[cg. máy bay lên thẳng], máy bay mà lực nâng và lực kéo được tạo ra bằng một hoặc một số cánh quạt chịu lực quay trong mặt phẳng ngang. TT có khả năng bay lên hoặc hạ xuống theo chiều thẳng đứng; cũng có thể bay treo tại một điểm. TT có loại một cánh quạt, hai cánh hoặc nhiều cánh quạt; tốc độ có thể đạt tới 350 - 370 km/h; có loại trọng tải đến 40 tấn; tầm bay xa đến 2.000 km. TT được dùng để chở quân đổ bộ đường không; vận tải các trang thiết bị kĩ thuật; bắn phá các mục tiêu trên mặt đất, chống tăng [trực thăng vũ trang]; chống ngầm, trinh sát, bảo đảm thông tin, liên lạc, vv. TT có nhiều tác dụng trong quân sự đồng thời cũng có nhiều ứng dụng trong dân sự như cứu hộ, làm dịch vụ bay trong công tác dầu khí.
hd. Máy bay lên thẳng. Chuyên chở bằng trực thăng.Máy bay trực thăng không có cánh nên phải tạo ra sức nâng bằng cánh quạt. Khi cánh quạt quay thì cũng tạo nên một sức nâng.
Mọi vật đều có một trọng lượng làm luôn luôn phải ở trên mặt đất. Muốn bay lên được thì cần phải có một sức nâng lên lớn hơn trọng lượng. Một máy bay thường thì sức nâng được tạo ra khi không khí thổi nhanh qua cánh máy bay.
Nguyên tắc máy bay trực thăng
Cánh máy bay phía trên hơi cong và phía dưới phẳng. Với dạng như thế thì vận tốc không khí thổi qua phía trên nhanh hơn phía dưới. Vì vậy áp suất phía trên nhỏ hơn phía dưới, do đó tạo nên một sức đẩy từ dưới lên trên. Luồng không khí trôi qua càng nhanh thì sức nâng càng lớn. Khi máy bay vận chuyển tới một tốc độ nào đó thì sức nâng lớn hơn trọng lượng của máy bay và máy bay bắt đầu cất cánh.
Cánh quạt máy bay trực thăng quay rất nhanh, khoảng 500 vòng một phút tạo nên một sức nâng đủ mạnh để làm cho trực thăng bay thẳng lên. Máy bay trực thăng có thể cất cánh thẳng đứng không cần phi đạo và có thể đứng yên trên không.
Thành phần của một máy bay trực thăng
Thân máy bay là chỗ để cho mọi người ngồi, kể cả phi công. Thân máy bay còn chứa động cơ, một bộ truyền lực [transmission], các máy móc phụ thuộc, bộ phận điều khiển và thùng chứa nhiên liệu. Phía dưới thân máy bay có bộ phận hạ cánh, thường như hai cái càng chứ không có bánh xe.
Máy bay trực thăng thường có hai cánh quạt, một cánh quạt lớn quay quanh một trục thẳng đứng và một cánh quạt nhỏ ở cuối thân tàu và quay quanh một trục nằm ngang. Cánh quạt lớn có nhiệm vụ tạo sức nâng để làm máy bay bay thẳng lên và tạo sức đẩy để đẩy máy bay đi. Cánh quạt nhỏ có nhiệm vụ đối lại với lực xoắn sinh ra bởi lực quay của cánh quạt lớn.
Theo định luật về chuyển động của Newton thì mỗi một lực đều có một lực phản lại. Cho nên khi cánh quạt lớn quay một chiều thì sinh ra một lực làm cho thân máy bay muốn quay theo chiều ngược lại.
Chính khả năng bay theo mọi hướng, mọi góc độ như thế mà cho đến nay, người ta luôn xem trực thăng là chiếc máy bay có độ linh hoạt cao nhất trong tất cả các loại máy bay và do đó, trực thăng cũng có cách điều khiển phức tạp nhất. Người phi công trực thăng cần phải được đào tạo hết sức kỹ lưỡng, khi bay cần phải tập trung cao độ, suy nghĩ trước đường bay trong môi trường không gian 3 chiều và phải dùng đến cả 2 tay lẫn 2 chân để điều khiển máy bay một cách trơn tru.
► Cách phi công điều khiển trực thăng:
2 tay của người phi công sẽ điều khiển 2 cái cần khác nhau:
- Cần Cyclic: Điều khiển trực thăng bay tới, bay lui, bay ngang sang trái, sang phải.
- Cần Collective: Điều khiển độ cao lên, xuống của trực thăng. Phía đầu của chiếc cần này có một tay vặn dùng để thay đổi tốc độ quay của cánh quạt, điều khiển vận tốc trực thăng.
2 chân của phi công đặt lên 2 bàn đạp để điều khiển cánh quạt ở phía đuôi, có nhiệm vụ xoay trực thăng sang trái hoặc sang phải. Do đó khi muốn bẻ lái trực thăng, phi công phải kết hợp điều khiển cả Cyclic bằng tay lẫn bàn đạp bằng chân.
//www.youtube.com/v/KLmJaabjiO8?version=3&hl=en_US
Hình ảnh minh họa bên trong buồng lái trực thăng
► Khả năng bay siêu việt của trực thăng:
Trong đoạn video dưới đây, bạn sẽ thấy một chiếc trực thăng có thể bay lơ lửng một chỗ trên không, bay lùi, xoay 360otại chỗ và thậm chí vừa bay tới vừa xoay đầu lại. Với khả năng bay siêu việt đó, MBTT trở nên vô cùng hữu dụng trong nhiều mục đích sử dụng. Có thể kể ra như:
- Tìm kiếm và giải cứu người bị nạn ở các vùng núi cheo leo, chật hẹp, vùng biển hoặc những nơi khó có thể tiếp cận bằng đường bộ.
- Vận chuyển người và hàng hóa trong thành phố, tổ chức ứng cứu nhanh trong các trường hợp khẩn cấp.
- Dùng trong ngành truyền hình, báo chí. Giúp các phóng viên có thể ghi hình toàn cảnh từ trên cao.
- “Trợ thủ” đắc lực cho cảnh sát trong việc tìm kiếm và theo dõi tội phạm.
- Là thứ vũ khí vô cùng lợi hại trong quân đội, với khả năng triển khai cực kỳ nhanh, tốc độ di chuyển cao, trang bị vũ khí tận răng, trực thăng luôn là thứ vũ khí đáng gờm đối với cả bộ binh lẫn xe tăng, thiết giáp…
//www.youtube.com/v/xwjCPcRnIYc?version=3&hl=en_US
█ 2. TRỰC THĂNG HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?
► Tìm hiểu về cánh quạt:
Trước tiên, để hiểu cách bay của trực thăng, mình sẽ giải thích về cấu tạo chung của nó trước. MBTT ngoài phần thân [buồng lái] ra còn có 2 thành phần chính khác cực kỳ quan trọng đó chính là 2 bộ cánh quạt.
- Cánh quạt chính: khá lớn, nằm phía trên buồng lái, có chức năng giúp máy bay tăng, giảm độ cao; bay tiến, bay lùi; bay ngang sang trái, sang phải. Bộ cánh này nằm song song với mặt đất, nhưng mỗi cánh quạt có thể điều chỉnh độ nghiêng, nằm chếch lên trên hoặc nghiêng xuống dưới để tạo góc đón lực đẩy của không khí.
- Cánh quạt phụ: nhỏ hơn, nằm ở phía đuôi máy bay, vuông góc với mặt đất, có chức năng xoay máy bay sang trái, phải hoặc xoay tại chỗ. Cánh quạt phụ này còn giúp máy bay ổn định trong lúc bay, không bị xoay vòng vòng do tác động xoay liên tục của cánh quạt chính. Mỗi cánh quạt phụ cũng có thể điều chỉnh độ nghiêng giống cánh quạt chính.
Và để hiểu làm sao những cánh quạt quay vòng vòng như thế lại có thể giúp trực thăng bay lên, bạn cũng cần phải biết về hình dáng khí động học của những cánh quạt. Khi nhìn vào cánh quạt trực thang theo hướng dọc từ đầu đến cuối cánh, bạn sẽ thấy cánh quạt có hình dáng cong ở một đầu và vuốt nhọn ở đầu còn lại giống như hình dáng của giọt nước. Người ta gọi đây là hình dáng khí động học vì khi quay, nó sẽ lợi dụng sức gió tác động lên cánh quạt, tạo ra sự chênh lệch áp suất không khí giữa bên trên và bên dưới cánh quạt và nâng cánh quạt lên. Và vì cánh quạt cứ quay tròn liên tục, lực nâng liên tiếp được tạo ra nên khiến cho toàn bộ máy bay được nâng lên, và như thế chiếc trực thăng được nhấc lên khỏi mặt đất.
Chưa hết, mỗi cánh quạt hình giọt nước này còn có thể điều chỉnh để hướng lên hoặc hướng xuống, khi cánh quạt hướng lên, luồng không khí thổi mạnh vào phần vuốt nhọn của nó tạo ra lực nâng, còn khi cánh quạt hướng xuống thì luồng không khí sẽ tạo ra lực đẩy xuống và máy bay sẽ hạ độ cao.
Chức năng ổn định máy bay của cánh quạt phụ là gì?
Thân máy bay và cánh quạt chính được nối với nhau bởi một cái trục, bạn có thể nhìn thấy cái trục này khá dễ dàng, nó là phần dính liền giữa thân máy bay và cánh quạt chính. Cái trục này có chức năng truyền động từ động cơ sang cánh quạt, giúp nó quay được liên tục. Về cơ bản thì nó giống như trục giữa của mấy cái quạt treo tường nhà bạn vậy. Cho nên khi cái trục này quay, nó sẽ làm cho thân máy bay quay theo chiều ngược lại. Nhưng vì máy bay còn đứng ở trên mặt đất và được cố định bởi hệ thống chân chống nên máy bay vẫn đứng yên, còn khi bay lên rồi, không còn vật gì cản trở nó nữa thì máy bay sẽ quay “tít-thò-lò” theo chiều ngược với chiều quay của cánh quạt. Lúc này cánh quạt phụ ở phía đuôi sẽ phát huy tác dụng. Cánh quạt phụ khi quay sẽ tạo ra một lực đẩy theo phương nằm ngang, ngược với chiều quay của thân máy bay và bằng với lực đó. Kết quả là máy bay được giữ cố định, không còn bị quay vòng vòng nữa. Nhưng thật ra lúc đó là nó đang bị tác dụng bởi 2 lực, một lực quay của cánh quạt chính và một lực quay ngược lại của cánh quạt phụ.
► Cánh quạt chính:
Cánh quạt chính được nối với thân trực thăng thông qua một trục quay motor. Bộ phận này thiết kế khá phức tạp, nó không những làm quay cánh quạt mà còn có thể điều chỉnh độ nghiêng của toàn bộ hoặc từng chiếc cánh, làm thay đổi lực nâng của không khí giúp trực thăng bay tới, bay tùi hoặc quẹo trái, phải…
Cấu tạo:
- Trục quay [xanh lá]: kết nối động cơ với cánh quạt, làm quay cánh quạt.
- Trục điều khiển độ nghiêng của cánh quạt [cam]: thay đổi độ nghiêng của từng cánh quạt, từ đó điều chỉnh sức nâng của luồng không khí thổi tới, giúp trực thăng bay lên xuống, quẹo…
- 2 đĩa quay và đĩa cố định được đặt chồng lên nhau, nối với nhau bởi một bạc đạn. Đĩa cố định nằm bên dưới [xanh dương], đĩa quay nằm bên trên [đỏ]. Cả 2 đĩa này nhận tín hiệu điều khiển từ 2 cần Cyclic và Collective, chúng có thể nghiêng qua nghiêng lại giống như một bàn cân để điều khiển cánh quạt.
Tổng thể trục quay motor của trực thăng
Video quay chậm một trục motor của trực thăng đang quay
//www.youtube.com/v/N99wK1uACUM?version=3&hl=en_US
Một trục motor hiện đại khác, tuy thiết kế có thay đổi nhưng các bộ phận cơ bản vẫn giống nhau
//www.youtube.com/v/xgEsQE69T1c?version=3&hl=en_US
Tóm lại, toàn bộ trục quay motor có 2 chức năng:
- Thay đổi độ nghiêng của toàn bộ các cánh quạt: giúp trực thăng cất cánh, hạ cánh, tăng giảm độ cao.
- Thay đổi độ nghiêng của từng cánh quạt riêng lẻ khi chúng quay vòng: giúp máy bay bay tới, bay lùi, quẹo, bay ngang… theo bất cứ hướng nào.
Làm sao để thay đổi hướng bay?
- Bay lên, hạ xuống: Độ nghiêng của toàn bộ cánh quạt bị thay đổi để tăng, giảm độ cao.
- Bay tới: Cánh quạt khi quay sang phía sau trực thăng [hình 2. ở trên] sẽ có độ nghiêng dốc hơn so với độ nghiêng của cánh quạt phía trước, làm cho lực nâng phía sau mạnh hơn lực nâng ở phía trước máy bay. Kết quả là máy bay được đẩy đi về phía trước.
- Bay lùi: Tương tự như trên, chỉ khác chỗ độ nghiêng cánh quạt phía trước sẽ dốc hơn, lực nâng phía trước mạnh hơn nên trực thăng sẽ bay lùi.
- Bay ngang sang phải: Cũng giống như nguyên lý trên, cánh quạt khi quay sang phía bên trái trực thăng sẽ được làm nghiêng đi để tạo ra lực nâng mạnh hơn so với cánh quạt phía bên phải. Kết quả là trực thăng sẽ bay ngang sang phải.
- Bay ngang sang trái: Tương tự như trên, nhưng cánh quạt bên phải sẽ được làm nghiêng hơn.
Để làm được các điều trên, độ nghiêng của từng cánh quạt phải được điều chỉnh thay đổi liên tục tùy theo vị trí quay của nó, thông qua 2 cần điều khiển Cyclic và Collective.