und Hubschrauber. Berlin-Charlottenburg: C. J. E. Volckmann Nachf. E. Wette, 1936. OCLC 20483709.

Spoljašnje veze

• Helikopterski motori (Televizija Zvezda - Zvanični rutjub kanal)
• Mi-26T: Najveći helikopter na svetu (Anatomija giganta - Zvanični jutjub kanal)
• Vilin konjic - helikopter S-51 u jugoslovenskom ratnom vazduhoplovstvu. p. 26, magazin „Odbrana“, Arsenal br. 90, Aleksandar Radić, 15. jun 2014.
• Začetnik vertikalnog manevra - helikopter Sikorski S-55. p. 21/51, magazin „Odbrana“, Arsenal br. 16, Aleksandar Radić, 18. april 2008.
• Helikopter Agusta Bel u JRV i PVO. p. 26, magazin „Odbrana“, Arsenal br. 80, Aleksandar Radić, 15. avgust 2013.
• Dvojka - helikopter Mi -2. p. 27, magazin „Odbrana“, Arsenal br. 59, Aleksandar Radić, 15. novembar 2011.
• Helikopter amfibija - Mi 14PL u naoružanju jugoslovenske armija, Aleksandar Radić, magazin „Odbrana“, Arsenal br. 85, 2014.
• Lovac na podmornice – helikopter kamov Ka–28. p. 24, magazin „Odbrana“, Arsenal br. 87, Aleksandar Radić 15. mart 2014.
• Beogradski helikopter – nedosanjan san srpske vazduhoplovne industrije pp. 30, magazin „Odbrana“, Arsenal br. 88, Milan Budimir, 15. april 2014.