ΔΟΝΗΣΕΙΣ ΕΛΙΚΟΠΤΕΡΩΝ

Αναγνωριση και ελαχιστοποιηση

Γράφει ο ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΑΤΣΑΛΟΣ

(από ένα άρθρο του Mark Robins στο Rotor & Wing Magazine )

Οι δονήσεις του ελικοπτέρου έχουν επιπτώσεις στην δομική ακεραιότητα των πτερύγων, στην διάρκεια ζωής τους, στα δομικά μέρη, στην άνεση των χειριστών και τον έλεγχο του Ε/Π. Παρά τις μεγάλες μειώσεις στις δονήσεις λόγω των βελτιωμένων σχεδίων των ελικοπτέρων τα τρέχοντα, γενικά, επίπεδα του 0,05 – 0.1 g παραμένουν αρκετά υψηλότερα από αυτά των  τζετ αεροπλάνων των οποίων οι δονήσεις κυμαίνονται κάτω από 0.01 g. Η μείωση αυτών των επιπέδων δονήσεων (πρέπει να καταλάβουμε ότι αυτές δεν μπορούν ποτέ να εξαλειφτούν ολοκληρωτικά) είναι θέμα ουσιαστικό για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια και η μακροζωία ενός ελικοπτέρου.

Οι δονήσεις των ελικοπτέρων είναι τόσο σοβαρό θέμα όπου πρόσφατα η FAA ανήγγειλε ένα σχέδιο για όλα τα Αμερικανικά πιστοποιημένα ελικόπτερα ώστε να τοποθετηθεί, ή να γίνεται η συντήρηση χρησιμοποιώντας κάποιο τύπο μηχανικού ελέγχου ή τη συσκευή  HUMS (Health and Usage Monitoring System). Η FAA προέτρεψε αυτήν την διαδικασία λόγω των συντριβών των ελικοπτέρων που προκλήθηκαν παγκοσμίως από αποτυχίες των μηχανικών μερών, πολλά δε από αυτά τα ατυχήματα ήταν θανατηφόρα. Η Ευρωπαϊκή Ένωση και η Διεθνής Ομάδα Ασφαλείας Ελικοπτέρων (International Helicopter Safety Team IHST), επίσης προχωρούν σε αυτήν την διαδικασία εξ’ αιτίας πολλών θανατηφόρων ατυχημάτων που θα μπορούσαν να είχαν αποτραπεί χρησιμοποιώντας τέτοιες τεχνολογίες.

 

Τοποθετημένος αισθητήρας πτήσης και ένα ταχύμετρο για την μέτρηση των δονήσεων.

Γιατί υπάρχουν οι δονήσεις ;

Οι δονήσεις είναι έμφυτες σε όλα τα ελικόπτερα. Τα περιστρεφόμενα μέρη είναι η αρχική πηγή δονήσεων του ελικοπτέρου. Το μεγαλύτερο εύρος των δονήσεων προέρχεται από το κυρίως στροφείο που αποδίδεται από τον μαθηματικό τύπο N per revolution (RPM x αριθμό πτερύγων), το οποίο αυξάνεται με το ύψος πυκνότητας, την ταχύτητα και το βάρος.

Σύμφωνα με όσα λέει ο Arum Menon, διευθυντής παραγωγής της Data Physics Corp. από το San Diego California:

“Σε ένα αεροδυναμικό φαινόμενο η δριμύτητά του είναι ανάλογη με την ταχύτητα. Μετά έχουμε το ‘’Ν per revolution’’ από το ουραίο στροφείο, κατόπιν τους άξονες μετάδοσης κίνησης διότι καλύπτουν μεγάλες αποστάσεις στην άτρακτο και ακολουθούν οι υψηλές αρμονικές του κυρίως στροφείου.

Οι αρχικές αιτίες δόνησης των περιστροφικών μηχανών είναι η ανισορροπία (unbalance), η κακή ευθυγράμμιση (misalignment), η χαλαρότητα (looseness) και η διέγερση των συχνοτήτων των δομικών αντηχήσεων των περιστρεφόμενων αξόνων και των αρμονικών τους. Άλλες πηγές δονήσεων μπορεί να προέρχονται από ελαττωματικά ρουλεμάν, ανεπαρκή λίπανση και παγιδευμένη βρωμιά/ακαθαρσίες ανάμεσα σε κινητές/περιστρεφόμενες επιφάνειες.

Οι υπερβολικές δονήσεις του ουραίου στροφείου είναι δυνατό να αναγκάσουν τις πτέρυγες του ουραίου να αποκολληθεί/σχιστεί από την κύρια δομική στήριξη και να οδηγήσει σε καταστροφή. Η μεγάλη ανισσοροπία των περιστρεφόμενων μερών μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αστάθεια κατά την διάρκεια της πτήσης κάνοντας δύσκολο τον έλεγχο. Οι ισχυρές δονήσεις μπορούν επίσης να έχουν επιπτώσεις στα όργανα πτήσης και ναυτιλίας”.

Η άνιση κατανομή της μάζας μεταξύ δυο πτερύγων θα δημιουργήσει μια ροπή όταν περιστρέφεται το στροφείο. Ο διευθυντής τεχνικών εφαρμογών της Honeywell Aerospace  Dave Lilly που συνεργάζεται με την Diagnostic Solutions Inc, σημειώνει:

Ένας άξονας μετάδοσης κίνησης μπορεί να έχει ανομοιόμορφο πάχος ή το βάρος από τα μπουλόνια να είναι διαφορετικό, με συνέπεια να έχουμε δονήσεις 1/1 (μία δόνηση ανά περιστροφή), κάθε φορά που το βαρύ σημείο περνά από ένα σταθερό σημείο στον χώρο. Η μη σωστή ευθυγράμμιση μπορεί να δημιουργήσει επίσης δονήσεις1/1 και 2/1(μία δόνηση ανά περιστροφή, ή δύο δονήσεις ανά περιστροφή), αλλά αυτά τα φαινόμενα είναι λίγο σπάνιο να συμβούν σήμερα με τη χρησιμοποίηση και την εγκατάσταση σύγχρονων συσκευών και  πρακτικών συντήρησης ”.

Οι αεροδυναμικές δονήσεις μπορεί να συμβούν όταν η πτέρυγα “σηκώνει βάρος”, ή δουλεύει πιο σκληρά, ή λιγότερο σκληρά από τις άλλες πτέρυγες. Αυτές οι διαφορές μπορεί να είναι το αποτέλεσμα ασυγχρόνιστων πτερύγων, πτερύγων που έχουν μικρές διαφορές στην αεροτομή, συσσωρευμένες φθορές στο χείλος προσβολής, ή από επαναλαμβανόμενες επισκευές των πτερύγων στο πεδίο. Οι αεροδυναμικές δονήσεις μεταβατικής φύσης, αποδίδονται συνήθως στην ροή του αέρα πάνω από τις ανώμαλες επιφάνειες, όπως οι βάσεις των πτερύγων, και οι οποίες (δονήσεις) μπορούν να εμφανιστούν και να εξαφανιστούν καθώς το ελικόπτερο κινείται μέσω του αέρα.

Τα Κιβώτια μετάδοσης ισχύος (transmissions) είναι φημισμένα στα ζητήματα των δονήσεων. Οι κατασκευαστικές ατέλειες, οι ανακριβείς ανοχές και τα ελαττωματικά/ατελή υλικά,  όλα συνεισφέρουν σημαντικά στο πρόβλημα και φανερώνουν τα υψηλά επίπεδα δονήσεων. Οι δονήσεις που προέρχονται από το ΚΜΙ (transmission), μας δείχνουν ότι αυτό χρειάζεται γενική επισκευή ή αντικατάσταση. Οι δονήσεις αυτές μπορεί να είναι βλαβερές για τον χειριστή με ποιο σοβαρές παρενέργειες, το μούδιασμα, την απώλεια διάκρισης αφής και επιδεξιότητας.

Ίχνος και ισορροπία του στροφείου.

Ο έλεγχος του ίχνους και της ισορροπίας του στροφείου απαλύνει και μειώνει τις δονήσεις που προκαλούνται από το στροφείο. Αυτός ο έλεγχος προσπαθεί να φέρει το κάθε περιστροφικό συστατικό της συναρμολόγησης στην σωστή θέση. Μια ρύθμιση που γίνεται κατά την διάρκεια του ελέγχου ίχνους και ισορροπίας περιλαμβάνει την μαζική δυσαναλογία όπως, αν μια πτέρυγα ζυγίζει περισσότερο από την αντίθετη. Αυτό, γενικά, λύνεται με την πρόσθεση η αφαίρεση βάρους στο ακροπτερύγιο της πτέρυγας για να φέρει αρμονία στην “ομάδα”. Αυτός ο έλεγχος μερικές φορές αναφέρεται και σαν “εξισορρόπηση” (balancing) και γίνεται για την απάλειψη των πλευρικών δονήσεων που αφορούν τις δονήσεις του περιστρεφόμενου δίσκου.

Επίσης, κάποιος αεροδυναμικός συντονισμός είναι δυνατός στις περισσότερες σύγχρονες πτέρυγες μέσω μικρών ημι-συμπαγών μικρών πτερυγίων (tabs) που τοποθετούνται στο χείλος εκφυγής των πτερύγων. Αυτά τα μικρά πτερύγια κάμπτονται, με ένα ειδικό εργαλείο, πάνω ή κάτω όσο χρειάζεται, για να γίνουν πολύ μικρές αεροδυναμικές ρυθμίσεις στην συγκεκριμένη πτέρυγα. Αυτή η ρύθμιση γίνεται περισσότερο για να μειωθούν οι κατακόρυφες δονήσεις γνωστές και σαν “hop” (αναπήδηση).

Ανάλογα με τον σχεδιασμό του ελικοπτέρου, υπάρχουν ρυθμιζόμενοι σύνδεσμοι του βήματος ή όπως αλλιώς λέγονται ράβδοι ελέγχου (control rods), οι οποίοι επηρεάζουν την σχέση της μεμονωμένης πτέρυγας με την πλάκα αλλαγής βήματος (swash plate) και έχουν επιπτώσεις και στον πλευρικό και στον κάθετο άξονα δόνησης. Επίσης, μπορούν να υπάρξουν πρόσθετα βάρη που κινούνται εντός της πτέρυγας (μπρος και πίσω) για πρόσθετο συντονισμό σε συγκεκριμένα ελαττώματα.

Οι κατασκευαστές έχουν γίνει πολύ καλοί στην παραγωγή των πτερύγων αλλά μερικές μικρές παραλλαγές θα εμφανιστούν αναγκαστικά. Αυτές οι παραλλαγές μπορούν να περιλάβουν την ισορροπία της χορδής, του εκπετάσματος της πτέρυγας και της ευελιξίας στρέψης. Ακόμη και αν οι κατασκευαστές παράγουν ταιριαστές/όμοιες πτέρυγες οι διαφορές μπορούν να εμφανιστούν κατά την διάρκεια της κανονικής χρήσης και της επισκευής.

Αυτές οι αεροδυναμικές διαφορές μπορούν να έχουν μια αεροδυναμική επίδραση στο τρόπο που πετά η πτέρυγα κατά τον έλεγχο ίχνους και ισορροπίας. Μερικές φορές μια πτέρυγα η οποία βρίσκεται εκτός ίχνους, δημιουργεί το ίδιο ποσό άνωσης όπως η άλλη πτέρυγα έτσι έχουμε ίδια ισορροπία. Ακόμη και με όλους αυτούς τους παράγοντες  η ιστορία του ίχνους και ισορροπίας έχει ριζωμένη μια αίσθηση άνεσης στον χειριστή και στον εκμεταλλευόμενο όταν το ελικόπτερο ελεγχθεί σωστά.

Εύρος και φάση.

Για την  πλήρη και επιτυχή εξέταση και την ελαχιστοποίηση των δονήσεων πρέπει να αναλυθεί ολόκληρο το ελικόπτερο. Η ανάλυση δόνησης, μετρά το εύρος και την φάση για να ισορροπήσει τα περιστρεφόμενα μέρη. Η φάση είναι η σχέση μεταξύ του μέγιστου σήματος και ενός σημείου αναφοράς στο στροφείο. Το ποσοστό αλλαγής φάσης δείχνει την παρουσία μιας κρίσιμης ταχύτητας ( φυσική ταχύτητα διέγερσης συχνότητας του στροφείου) ή την ανισορροπία/δυσαναλογία σε σχέση με τον παλμό συγχρονισμού που εμφανίζεται κατά την διάρκεια της περιστροφής.

Τα επικίνδυνα/κρίσιμα σημεία χαρακτηρίζονται με την αλλαγή της φάσης καθώς το περιστρεφόμενο μέρος επιταχύνει μέσω της κρίσιμης αντήχησης. Μόλις βρεθούν όλες αυτές οι παράμετροι και αναλυθούν ο παράγοντας της απόσβεσης ή της ενίσχυσης, συνδέονται με έναν ιδιαίτερο τρόπο και έτσι μπορούν να καθοριστούν.

Σημείωση

Οι παράγραφοι του πρωτότυπου κειμένου που μπορείτε να το βρείτε εδώ, αναφέρονται σε τεχνικά θέματα εγκατάστασης της νέας τεχνολογίας και θεωρώ ότι δεν μας αφορούν.

Όποιος ενδιαφέρεται μπορεί να συνεχίσει την ανάγνωση για περεταίρω γνώση.

Καλές και χωρίς δονήσεις πτήσεις.

Στεφανος Ατσαλος

ΝΥ City, 13/12/2010

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2009.

    Δεκέμβριος 2009

    Νοέμβριος 2009

    FOD 2009_11

    Οκτώβριος 2009

    HUMAN FACTOR

    Σεπτέμβριος 2009

    DAZZLERS 1

    Αύγουστος 2009

    dynamic rollover poster greeka

    ΙΟΥΛΙΟΣ 2009

    ΕΙΣΑΙ ΤΟΣΟ ΧΑΖΟΣ ΟΣΟ ΦΑΙΝΕΣΑΙ..!!!

    ΕΙΣΑΙ ΤΟΣΟ ΧΑΖΟΣ ΟΣΟ ΦΑΙΝΕΣΑΙ..!!!

    ΙΟΥΝΙΟΣ 2009

    ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡ. ΑΠΟΣΤΟΛΗΣ

    ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡ. ΑΠΟΣΤΟΛΗΣ

    ΜΑΪΟΣ 2009

    ΚΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

    ΚΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

    ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2009

    Η ΣΥΜΜΟΡΙΑ ΤΩΝ 12.

    Η ΣΥΜΜΟΡΙΑ ΤΩΝ 12.

    ΜΑΡΤΙΟΣ 2009

    T/R+TREE = TROUBLE !

    T/R+TREE = TROUBLE !

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2013.

    Ιανουάριος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2013

    ΠΟΣΤΕΡ ΦΕΒ 2013

    Hires εδώ

    Μάρτιος 2013

    Χωρίς τίτλο2

    Hires εδώ

    Απρίλιος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Μάϊος 2013

    ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΒΕΓΓΑΛΙΚΩΝ002

    Hires εδώ

    Ιούνιος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2013

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Αύγουστος 2013

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Σεπτέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Οκτώβριος 2013

    cf87cf89cf81ceafcf82-cf84ceafcf84cebbcebf2Hires εδώ

    Νοέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Δεκέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλο1Hires εδώ

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2010.

    Δεκέμβριος 2010


    Νοέμβριος 2010


    Οκτώβριος 2010

    Σεπτέμβριος 2010

    Αύγουστος 2010

    Ιούλιος 2010

    Ιούνιος 2010


    Μάϊος 2010

    Απρίλιος 2010

    Μάρτιος 2010

    Φεβρουάριος 2010

    Ιανουάριος 2010


    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2014.

    Ιανουάριος 2014

    Poster_2014-01Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2014

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Μάρτιος 2014

    Χωρίς τίτλο1Hires εδώ

    Απρίλιος 2014

    Χωρίς τίτλο3Hires εδώ

    Μάϊος 2014

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούνιος 2014

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2014

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Αύγουστος 2014

    Hires εδώ

    Σεπτέμβριος 2014

    Hires εδώ

    Οκτώβριος 2014

    ΠΟΣΤΕΡ ΟΚΤ

    Hires εδώ

    Νοέμβριος 2014

    Hires εδώ

    Δεκέμβριος 2014

    Poster_2014-12

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2011.

    Δεκέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Νοέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Οκτώβριος 2011

    HiRes εδώ

    Σεπτέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Αύγουστος 2011

    HiRes εδώ

    Ιούλιος 2011

    HiRes εδώ

    Ιούνιος 2011

    HiRes εδώ

    Μάϊος 2011

    HiRes εδώ

    Απρίλιος 2011

    HiRes εδώ

    Μάρτιος 2011

    HiRes εδώ

    Φεβρουάριος 2011

    HiRes εδώ

    Ιανουάριος 2011

    HiRes εδώ

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2015.

    Ιανουάριος 2015

    2015-1 ΠΟΣΤΕΡ1Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2015

    2015-2 POSTERHires εδώ

    Μάρτιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Απρίλιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Μάϊος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούνιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούλιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Αύγουστος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Σεπτέμβριος 2015

    8415961Hires εδώ

    Νοέμβριος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Δεκέμβριος 2015

    keep-calm-and-have-a-safe-flight-45Hires εδώ

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2012.

    Δεκέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Νοέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Οκτώβριος 2012

    Hires εδώ

    Σεπτέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Αύγουστος 2012

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2012

    Hires εδώ

    Ιούνιος 2012

    Hires εδώ

    Μάιος 2012

    Hires εδώ

    Απρίλιος 2012

    Hires εδώ

    Μάρτιος 2012

    Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2012

    Hires εδώ

    Ιανουάριος 2012

    HiRes εδώ

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2016.

    Ιανουάριος 2016

    Poster_2016-1Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2016

    2016-2 POSTERHires εδώ

Αρέσει σε %d bloggers: