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Autogiri, questi sconosciuti :D

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Salve ragazzi, è da un pezzo che vi seguo ma è da poco che ho deciso di iscrivermi al forum.Vi apprezzo e vi sono riconoscente per quello che fate, ho notato in alcuni Utenti (con la U maiuscola :) ) molta competenza tecnica e passione.

 

Innanzitutto colgo l'occasione per presentarmi (anche se sono consapevole che non è la sezione adatta), sarò ben lieto se qualche moderatore mi editi il messaggio qualora si debba essere fiscali con le regole :b. Passate direttamente al topic se volete ;-).

 

Sono un ragazzo da sempre affascinato alle macchine volanti, dagli arbori dell'aviazione, il suo evolversi e fino ad arrivare ai blasonati e supercomplessi aerei moderni e prototipi odierni segreti. Ho maturato da relativamente poco però l'idea di prendere seriamente in considerazione di entrare (si spera) nell'Accademia Aeronautica, nella Marina come AUPC o come ultima spiaggia nell'AVES (i cosiddetti "fangonauti" ahaha, si scherza ovviamente).

La mia scelta è comunque una pianificazione abbastanza imminente dato cheho 18 anni e quest'anno (se tutto dovesse andare bene) mi diplomerei. Aprirò magari in seguito un topic (nonostante ce ne siano già innumerevoli presenti nel forum) riguardo anche questa argomentazione per chiarire eventuali dubbi ed incertezze che coltivo. Nella speranza di non avervi annoiato troppo ora passo al nocciolo.

 

Topic:

Mi sono sempre bene o male riuscito a spiegare il funzionamento dei velivoli, anche di quelli complessi, ma molte curiosità mi sono ancora rimaste. Una di queste riguarda il funzionamento degli autogiri... Non mi sono mai interessato troppo nel capirne il loro processo di funzionamento dato che sono macchine tutto sommato poco diffuse e penso, nella mia ignoranza, che elicotteri e convertiplani sappiano soddisfare i requisiti e svolgere compiti in modo migliore che non gli autogiri stessi. Ho già cercato qui nel forum ma non ho trovato niente se non delle raccolte di esperimenti della WWII, ho cercato inoltre sul web ma ho trovato solo cose che sapevo già.

So che il rotore principale è messo in moto dal vento relativo in volo e che durante il decollo si deve tenere lo stesso innescato ad un motore che lo fa ruotare ad una velocità di circa 150/200 rpm. Ciò che voglio da voi è una spiegazione possibilmente semplice di come riesce a ruotare questo rotore principale durante il volo magari entrando più nel dettaglio e degli strani effetti che si possono venire a creare quale il cosiddetto "effetto sbattimento" o "delfinaggio"

Quindi, gente come FLAGGY e GIANNI che hanno risolto i miei quesiti (e penso anche quelli di molti altri) più volte, è invitata a rispondere.

Ringrazio tutti in anticipo per le risposte. KEEP IT SIMPLE AND STUPID.

 

----------> EDIT: motivo correzione errori ortografici.

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Per quanto concerne il fatto che il rotore sia mantenuto in rotazione senza ausilio di motore e cioè in autorotazione, ciò deriva dal fatto che il disco del rotore (al contrario di quel che succede nell’elicottero che avanza) è vistosamente inclinato all’indietro. Rispetto al piano del disco le pale possono quindi mantenere anche una piccola incidenza negativa, ma ugualmente vengono investite da un flusso d’aria che arriva da sotto il disco del rotore con una velocità che come sempre è la somma vettoriale della velocità di avanzamento e di quella di rotazione.

juvhj4.jpg

Come sempre nasce una forza portante normale alla velocità relativa e una resistenza ad essa parallela, ma la risultante in questo caso è inclinata in avanti rispetto all’asse di rotazione e cioè trascina la pala mantenendola in rotazione.

 

Per quanto riguarda lo sbattimento, questo in sostanza è un flappeggio esagerato. Il rotore ha una cerniera (di flappeggio appunto) che consente alle pale di alzarsi ed abassarsi per evitare che si instaurino forti e incontrollabili momenti di rollio per via del fatto che la pala avanzante tende a produrre una portanza superiore di quella retrocedente. infatti sulla pala avanzante le velocità di volo e di rotazione del rotore si sommano mentre su quella retrocedente si sottraggono. Se quindi il rotore ruota troppo lentamente rispetto alla velocità di avanzamento, tale differenza di velocità si accentua e le pale tendono nella rotazione ad abbassarsi ed alzarsi (sbattendo) con una violenza tale da introdurre pericolose vibrazioni.

 

Il delfinaggio invece è un’oscillazione che solitamente è indotta dal pilota. Le manovre di rollio o di beccheggio vengono , nell’elicottero come nell’autogiro, ottenute inclinando il disco del rotore e ciò si fa modificando il passo ciclico. Agendo sulla barra, il pilota fa inclinare il piatto oscillante posto sulla testa del rotore, che a sua volta controlla l’incidenza delle pale. Il piatto oscillante consente a ciascuna pala di modificare la sua incidenza nel corso di una rotazione attorno all'albero. La distribuzione di portanza che ne nasce fa quindi inclinare il disco del rotore.

Questo però non avviene istantaneamente, ma con un certo ritardo e quindi il pilota potrebbe eccedere nel comando e poi, una volta ottenuta una risposta ovviamente eccessiva, tendere a correggerla eccedendo in senso opposto. L’effetto è quindi un’oscillazione del rotore che può amplificarsi fino a sfasciare il mezzo.

Modificato da Flaggy

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spiegazione esaudiente! grande!

Altri dubbi ;) : Perchè non hanno il rotore anticoppia? per decollare ed atterrare (e su youtube ho visto atterraggi e decolli praticamente verticali) funzionano con il motore, no?

Io ho pensato (o meglio ho provato ad arrancare una spiegazione ahahah) che il motore che fornisce la trazione all'elica spingente funziona ad un certo numero di giri, soffiando sulla deriva e sul timone che è tenuto inclinato dal pilota, mentre l'autogiro non va avanti per il fatto che il rotore principale, come hai detto tu, è spaventosamente inclinato contrastando cosi il momento che si verrebbe a creare. Giusto? Mi sbaglio? Se ciò che ho detto fosse vero, i giri del motore che fornisce la trazione al rotore sono regolati da un manettino a parte o cos'altro. Magari, come negli elicotteri, hanno il passo variabile ed i giri tenuti ad un certo valore?

 

Attendo un'ennesima tua illuminazione

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Sbagliato...

Allora, il motivo per cui il rotore anticoppia non c’è è lo stesso per cui il rotore gira da solo: se durante il volo non serve fornire coppia motrice per mantenere in rotazione il rotore, non ci sarà nemmeno una coppia uguale e contraria che tende a far ruotare l’autogiro dalla parte opposta e quindi nessuna necessità di un rotore anticoppia per contrastarla. Sono le forze che si sviluppano sul rotore a mantenerlo in moto, non il motore.

 

Al decollo succede però una cosa un po’ diversa. E’ vero che l’autogiro sia in grado di decollare in spazi ridottissimi, ma non lo può fare se il rotore non ruota per generare portanza e quindi se non accumula una certa energia cinetica. Se questa energia la dovesse accumulare durante il rullaggio questo si allungherebbe in modo spropositato. Ecco allora che almeno in decollo il rotore viene attaccato al motore, mentre il pilota annulla il passo del rotore per portare al minimo la famosa coppia che essendo piccola può essere equilibrata dal carrello che ancora tocca il suolo. Quando la velocità di rotazione del rotore è sufficiente (come ordine di grandezza 1 giro al secondo), allora il pilota disconnette il rotore (azzerando la coppia), aumenta il passo per potersi sollevare da terra e fornisce tutta la potenza all’elica propulsiva, lasciando che il rotore venga tenuto in moto dal vento relativo determinato dalla velocità di rullaggio. In questa fase l’elica motrice ha il compito di equilibrare la resistenza prodotta dal rotore (inclinato all’indietro) e dall’intero velivolo.

 

Per l’atterraggio non si deve connettere il rotore al motore, d’altra parte anche gli elicotteri, in caso di avaria, possono atterrare in autorotazione, senza motore e senza bisogno di sfruttare il rotore anticoppia (che hanno ma che non usano se sono in autorotazione).

Quello che si fa è barattare la quota in cambio di energia: quota infatti significa energia potenziale. Scendendo si trasmette tale energia al rotore che grazie alla velocità di discesa viene mantenuto in moto. Grazie a questa energia anche l’autogiro riesce ad atterrare in spazi ridottissimi.

In effetti una delle caratteristicvhe dell’autogiro e quella di non stallare tanto facilmente, perchè se il motore spinge in avanti il velivolo tramite l’elica propulsiva allora il rotore ruota, mentre se il motore ha una piantata l’autogiro tende a cadere, ma la velocità di discesa mantiene il rotore in rotazione e addolcisce la discesa stessa.

Modificato da Flaggy

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Ciao flaggy, di nuovo grazie della risposta. Non me ne avere, ma a questo punto mi sorgono spontaneamente altri dubbi (anche se stiamo andando un pò OT). Dunque, tu hai detto che agli elicotteri in autorotazione non servirebbe teoricamente il rotore di coda, quindi io mi domando: " qualora (toccatina) ad un pilota con una giornata sfortunata evidentemente si spengano i propulsori, questo dovrà smanettare con i movimenti dei pedali e lottare per tenere l'elicottero in asse? non mi pare". Mi riesci a spiegare questa cosa?

 

Altro quesito sempre in tema elicotteri (forse bisogna cambiare il titolo della discussione). Abbiamo nella maggioranza dei casi ad oggi impiegati abbiamo gli elicotteri convenzionali. Essi sono dotati di 2 rotori, uno principale ed uno di coda ed il loro funzionamento si presuppone conosciuto, oltre che i loro rispettivi svantaggi e vantaggi. Ora però non mi riesco a spiegare come viene gestita la rotazione sull'asse verticale (yaw) negli elicotteri con rotori controrotanti affiancati (ad es. il V22), in quelli a tandem (es. classico il CH47), negli intersecatinsi, nei coassiali e, ammesso che non sia un caso a parte, nei multirotori rc. Da quello che so i rotori ruotano a velocità uguale (correggetemi se sbaglio) e sono gestiti entrambi dallo stesso organo-motopropulsore. Questo non mi aiuta nel trovare una spiegazione sulla differenza di coppia e quindi sulla creazione di un momento torcente che fa girare l'elicottero a punto fisso. Mi aiuti per favore?

Scusami per l'insistenza ma non ho trovato molto sul web e vorrei approfittare della tua conoscenza per capire bene questi concetti. ;)

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Cercherò di risponderti brevemente perché qui l’OT è clamoroso e solitamente non si cambiano i titoli alle discussioni, ma si spostano i messaggi. Senza contare che alcune delle domande che fai hanno sicuramente già trovato risposta in varie discussioni (usa la funzione cerca).

 

Il fatto che non serva realizzare una forza con il rotore di coda in caso di autorotazione non significa che il pilota debba bisticciare con la pedaliera. Il rotore principale gira da solo e non serve equilibrare la coppia di reazione col rotore di coda. Quest’ultimo continua a girare (è d’altra parte interconnesso al rotore principale) anche se il suo passo viene azzerato dal pilota (e con essa la forza che produce) ma è comunque disponibile per piccole correzioni.

 

Quanto agli elicotteri con più rotori, questi girano alla stessa velocità e anzi sono meccanicamente interconnessi.

 

Gli elicotteri con rotori in tandem come il CH-47 controllano l’imbardata lavorando sul passo ciclico dei due rotori e facendo inclinare un rotore a destra e l’altro a sinistra.

 

L’Osprey, che comunque in modalità elicottero sfrutta il piatto oscillante come un velivolo convenzionale, inclina un rotore in avanti e l’altro indietro.

 

Un elicottero a rotori coassiali come il KA-50 aumenta il passo collettivo di un rotore e riduce quello dell’altro ottenendo (a parità di portanza complessiva) un disequilibrio delle due coppie e quindi un moto dell’elicottero attorno all’asse di imbardata.

 

Un elicottero a rotori intersecantisi come il K-Max, è una via di mezzo fra Ka-50 e Osprey: lavora similmente agli elicotteri coassiali aumentando il passo di un rotore e riducendo quello dell’altro anche se, oltre a quest’ azione differenziale sul passo collettivo, viene dato anche un passo ciclico differenziale che fa inclinare un rotore in avanti e l’altro indietro.

Modificato da Flaggy

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Come pensavo! a parte gli ultimi 2 esempi ho capito tutto, cercherò di studiarmeli bene bene! Chiarissimo. In effetti siamo andati un bel pò OT, me ne sono accorto. Quanto alla funzione cerca, io la utilizzo, se domado invece è perchè non trovo (inserirò i tag sbagliati). Grazie

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