عکس ژیروکوپتر در حال پرواز
اکثر افرادی که به طور مستقیم با هوانوردی سر و کار ندارند و برای اولین بار این وسیله پروازی را در آسمان یا روی زمین مشاهده می‌کنند، احتمالاً می‌گویند: «چه هلیکوپتر کوچولوی جالبی!» - و بلافاصله اشتباه می‌کنند. این شباهت ظاهری، در واقع تنها شباهت بین این دو وسیله است. نکته اینجاست که ژیروکوپتر و هلیکوپتر از اصول کاملاً متفاوتی برای پرواز استفاده می‌کنند.
چرا ژیروکوپتر پرواز می‌کند
در هلیکوپتر، نیروی بالابرنده و پیش‌برنده توسط چرخش ملخ اصلی (یک یا چند ملخ) ایجاد می‌شود که این چرخش از طریق سیستم پیچیده‌ای از انتقال نیرو و مستقیماً از موتور تأمین می‌شود. با استفاده از سیستم تغییر زاویه ملخ، جهت گردش ملخ اصلی تنظیم شده و حرکت پیش‌رونده و مانورپذیری همراه با کنترل سرعت ممکن می‌شود.
دلتاپلن موتوری داستان دیگری از یک وسیله پروازی فوق‌سبک - دلتاپلن موتوری را نیز می‌توانید در وب‌سایت ما مطالعه کنید.
اطلاعات مربوط به پاراگلایدر موتوردار و آئرشوت را می‌توانید در این بخش پیدا کنید. با انواع وسایل پروازی با بال نرم و موتور آشنا شوید.
پرواز با ژیروکوپتر
ساختار و اصول عملکرد ژیروکوپتر کاملاً متفاوت است و حتی احتمالاً بیشتر شبیه به هواپیما (گلایدر یا دلتاپلن موتوری) است.
نیروی بالابرنده توسط جریان مخالف هوا ایجاد می‌شود، اما در اینجا ملخی آزاد و گردان، نقش بال را ایفا می‌کند (که معمولاً روتور نامیده می‌شود). حرکت پیش‌رونده توسط نیروی کششی یا فشاری موتور اصلی تأمین می‌شود که در جلو یا عقب وسیله پروازی قرار گرفته است. اما چرخش روتور چگونه آغاز می‌شود؟ این چرخش تنها توسط جریان مخالف هوا ایجاد می‌شود. این پدیده “چرخش خودکار” (Autorotation) نامیده می‌شود.
بدون شک، این اصل از طبیعت الهام گرفته شده است. می‌توان به دانه‌های برخی درختان (مانند افرا یا نارون) اشاره کرد که به «پروانه» مخصوصی مجهز هستند. وقتی این دانه‌ها از شاخه جدا می‌شوند و روی زمین می‌افتند، به جای سقوط مستقیم به پایین، هوا ملخ‌های آنها را به گردش در می‌آورد و دانه‌ها می‌توانند برای مدت طولانی‌تری در هوا بمانند و از درخت مادر به فاصله‌های دور پرواز کنند. البته نیروی جاذبه در نهایت بر آنها غلبه می‌کند و به زمین می‌افتند. اما هنر انسان در این است که راهی برای کنترل چنین پروازی پیدا کند.
در ژیروکوپتر، نیرو از موتور به روتور فقط در مرحله ابتدایی پرواز منتقل می‌شود تا نرخ چرخش مورد نیاز برای برخاستن از زمین حاصل شود. سپس، یک دویدن کوتاه، صعود و پس از آن قانون چرخش خودکار وارد عمل می‌شود – روتور کاملاً به طور مستقل و بدون نیاز به نیروی موتور می‌چرخد و امکان پرواز تا زمان فرود کامل فراهم می‌شود. روتور که با زاویه معینی قرار گرفته است، نیروی بالابرنده مورد نیاز برای پرواز را ایجاد می‌کند.
تاریخچه این وسیله پروازی
تاریخچه ساخت ژیروکوپتر
اولین کسی که به طور جدی به پژوهش‌ها و استفاده عملی از اصل چرخش خودکار پرداخت، مهندس و طراح اسپانیایی خوان د لا سیه‌را بود. او که در ابتدای ظهور هواپیما به ساخت آن مشغول شده بود، پس از تحمل شکست در آزمایش هواپیمای سه‌موتوره‌اش، به طور کامل بر بخش ناشناخته‌ای از صنعت هوانوردی متمرکز شد.
او پس از آزمایش‌های طولانی در تونل باد، اصل چرخش خودکار را تدوین و از نظر نظری اثبات کرد. تا سال ۱۹۱۹، اولین مدل طراحی شد و در سال ۱۹۲۳، ژیروکوپتر S-4 برای اولین بار به هوا برخاست. از لحاظ ساختاری، بدنه آن شبیه به هواپیماهای معمولی بود، اما به جای بال، به روتور مجهز شده بود. پس از برخی بهینه‌سازی‌ها، تولید محدود این نوع وسایل در فرانسه، انگلستان و ایالات متحده آغاز شد.
اولین ژیروکوپتر شوروی KASKR-1
در شوروی نیز به طور تقریباً همزمان طراحان هوافضا به این حوزه وارد شدند. در بخش ویژه‌ای که برای طراحی‌های خاص (ООК) موسسه هوانوردی TsAGI ایجاد شده بود، طراحی ژیروکوپترهای داخلی آغاز شد. نتیجه این شد که اولین ژیروکوپتر شوروی KASKR-1 در سال ۱۹۲۹ به پرواز درآمد.
این وسیله توسط گروهی از مهندسان جوان، به رهبری نیکولای ایلیچ کاموف طراحی شد؛ کسی که بعدها طراح برجسته هلیکوپترهای سری «Ka» شد. جالب اینجاست که کاموف معمولاً شخصاً در آزمایش‌های پرواز وسایل خود شرکت می‌کرد.
ژیروکوپتر KASKR-2 به یک وسیله پیشرفته‌تر و قابل‌اطمینان‌تر تبدیل شد که این امر در مقابل کمیسیون دولتی برجسته در فرودگاه خودینکا در مه ۱۹۳۱ به نمایش گذاشته شد.
پرش بانجی
برای کسانی که عاشق ارتفاع هستند، پیشنهاد می‌کنیم داستان درباره انواع پرش از ارتفاع را از دست ندهند: بانجی جامپینگ ، روپ جامپینگ، بیس جامپینگ و غیره.
داستان درباره صخره‌نوردی و انواع این ورزش را می‌توانید در این صفحه بخوانید.
تحقیقات و اصلاحات مهندسی بعدی منجر به ساخت یک مدل سریالی شد که نام R-7 به آن داده شد. این دستگاه بر اساس طرح خودچرخنده بالدار ساخته شده بود که به طور چشمگیری بار روی روتور را کاهش می‌داد و کیفیت سرعت را افزایش می‌داد.
این ممکن است باور نکردنی به نظر برسد، اما همین R-7 در سال 1934 میلادی رکورد سرعت را برای دستگاه‌های پروازی این کلاس به ثبت رساند – ۲۲۰ کیلومتر بر ساعت، که هنوز هم شکسته نشده است!
ن.ای. کاموف نه تنها به طراحی و بهبود دستگاه خود پرداخت، بلکه به طور مداوم برای آن کاربردهای عملی نیز جستجو می‌کرد. در همان سال‌ها با استفاده از خودچرخنده‌های R-7 عملیات سم‌پاشی اراضی کشاورزی انجام می‌شد.
در جریان عملیات نجات اولین عملیات قطبی پاپانین در سال 1938، روی یخ‌شکن «یِرماک» یک خودچرخنده R-7 آماده پرواز قرار داشت. اگرچه در آن زمان کمک این نوع هواپیماهای عرشه‌دار نیاز نبود، ولی خود این موضوع از میزان بالای اطمینان این دستگاه حکایت داشت.
متأسفانه، جنگ جهانی دوم بسیاری از تلاش‌های مهندسی در این زمینه را متوقف کرد. شور و شوق پس از جنگ نسبت به فناوری هلیکوپتر باعث شد خودچرخنده‌ها به حاشیه رانده شوند.
خودچرخنده در میدان جنگ
خودچرخنده A-7-3A
بدیهی است که در نیمه اول قرن بیستم، در این دوره کاملاً نظامی، هرگونه توسعه تکنولوژیکی جدید از منظر کاربردهای نظامی مورد بررسی قرار می‌گرفت. خودچرخنده نیز از این قاعده مستثنی نبود.
اولین دستگاه چرخ‌بال جنگی همان R-7 بود. با در نظر گرفتن توانایی آن در حمل بار مفید تا ۷۵۰ کیلوگرم، روی آن ۳ مسلسل، تجهیزات عکاسی، وسایل ارتباطی و حتی یک مجموعه کوچک بمب نصب می‌شد.
اسکادران جنگی خودچرخنده‌های A-7-3A با ۵ دستگاه در نبردهای جبهه یلنین شرکت کرد. متأسفانه، تسلط کامل دشمن بر آسمان در آن زمان امکان استفاده از این دستگاه‌های کم‌سرعت برای انجام عملیات شناسایی روزانه را نمی‌داد – آنها فقط در شب و عمدتاً برای توزیع مواد تبلیغاتی بر فراز مواضع دشمن استفاده می‌شدند. قابل توجه این است که مهندس اسکادران کسی نبود جز م.ل. میل، طراح آینده هلیکوپترهای سری «می».
دشمنان ما نیز از خودچرخنده‌ها استفاده می‌کردند. برای نیازهای نیروی دریایی آلمان، دستگاه بی‌موتوری به نام «فوکه‌آخگلیس» FA-330 طراحی شد، که در واقع یک خودچرخنده بادبادکی بود. این دستگاه در عرض چند دقیقه مونتاژ می‌شد، سپس به اجبار روتور آن چرخانده می‌شد، و خودچرخنده توسط زیردریایی که با سرعت کامل حرکت می‌کرد به ارتفاع تا ۲۲۰ متر می‌رسید. این ارتفاع به ناظر اجازه می‌داد تا در شعاع تا ۵۰ کیلومتر نظارت کند.
تلاش‌های جسورانه‌ای نیز توسط انگلیسی‌ها صورت گرفت. آنها در آماده‌سازی برای حمله به شمال فرانسه، حتی به طور کلی طراحی تلفیقی از خودچرخنده و یک جیپ نظامی برای فرود از هواپیمای بمب‌افکن سنگین را برنامه‌ریزی کردند. با این حال، حتی پس از آزمایش‌های نسبتاً موفق، این ایده کنار گذاشته شد.
نمایش روی دوچرخه
برای کسانی که می‌خواهند نمایش‌های روی دوچرخه را یاد بگیرند، بهتر است مقاله اول در این موضوع – درباره آموزش رانندگی روی چرخ عقب – را بخوانند.
درباره ورزش جدید و سرگرمی به نام «اسلک‌لاین» می‌توانید از این لینک مطالعه کنید .
مزایا و معایب خودچرخنده
خودچرخنده ساخته شده توسط افراد ماهر از سرگی‌یف پوساد
سازندگان خودچرخنده توانستند به بسیاری از مسائل مربوط به امنیت و صرفه‌جویی در پرواز که همچنان در هواپیماها یا هلیکوپترها حل نشده است، پاسخ دهند:
کاهش سرعت، مثلاً هنگام خرابی موتور اصلی، باعث سقوط به حالت چرخش مارپیچی نمی‌شود.
چرخش آزاد روتور امکان فرود نرم را حتی در صورت از دست دادن کامل حرکت رو به جلو فراهم می‌کند. به‌طور جالب، این ویژگی در هلیکوپترها نیز استفاده می‌شود – در مواقع اضطراری حالت چرخش آزاد فعال می‌شود.
نیاز به طول باند کم برای برخاستن و فرود.
نسبت به جریان‌های حرارتی و تلاطم بسیار بی‌حساس است.
اقتصادی در بهره‌برداری و آسان در ساخت. تولید آن به طور قابل توجهی ارزان‌تر است.
کنترل خودچرخنده بسیار آسان‌تر از هواپیماها یا هلیکوپترها است.
مقاومت بالا در برابر باد: ۲۰ متر بر ثانیه برای آن شرایط نرمالی محسوب می‌شود.
البته، چند نقص نیز وجود دارد که مهندسان علاقه‌مند به طور مداوم در حال رفع آنها هستند:
احتمال «برگشت» هنگام فرود، به ویژه در مدل‌هایی با دم ضعیف.
به طور کامل پدیده‌ای به نام «منطقه مرده چرخش» که منجر به توقف چرخش روتور می‌شود، بررسی نشده است.
پروازهای خودچرخنده در شرایط یخ‌زدگی ممکن مجاز نیستند – این می‌تواند باعث خروج روتور از حالت چرخش آزاد شود.
با این حال، مزایا به طرز قابل توجهی از معایب پیشی می‌گیرند، که این امکان را می‌دهد که خودچرخنده را به عنوان یکی از امن‌ترین دستگاه‌های پروازی در نظر بگیریم.
چگونه اسکیت‌سواری کنیم چگونه اسکیت‌سواری کنیم؟ نکاتی برای اسکیت‌بازان مبتدی.
درباره اینکه چگونه یک فیگربورد را به‌صورت دستی بسازید و یاد بگیرید که بر روی آن حرکات نمایشی انجام دهید اینجا بخوانید .
چگونه لباس مناسب برای فعالیت‌های ورزشی زمستانه انتخاب کنیم؟ مقاله‌ای درباره لباس مناسب اسنوبوردبازان
آیا آینده‌ای وجود دارد؟
ژیروپلن دست‌ساز
علاقه‌مندان به این نوع هوانوردی کوچک به چنین سوالی پاسخ می‌دهند که «دوران ژیروپلن‌ها» تازه آغاز شده است. علاقه به این وسایل دوباره با قدرت بیشتری احیا شده و اکنون مدل‌های سریالی این وسایل پروازی در بسیاری از کشورهای جهان تولید می‌شوند.
ژیروپلن از نظر ظرفیت، سرعت، و حتی مصرف سوخت با خودروهای سبک معمولی رقابت می‌کند و از نظر چندمنظوره بودن و عدم وابستگی به جاده‌ها از آنها پیشی می‌گیرد.
علاوه بر وظایف حمل‌ونقل ساده، ژیروپلن‌ها در انجام وظایف گشت‌زنی در جنگل‌ها، خطوط ساحلی، مناطق کوهستانی، و بزرگراه‌های شلوغ بسیار کارآمد هستند و می‌توانند برای عکاسی هوایی، فیلمبرداری یا نظارت به کار گرفته شوند.
برخی از مدل‌های مدرن به مکانیزم برخاست «پرشی» مجهز هستند و برخی دیگر این قابلیت را دارند که در صورت وجود باد بیش از ۸ کیلومتر در ساعت از محل خود به راحتی بلند شوند، که این موضوع کارایی ژیروپلن‌ها را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.
پیشروترین شرکت تولیدکننده در بازار فعلی این وسایل، شرکت آلمانی «Autogyro» است که سالیانه تا ۳۰۰ دستگاه تولید می‌کند. روس‌ها نیز در این زمینه عقب نمانده‌اند؛ در کشور ما مجموعه‌ای از مدل‌های سریالی تولید می‌شود: «ایرکوت» از کارخانه هوانوردی ایرکوت، «تویست» از باشگاه هوانوردی «تویستر-کلاب»، «شکارچی» از مرکز علمی-تحقیقاتی «آئرو-استرا» و غیره.
تعداد علاقه‌مندان به این نوع تسخیر آسمان روز به روز در حال افزایش است.
گالری تصاویر ژیروپلن‌ها
