Jak działa helikopter?

Helikopter, zwany również śmigłowcem jest aerodynamicznym statkiem powietrznym, którego lot odbywa się poprzez wytwarzanie siły nośnej dzięki ruchowi obrotowemu wirnika lub wirników napędzanych przez silnik. Taki wirnik zbudowany jest z właściwie wyprofilowanych łopat osadzonych w głowicy. Warto wspomnieć, że już w pierwszych helikopterach spora ilość elementów konstrukcyjnych poddawana była zmiennym obciążeniom siły i kierunku.

W porównaniu do samolotu wiele elementów śmigłowca wymaga kosztownych prac serwisowo-naprawczych, co sprawia iż jego eksploatacja jest dużo kosztowniejsza. Różnice występują również w zakresie sterowania śmigłowcem. Do wykonania takiej samej pracy co samolot, helikopter potrzebuje bowiem znacznie więcej energii.

Pomimo bardziej skomplikowanego sterowania oraz wyższych kosztów eksploatacji i zakupu helikopterów, ze względu na swoje unikalne własności znalazły one szerokie zastosowanie między innymi w ratownictwie medycznym (helikoptery medyczne), wojsku (śmigłowce wojskowe), a nawet w biznesie (wynajem śmigłowców biznesowych). Helikoptery wykorzystywane są wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba lądowania na niewielkiej powierzchni oraz płynnego lotu na małych wysokościach, w trudnych warunkach terenowych i atmosferycznych.

helikopter-blackhawk

Helikoptery mają jeszcze tą dodatkową właściwość, że mogą utrzymać się w powietrzu bez poruszania się do przodu. Takie zjawisko jest możliwe właśnie dzięki wcześniej wspomnianemu wirnikowi, który wytwarza siłę nośną poprzez obracanie się wokół własnej osi. Możliwe jest również takie sterowanie wirnikiem, które umożliwia poruszanie śmigłowcem do przodu, na boki oraz do tyłu. Takie manewry, jak również i inne zagadnienia związane z prowadzeniem helikoptera omawiane są kursie pilotażu śmigłowcem.

Zakup lub wynajem śmigłowca jest jednak dość spora inwestycją, na którą mogą sobie pozwolić jedynie nieliczni. Ceny helikopterów, jak również ich koszty eksploatacyjne w skali roku bywają ogromne. Miłośnicy tych maszyn nie muszą jednak od razu porywać się na ich zakup. Doskonałym rozwiązaniem są bowiem zdalnie sterowane modele helikopterów RC.

Mimo iż pierwsze projekty maszyn latających na zasadzie śmigłowca tworzył już Leonardo da Vinci, debiutancki lot helikopterem miał miejsce w 1907 roku. Był to wówczas model zaprojektowany przez francuskiego producenta rowerów Paula Cornu. Najlepsze osiągi tej maszyny oscylowały wówczas wokół wysokości 1,5 metra przez ponad minutę. Pierwszym w pełni sterowanym śmigłowcem był już natomiast niemiecki Focke-Wulf WF-61 z 1936 roku. Wraz z rozwojem tego modelu nastała era helikopterów bojowych używanych podczas działań zbrojnych w czasie II wojny światowej.

Za największą osobowość w dziejach śmigłowców uważany jest rosyjski konstruktor, pracujący w USA – Igor Sikorski. To on w 1940 roku zaprojektował słynny model helikoptera Vought-Sikorsky 300. Była to wówczas pierwsza tego typu maszyna działająca z jednym wirnikiem nośnym i śmigłem ogonowym. To ostatnie rozwiązanie dotyczyło problemu momentu reakcyjnego, który oddziaływa na kadłub śmigłowca. Klasyczny układ stworzony przez Sikorskiego do dnia dzisiejszego wykorzystywany jest w większości helikopterów.

Pracę nad budową śmigłowców szturmowych rozpoczęto natomiast podczas II wojny światowej. Po raz pierwszy użyto ich w czasie wojny kolonialnej w Algierii. Armia francuska w ramach eksperymentu zamontowała wówczas działka kalibru 20 mm na lekkich śmigłowcach Alouette. Kilka lat później ten sam zabieg w swoich działaniach wojskowych w Wietnamie powtórzyła armia Stanów Zjednoczonych. Na swoich UH-1N zainstalowali oni nie tylko broń automatyczną, ale również zasobniki rakiet niekierowanych.

Dalszy rozwój helikopterów był ściśle związany z koniecznością ich wykorzystania do działań wojennych w różnego rodzaju konfliktach zbrojnych. Powstały więc bardziej nowoczesne konstrukcje takie jak: Mi-4AW, AH-64 Apache, czy chociażby Cobra AH-1Z.

Wykonywanie podstawowych, jak również bardziej skomplikowanych manewrów umożliwia helikopterom kombinacja ruchu postępowego i obrotowego względem osi wirnika. Za pomocą dźwigni skoku ogólnego oraz mocy pilot może zmieniać kąt natarcia wszystkich łopat jednocześnie. Tego typu zjawisko nazywane jest sterowaniem ogólnym. Takie, jak również i inne nowatorskie rozwiązania były niewątpliwie przełomowymi w dziejach śmigłowców.

heliktoper-wojskowy

W helikopterach ruch dźwigni skoku ogólnego jest sprzężony z układem regulacji mocy silnika (lub silników). Zjawisko to powoduje, że podczas zwiększania kąta natarcia wszystkich łopat (między innymi podczas startu śmigłowca), wzrasta również moc przekazywana na wirniki z zespołu napędowego. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie prędkości obrotowej wirników nośnych w odpowiednim zakresie.

Wskutek wyżej wymienionych zjawisk występujących podczas sterowania śmigłowcem, może on płynnie przemieszczać się wzdłuż osi pionowej – w górę lub w dół. Co ciekawe odpowiednia konstrukcja helikoptera powoduje, że w przeciwieństwie do samolotu nie potrzebuje on pasa startowego, aby wzbić się w powietrze, jak również w celu bezpiecznego wylądowania. Między innymi z tego powodu o takich maszynach mówi się jako o statkach powietrznych pionowego startu i lądowania.

Śmigłowce są ponadto zdolne do wykonywania tzw. zawisu, czyli stanu lotu, w którym nie jest wykonywane żadne przemieszczenie. Jeżeli chodzi natomiast o pionowe wznoszenie się helikoptera, powoduje to konieczność dostarczenia do wirników dużej mocy – często jest to nawet moc maksymalna. Należy jednak pamiętać , że taki rodzaj lotu wiąże się również ze zwiększonym ryzykiem wypadku – powinien być więc wykonywany tylko w razie konieczności.

Posiadanie własnego helikoptera jest idealnym rozwiązaniem dla zamożnych osób, u których zachodzi konieczność częstych podróży służbowych. Nic więc dziwnego, że najczęściej z takiego rozwiązania korzystają bogaci przedsiębiorcy (helikoptery biznesowe). Zakup lub wynajem takich maszyn wiąże się jednak ze sporymi wydatkami związanymi z wykupieniem ubezpieczenia, opłaceniem transportu oraz innych opłat związanych z czynnościami urzędowymi.

Obecnie wiele firm oferuje kompleksową obsługę przy zakupie lub wynajmie śmigłowca. W przypadku nabycia obowiązuje ona od momentu zamówienia aż po odbiór helikoptera na lotnisku docelowym. Taka transakcja zostaje potwierdzona w momencie podpisania umowy i wpłaty zaliczki na konto producenta. Koszty transportu, jak również i inne niestandardowe opłaty nie są wliczone w cenę ogólną.

Najpopularniejszym i najczęściej kupowanym śmigłowcem cywilnym zarówno w Polsce, jak i na świecie jest niewątpliwie Robinson R-44. Jest to zarazem jeden z najtańszych helikopterów w swojej klasie. Jego cena wynosi bowiem 330 tysięcy dolarów amerykańskich. Zdarzają się jednak tańsze oferty. Obecnie najtańsze śmigłowce można nabyć już od 300 tysięcy dolarów.

W przypadku wynajmu helikopterów godzina lotu popularnym, mieszczącym trzech pasażerów śmigłowcem oscyluje wokół kwoty 650-700 euro. Do takiego wydatku należy jednak doliczyć dodatkowe 40 euro za godzinę oczekiwania oraz 200 euro za nocny postój. W rzeczywistości więc średnia cena wynajmu dobrej jakości śmigłowca to wydatek rzędu 1000 euro za godzinę. Co ciekawe śmigłowce turbinowe bywają nawet dwa razy droższe od tłokowych.