Helikopter üzerinde dönen paller rotor başında ve pallerin bağlantı kısımlarında yüksek merkezkaç yüklemeleri oluştururlar.
Helikopter rotor sistemi dönüsü ile yarattığı nısbi rüzgar sayesinde, aerodinamik kuvvetleri ve böylece uçuş için gerekli olan kaldırma kuvvetini sağlar. Rotor sistemi kendi dönüsünden ve ağırlığından dolayı dönü hareketine sahip kütlelere özgü olan kuvvetlere ve momentlere maruz kalır. Şekil 10'da bir ana rotor şaftına 180 derece açı farkı ile tespit edilmiş iki adet pal verilmiştir. Rotor hareketsiz olduğundan paller uzunlukları ve ağırlıkları dolayısıyla oluşan moment sonucu aşağıya doğru sarkma eğiliminde olurlar. Rotorun bu hali durağan rotor pozisyonu olarak adlandırılır. Şekil 10a'da ise dönen bir ana rotor şaftına tespit edilmiş olan pallerin durumu verilmiştir. Bu pozisyonda pallerin sarkma eğilimleri dönü sonucu oluşan merkezkaç kuvveti tarafından kaldırılmıştır. Dairesel hareket yapan cisime dönü merkezinin dışına doğru bir ivme kazandıran kuvvet merkezkaç kuvveti olarak tanımlanır. Bu kuvvete karşı hareket eden diğer bir kuvvet ise merkezcil kuvvettir. Dairesel hareket yapan cismi sürekli merkeze doğru çeken kuvvet olarak tanımlanır. Helikopter üzerindeki dönen paller rotor başında ve pallerin bağlantı kısımlarında çok yüksek merkezkaç yüklemeleri oluştururlar. Şöyleki 2-4 yolcu kapasiteli bir helikopterde bu yüklemeler her pal bağlantı kısmında 6 ila 12 ton arasındaki bir toplam değere ulaşabilirler, yük helikopterlerinde ise her pal için 40 tona yaklaşık değerdedirler. Döner kanatlı hava araçlarında, rotor sistemini etkileyen baskın kuvvet merkezkaç kuvvetidir. Diğer kuvvetler bu kuvvet üzerinde sadece değişimler yaratırlar.
Rotor durağan halde iken aşağıya doğru sarkma eğiliminde olan paller statik veya sarkma durdurucuları üzerinde dururlar. Durdurucular pallerin aşağıya doğru sarkmalarını limitleyerek hava aracının gövdesine veya yere değmesine engel olurlar. Rotor dönmeye başladığında paller durağan pozisyonlarından kurtulurlar ve merkezkaç kuvvetinin etkisiyle yükselmeye başlarlar ve dönü artıkça yere paralel, düz bir şekil alırlar (Şekil11).
Helikopterin kalkışta ve uçuş esnasında kaldırma kuvveti üretmesi ile paller düz pozisyonlarından yükselerek adeta ters bir koni pozisyonu alırlar. Daha detaylı olarak şu şekilde açıklanabilir: Şekil 'de görüldüğü üzere referans noktası şaft olan bir dikey kuvvet vektörü yaratmak için pallerin hucum açıları pozitif olacak şekilde değiştirilir. Bu değişimle beraber paller kaldırma kuvveti üretmeye başlayacaklarından dolayı merkezkac kuvvetiile birlikte iki kuvvetin etkisi altına gireceklerdir.Pallerin bir uçları şafta bağlanmışken diğer uçları maruz kaldıkları kuvvetlere göre hareket etmekte serbest bırakılmışlardır. Pallerin söz konusu iki kuvvetin büyüklükleri ve uygulama yönlerinin bileşkesi sonucunda hareketleri Şekil12' de verildiği üzere yukarıya doğru olacaktır. Daha önce de belirtildiği gibi merkezkaç kuvvetinin baskın kuvvet olmasından dolayı pallerin aldıkları bu pozisyondaki ana hareket yönüde yatay olacaktır. İki kuvvet arasında bir oranlama yapılacak olur ise ( Şekil12a ) pal bazında dikey kuvvet (kaldırma) yatay kuvvet (merkezkaç) büyüklüğünün ancak %7'si kadar bir büyüklüğe sahiptir. Brüt ağırlığı 8 ton ve 5 adet pali olan bir helikopterde her palin üreteceği kaldırma kuvveti 1.7 ton iken merkezkaç kuvvetinin değeri 23 ton olacaktır.
Bu ters koni biçiminin derinliği rotorun dakikadaki dönü hızına (RPM) , brüt ağırlığa ve uçuştaki G-Kuvvetlerine bağlıdır. Eğer RPM sabit tutulur ise koninin derinliği brüt ağırlık ve G-Kuvvetleri artıkça artar . Brüt ağırlık ve G-Kuvvetlerinin sabit tutulduğu pozisyonda ise RPM'in azalması koninin derinliğini yine artacaktır. RPM değerinin aşırı derecede azalması, brüt ağırlığın ve G-Kuvvetlerinin aşırı derecede artması limit dışı bir konikleşme meydana getirir. Aşırı konikleşme pal üzerinde istenmeyen basınçlara yol açarken etkili disk alanının azalması ile toplam kaldırma kuvvetinde de azalma meydana getirecektir. Şekil13'te hover pozisyonunda ve hafif yüklü bir helikopter verilmiştir oluşan ters koni derinliği azdır diğer taraftan şekil13a'da yine hover pozisyonunda fakat tam yüklü bir helikopterin oluşturduğu koni derinliğinin ne kadar artmış olduğu görülmektedir.
Helikopter rotorunda her pal kendi payına düşen kaldırma kuvvetini üretir iken rotorun toplam kaldırma kuvveti ile pal izdüşümü arasında 90 derecelik bir açı vardır (Şekil14-15). Bu açı değeri rotorun her pozisyonunda mevcuttur ve değeri değişmez. Bu durumda rotorun eğilmesi ile ( açılandırılması ) pal izdüşümündeki değişim kaldırma vektörü tarafından 90 derecelik açı muhafaza edilerek takip edilir.
Newton fiziğinde kuvvet formülu F = M x A eşitliğidir. Formülde M kütleyi A ise ivmeyi yani hızı ifade eder. Formül şu şekilde uyarlanabilir; rotorun yeterli miktarda bir güç ile döndürülmesi ile hızlanan hava kütlesi helikopteri yerden kesecek olan kaldırma kuvvetini üretecektir. Kaldırma kuvveti helikoptere kaldırma vektörü doğrultusunda yani dikey olarak hareket verecektir (Şekil15). Bu hareketin çok yönlü bir harekete dönüştürülmesi helikopteri o eşsiz uçma kabiliyeti ile teçhiz eder. Bu noktada dikey kaldırma kuvveti yatay olarak kenarlara, ileri ve geri yönlerde oransal olarak kullanılmaktadır. Bu durumda kaldırma kuvvetinin ismi çekme kuvveti olarak ta anılacaktır. Şekil17'de daha önce de belirtildiği üzere dikey kaldırma kuvvetinin pal izdüşümünün değişimi ile hareketi nasıl takip ettiği ve aradaki 90 derecelik açıyı koruduğu verilmiştir. Şekil 17a'da ise çekiş (kaldırma) kuvvetinin rotor açılandırılması ile olan ilişkisi verilmiştir. Dikey çekiş kuvveti helikopteri havada tutar iken rotorun açılandırılması ile meydana gelen yatay çekiş kuvvetide çok yönlü bir uçuşu sağlayacaktır. Helikopter rotorun yönlendirildiği yönde ilerler iken yatay çekiş kuvvetinin büyüklüğü rotor açısının büyüklüğü ile doğru orantılıdır. 
del.icio.us
Digg
Technorati
Facebook
Twitter
Arkadaşına gönder
Çıktı al
Sadece Yazı
Serkan
07/01/2010 14:02:07
mert
30/12/2009 18:58:19
Yorumunuzu ekleyin