تم تصميم هياكل المروحية لمنح المروحية خصائص طيرانها الفريدة، سيتم تفسير مبسط لكيفية تحليق المروحية وهو أن الدوارات تقوم بتدوير الجنيحات التي توفر رفعًا مشابهًا للطريقة التي توفر بها الأجنحة رفعًا في طائرة ثابتة الجناحين، كما يتدفق الهواء بشكل أسرع أعلى السطح العلوي المنحني للدوارات، مما يتسبب في ضغط سلبي وبالتالي رفع الطائرة وذلك يقود إلى تغيير زاوية هجوم الشفرات الدوارة إلى زيادة أو تقليل قوة الرفع، على التوالي، كما أن رفع أو خفض المروحية، يؤدي إمالة المستوى الدوار للدوران إلى تحرك الطائرة أفقيًا.
المكونات الرئيسية للطائرة المروحية Helicopter
هي هيكل الطائرة وجسم الطائرة ومعدات الهبوط ومحطة الطاقة/ناقل الحركة ونظام الدوار الرئيسي ونظام المراقبة.
هيكل الطائرة
هيكل الطائرة أو الهيكل الرئيسي، لطائرة هليكوبتر يكون مصنوعًا من المعدن أو المواد المركبة من الخشب أو مزيج من الاثنين عادة، يتكون الهيكل المركب من طبقات عدة من الراتنجات الغنية بالألياف، المستعبدة لتشكيل لوحة ناعمة عادة ما تكون الهياكل الأساسية الأنبوبية والصفائح المعدنية مصنوعة من الألومنيوم، على الرغم من استخدام الفولاذ الذي يقاوم الصدأ أو التيتانيوم في بعض الأحيان في المناطق المعرضة لضغط أو حرارة أعلى. يشمل تصميم هيكل الطائرة الهندسة والديناميكا الهوائية وتكنولوجيا المواد وطرق التصنيع لتحقيق توازنات مواتية في الأداء والموثوقية والتكلفة.
جسم الطائرة
كما هو الحال مع الطائرات ذات الأجنحة الثابتة، غالبًا ما تكون هياكل طائرات الهليكوبتر وأذرع الذيل عبارة عن هياكل من نوع الجمالون أو شبه مصقولة ذات تصميم، حيث يتم استخدام أنابيب الصلب والألمنيوم والألومنيوم المشكل بشكل شائع ويتضمن التصميم الحديث لجسم الطائرة المروحية استخدامًا متزايدًا للمركبات المتقدمة أيضًا.
عادة ما تكون جدران الحماية وأسطح المحرك من الفولاذ المقاوم للصدأ، كما تختلف أجسام الطائرات المروحية اختلافًا كبيرًا عن تلك التي تحتوي على إطار تروس ومقعدين وبدون أبواب ومقصورة طيران أحادية الهيكل إلى تلك التي تحتوي على كابينة مغلقة تمامًا على طراز الطائرة كما هو موجود في طائرات الهليكوبتر الأكبر ذات المحركين.
تجعل الطبيعة متعددة الاتجاهات لطائرة الهليكوبتر رؤية واسعة النطاق من قمرة القيادة ضرورية، كما تعتبر الزجاجات الأمامية الكبيرة المصنوعة من البولي كربونات أو الزجاج أو الزجاج الشبكي شائعة.
معدات الهبوط أو الانزلاق
كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن تكون معدات الهبوط للمروحية عبارة عن مجموعة من الأنابيب المعدنية المنزلقة، حيث أن العديد من طائرات الهليكوبتر لديها معدات هبوط مع عجلات، وبعضها قابل للسحب.
المحرك وناقل الحركة
النوعان الأكثر شيوعًا من المحركات المستخدمة في طائرات الهليكوبتر هما المحرك الترددي والمحرك التوربيني، كما تُستخدم المحركات الترددية والتي تسمى أيضًا المحركات المكبسية، بشكل عام في طائرات الهليكوبتر الأصغر تستخدم معظم طائرات الهليكوبتر التدريبية محركات ترددية لأنها بسيطة نسبيًا وغير مكلفة للعمل، يتم الرجوع إلى كتيب الطيار لمعرفة الطيران للحصول على شرح مفصل وتوضيحات لمحرك المكبس.
محركات التوربينات
تعتبر المحركات التوربينية أكثر قوة وتستخدم في مجموعة متنوعة من طائرات الهليكوبتر، إنها تنتج قدرًا هائلاً من الطاقة بالنسبة لحجمها ولكنها عمومًا تكون أكثر تكلفة في التشغيل.
يعمل المحرك التوربيني المستخدم في طائرات الهليكوبتر بشكل مختلف عن المحركات المستخدمة في تطبيقات الطائرات في معظم التطبيقات، تطلق منافذ العادم غازات مستهلكة ولا تساهم في الحركة الأمامية للمروحية، نظرًا لأن تدفق الهواء ليس يمر عبر خط مستقيم كما هو الحال في المحركات النفاثة ولا يستخدم للدفع، فإن تأثير تبريد الهواء يكون محدودًا ويستخدم ما يقرب من 75 بالمائة من تدفق الهواء الداخل لتبريد المحرك.
يتكون المحرك التوربيني الغازي المثبت على معظم طائرات الهليكوبتر من ضاغط وغرفة احتراق وتوربين ومجموعة علبة تروس ملحقة، كما يقوم الضاغط بسحب الهواء المصفى إلى الحجرة المكتملة وضغطها. مرشحات النوع الشائع هي أنابيب دوامة طرد مركزي حيث يتم إخراج الحطام للخارج ونفخها في الخارج قبل دخول الضاغط أو مرشحات حاجز المحرك (EBF)، على غرار عنصر مرشح (K&N) المستخدم في تطبيقات السيارات.
يقلل هذا التصميم بشكل كبير من ابتلاع حطام الأجسام الغريبة (FOD)، كما يتم توجيه الهواء المضغوط إلى قسم الاحتراق من خلال أنابيب التفريغ حيث يتم حقن الوقود الذري فيه. كما يتم إشعال خليط الوقود / الهواء والسماح له بالتمدد، ثم يُدفع غاز الاحتراق هذا خلال سلسلة من عجلات التوربينات مما يتسبب في دورانها، كما توفر عجلات التوربينات هذه الطاقة لكل من ضاغط المحرك وعلبة التروس الإضافية، اعتمادًا على الطراز والشركة المصنعة، يمكن أن يختلف نطاق (rpm) من نطاق منخفض يبلغ 20000 إلى نطاق مرتفع يبلغ 51600.
يتم توفير الطاقة لأنظمة الدوار الرئيسي والذيل الدوار من خلال وحدة التدوير الحر التي يتم توصيلها بعمود تروس خرج طاقة صندوق التروس الإضافي، كما يتم طرد غاز الاحتراق أخيرًا من خلال منفذ العادم. كما يتم قياس درجة حرارة الغاز في مواقع مختلفة ويتم الرجوع إليها بشكل مختلف من قبل كل مصنع، بعض المصطلحات الشائعة هي: درجة الحرارة بين التوربينات (ITT) ودرجة حرارة غاز العادم (EGT) أو درجة حرارة مخرج التوربينات (TOT)، كما يتم استخدام تدريب المدربين طوال هذه المناقشة لأغراض التبسيط.
تستخدم العديد من طائرات الهليكوبتر محركًا توربينيًا لقيادة أنظمة النقل والدوار الرئيسية، حيث يتمثل الاختلاف الرئيسي بين عمود الدوران التوربيني والمحرك التوربيني في أن معظم الطاقة التي تنتجها الغازات المتوسعة تستخدم لدفع التوربينات بدلاً من إنتاج قوة دفع من خلال طرد غازات العادم.
تستخدم العديد من طائرات الهليكوبتر محركًا توربينيًا لقيادة أنظمة النقل والدوار الرئيسية ويتمثل الاختلاف الرئيسي بين عمود الدوران التوربيني والمحرك التوربيني في أن معظم الطاقة التي تنتجها الغازات المتوسعة تستخدم لدفع التوربينات بدلاً من إنتاج قوة دفع من خلال طرد غازات العادم.
ناقل حركة
يقوم نظام النقل بنقل الطاقة من المحرك إلى الدوار الرئيسي ودوار الذيل وغيرها من الملحقات أثناء ظروف الطيران العادية حيث أن المكونات الرئيسية لنظام النقل هي ناقل الحركة الدوار الرئيسي ونظام محرك دوار الذيل والقابض ووحدة العجلة الحرة.
تسمح وحدة التدوير الحر أو القابض التلقائي لناقل الحركة الدوار الرئيسي بقيادة عمود قيادة دوار الذيل أثناء الدوران الأوتوماتيكي، عادة ما يتم تشحيم وتبريد ناقلات الهليكوبتر بإمدادات الزيت الخاصة بها، كما يتم توفير مقياس رؤية للتحقق من مستوى الزيت.
تحتوي بعض ناقل الحركة على كاشفات رقاقة موجودة في الحوض، هذه الكواشف موصولة بأسلاك لأضواء التحذير الموجودة على لوحة عدادات الطيار والتي تضيء في حالة حدوث مشكلة داخلية وتتمتع بعض أجهزة الكشف عن الرقائق في طائرات الهليكوبتر الحديثة بقدرة حرق وتحاول تصحيح الوضع دون تدخل الطيار.
