Helikopter
.jpg)
.jpg)
Helikopter, dikey kalkış ve iniş yapabilen döner kanatlı bir hava taşıtıdır. İsmin kökü Yunancada heliko pteron yani hareketli kanatlar anlamından gelir. Fransız Gustave Ponton d'Amécourt tarafından 1861'de ortaya atılmıştır. 1907 yılında Fransız Paul Cornu ilk motorlu helikopteri uçurmuştur. ⓘ
Helikopterde yatay olarak dönen helikopter rotor sistemi tarafından sağlanan taşıma ve itme vardır. Bu, helikopterin dikey olarak kalkmasına ve inmesine (VTOL), havada asılı kalmasına ve ileri, geri ve yanal olarak uçmasına izin verir. Bu özellikler, helikopterlerin, sabit kanatlı hava aracı olaram birçok STOL (Kısa Kalkış ve İniş) veya STOVL (Kısa Kalkış ve Dikey İniş) özelliklerinin pist olmadan veya izole alanlarda kullanılmasına izin verir. 1942'de Sikorsky R-4, tam ölçekli üretime ulaşan ilk helikopter oldu. ⓘ
Daha önceki tasarımların çoğunda birden fazla ana rotor kullanılmasına rağmen, dikey bir anti-tork kuyruk rotorunun eşlik ettiği tek bir ana rotorun konfigürasyonu (tek kanatlı monokopter ile karıştırılmaması gereken tek kanatlı helikopter) en yaygın helikopter konfigürasyonu haline geldi. Bununla birlikte, tandem rotor veya enine rotor konfigürasyonlarında ikiz ana rotorlu helikopterler (bikopterler), monorotor tasarımından daha yüksek taşıma kapasitesi nedeniyle bazen kullanılmaktadır. Ayrıca koaksiyel rotorlu, tiltrotorlu ve bileşik helikopterler de günümüzde uçmaktadır. Quadkopter'lere (dörtlü helikopterler) 1907 yıllarında Fransa'da öncülük edildi ve diğer multicopter türleri ile birlikte esas olarak dron gibi özel uygulamalar için geliştirildi. Buna karşılık, cayrokopter ve jirokopter, uçağı ileriye doğru itmek için ayrı bir itme sistemine dayanan bir rotora sahiptir. ⓘ
Etimoloji
İngilizce helikopter sözcüğü Yunanca helix (ἕλιξ) "sarmal, spiral, girdap, kıvrım" ve pteron (πτερόν) "kanat" sözcüklerinden oluşan Fransızca hélicoptère sözcüğünden 1861 yılında Gustave Ponton d'Amécourt tarafından türetilmiştir. Çeşitli nedenlerden dolayı, kelime İngilizce konuşanlar tarafından etimolojik açıdan genellikle hatalı bir şekilde heli- ve copter olarak analiz edilir, bu da helipad ve quadcopter gibi kelimelere yol açar. "Helikopter" için İngilizce takma adlar arasında "chopper", "copter", "heli" ve "whirlybird" bulunmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri ordusunda yaygın argo "helo "dur ve uzun "e" ile telaffuz edilir. ⓘ
Tasarım özellikleri
Helikopter, kaldırma ve itme gücünün yatay olarak dönen bir veya daha fazla rotor tarafından sağlandığı bir tür rotorlu hava taşıtıdır. Buna karşın, otojiro (veya jiroplan) ve jirodin, uçuş zarfının tamamı veya bir kısmı için serbest dönen bir rotora sahiptir ve aracı ileriye doğru itmek için ayrı bir itme sistemine dayanır, böylece hava akışı rotoru döndürerek kaldırma sağlar. Bileşik helikopterin de ayrı bir itme sistemi vardır, ancak normal uçuş boyunca rotora güç sağlamaya devam eder. ⓘ
Rotor sistemi
Rotor sistemi veya daha basit olarak rotor, bir helikopterin kaldırma kuvveti üreten döner parçasıdır. Bir rotor sistemi, ana rotorlar gibi yatay olarak monte edilebilir, dikey olarak kaldırma sağlar veya ana rotorlardan gelen torka karşı koymak için yatay itme sağlamak üzere kuyruk rotoru gibi dikey olarak monte edilebilir. Rotor bir direk, göbek ve rotor kanatlarından oluşur. ⓘ
Direk, şanzımandan yukarı doğru uzanan silindirik bir metal şafttır. Direğin tepesinde göbek adı verilen rotor kanatlarının bağlantı noktası bulunur. Ana rotor sistemleri, rotor kanatlarının nasıl bağlandığına ve göbeğe göre nasıl hareket ettiğine göre sınıflandırılır. Üç temel tip vardır: menteşesiz, tamamen mafsallı ve sallantılı; ancak bazı modern rotor sistemleri bunların bir kombinasyonunu kullanır. ⓘ
Anti-tork
Helikopterlerin çoğunda tek bir ana rotor bulunur, ancak aerodinamik sürtünmenin yarattığı torkun karşıt bir torkla dengelenmesi gerekir. Igor Sikorsky'nin VS-300 için üzerinde karar kıldığı tasarım daha küçük bir kuyruk rotoruydu. Kuyruk rotoru, tork etkisine karşı koymak için kuyruğu iter veya çeker ve bu, genellikle bir kuyruk bomunun sonunda olmak üzere helikopter tasarımında en yaygın konfigürasyon haline gelmiştir. ⓘ
Bazı helikopterler kuyruk rotoru yerine kanallı fan (Fenestron veya FANTAIL olarak adlandırılır) ve NOTAR gibi diğer tork önleyici kontrolleri kullanır. NOTAR, kuyruk bomu üzerindeki Coandă etkisinin kullanımı yoluyla bir kanadın kaldırma kuvveti geliştirmesine benzer şekilde anti-tork sağlar. ⓘ
.jpg)
Zıt yönlerde dönen iki veya daha fazla yatay rotorun kullanılması, tork önleyici bir kuyruk rotoruna dayanmadan torkun hava taşıtı üzerindeki etkilerine karşı koymak için kullanılan başka bir konfigürasyondur. Bu, normalde kuyruk rotoru için yönlendirilmesi gereken gücün ana rotorlara tam olarak uygulanmasına olanak tanıyarak uçağın güç verimliliğini ve kaldırma kapasitesini artırır. Rotorlu hava aracına fayda sağlamak için ters dönüş etkisini kullanan birkaç yaygın konfigürasyon vardır:
- Tandem rotorlar, biri diğerinin arkasına monte edilmiş iki karşıt dönüşlü rotordan oluşur.
- Enine rotorlar, sabit kanatların veya payanda yapılarının uçlarına enine monte edilmiş bir çift ters dönen rotorlardır. Şimdi tiltrotorlarda kullanılmaktadır, bazı erken model helikopterler bunları kullanmıştır.
- Koaksiyel rotorlar, aynı eksende üst üste monte edilmiş iki karşıt dönüşlü rotorlardır.
- İç içe geçen rotorlar, rotorların çarpışmadan uçağın tepesinde iç içe geçmesine izin vermek için yeterli bir açıyla birbirine yakın monte edilmiş iki karşıt dönüşlü rotorlardır. Bunu kullanan uçaklar senkropter olarak bilinir.
- Multirotorlarda üç veya daha fazla rotor kullanılmaktadır. Üç rotor, dört rotor, altı rotor ve sekiz rotor için sırasıyla trikopter, quadcopter, hexacopter ve octocopter gibi tam rotor miktarına bağlı olarak özel terimler de kullanılır; bunlardan quadcopter en yaygın olanıdır. Multirotorlar öncelikle dronlarda kullanılır ve insan pilotlu hava taşıtlarında kullanımı nadirdir. ⓘ
Uç jet tasarımları rotorun kendisini havada itmesine ve tork üretmekten kaçınmasına izin verir. ⓘ
Motorlar
Bir helikopterde kullanılan motor(lar)ın sayısı, boyutu ve tipi o helikopter tasarımının boyutunu, işlevini ve kapasitesini belirler. İlk helikopter motorları lastik bantlar veya miller gibi basit mekanik cihazlardı ve bu da helikopterlerin boyutlarını oyuncaklara ve küçük modellere indirgiyordu. İlk uçak uçuşundan önceki yarım yüzyıl boyunca, helikopter aerodinamiği anlayışının gelişimini ilerletmek için buhar motorları kullanıldı, ancak sınırlı güç insanlı uçuşa izin vermedi. İçten yanmalı motorun 19. yüzyılın sonunda kullanılmaya başlanması helikopter gelişimi için bir dönüm noktası olmuş, insan kaldırabilen helikopterlere olanak tanıyacak kadar güçlü motorlar geliştirilmeye ve üretilmeye başlanmıştır. ⓘ
İlk helikopter tasarımlarında özel yapım motorlar ya da uçaklar için tasarlanmış döner motorlar kullanılmış, ancak bunlar kısa süre içinde yerlerini daha güçlü otomobil motorlarına ve radyal motorlara bırakmıştır. Yirminci yüzyılın ilk yarısında helikopter gelişimini en çok sınırlayan faktör, bir motor tarafından üretilen güç miktarının dikey uçuşta motorun ağırlığının üstesinden gelememesiydi. Bu durum ilk başarılı helikopterlerde mevcut en küçük motorlar kullanılarak aşılmıştır. Kompakt, düz motor geliştirildiğinde, helikopter endüstrisi küçük helikopterlere kolayca adapte edilebilen daha hafif bir güç kaynağı buldu, ancak radyal motorlar daha büyük helikopterler için kullanılmaya devam etti. ⓘ
Türbinli motorlar havacılık endüstrisinde devrim yarattı ve Aralık 1951'de yukarıda bahsedilen Kaman K-225 tarafından öncülük edilen helikopter kullanımı için turboşaft motoru, nihayet helikopterlere büyük miktarda güce ve düşük ağırlık cezasına sahip bir motor sağladı. Turboşaftlar ayrıca, özellikle bir helikopterin ihtiyaç duyduğu sürekli yüksek güç seviyelerini üretirken, pistonlu motorlardan daha güvenilirdir. Turboşaft motor, tasarlanan helikopterin boyutuna göre ölçeklendirilebildiğinden, günümüzde en hafif helikopter modelleri hariç tüm helikopterler türbin motorlarıyla güçlendirilmektedir. ⓘ
Rotoru rotor uçlarından tahrik etmek için geliştirilen özel jet motorları uç jetleri olarak adlandırılır. Uzaktan kompresörle çalışan uç jetleri soğuk uç jetleri olarak adlandırılırken, yanma egzozuyla çalışanlar sıcak uç jetleri olarak adlandırılır. Soğuk jet helikopterine örnek olarak Sud-Ouest Djinn ve sıcak uçlu jet helikopterine örnek olarak da YH-32 Hornet verilebilir. ⓘ
Bazı radyo kontrollü helikopterler ve daha küçük, helikopter tipi insansız hava araçları, elektrik motorları veya motosiklet motorları kullanır. Radyo kontrollü helikopterlerde nitrometan gibi benzin dışında yakıtlar kullanan pistonlu motorlar da bulunabilir. Helikopterlerde yaygın olarak kullanılan bazı türbin motorları jet yakıtı yerine biyodizel de kullanabilir. ⓘ
İnsan gücüyle çalışan helikopterler de vardır. ⓘ
Uçuş kontrolleri
Bir helikopterin dört uçuş kontrol girişi vardır. Bunlar siklik, kolektif, anti-tork pedalları ve gaz kelebeğidir. Siklik kumanda genellikle pilotun bacakları arasında bulunur ve genellikle siklik çubuk veya sadece siklik olarak adlandırılır. Çoğu helikopterde, siklik bir joystick'e benzer. Bununla birlikte, Robinson R22 ve Robinson R44 benzersiz bir sallanma çubuğu döngüsel kontrol sistemine sahiptir ve birkaç helikopterde tepeden kokpite inen bir döngüsel kontrol vardır. ⓘ
Kumandaya siklik adı verilir çünkü ana kanatların siklik hatvesini değiştirir. Sonuç, rotor diskini belirli bir yöne eğmek ve helikopterin o yönde hareket etmesini sağlamaktır. Pilot siklusu ileri doğru iterse, rotor diski ileri doğru eğilir ve rotor ileri yönde bir itme kuvveti üretir. Pilot siklusu yana doğru iterse, rotor diski o tarafa doğru eğilir ve o yönde itme kuvveti üreterek helikopterin yana doğru havada durmasına neden olur. ⓘ
Kollektif hatve kontrolü veya kollektif, pilot koltuğunun sol tarafında yer alır ve yanlışlıkla hareketi önlemek için ayarlanabilir bir sürtünme kontrolüne sahiptir. Kolektif, tüm ana rotor kanatlarının hatve açısını toplu olarak (yani hepsi aynı anda) ve konumlarından bağımsız olarak değiştirir. Bu nedenle, kolektif bir giriş yapılırsa, tüm kanatlar eşit olarak değişir ve sonuç helikopterin irtifada artması veya azalmasıdır. ⓘ
Bir swashplate, ana kanatların kolektif ve döngüsel eğimini kontrol eder. Swashplate, her iki kanadın hatvesini değiştirmek için ana şaft boyunca yukarı ve aşağı hareket eder. Bu, helikopterin hücum açısına bağlı olarak havayı aşağıya veya yukarıya doğru itmesine neden olur. Swashplate ayrıca, helikopterin bu yönlerde hareket etmesini sağlamak için kanatların açısını ileri veya geri veya sola ve sağa hareket ettirmek için açısını değiştirebilir. ⓘ
Anti-tork pedalları, sabit kanatlı bir hava taşıtındaki dümen pedalları ile aynı konumda bulunur ve benzer bir amaca, yani hava taşıtının burnunun dönük olduğu yönü kontrol etmeye hizmet eder. Pedalın belirli bir yönde uygulanması kuyruk rotoru kanatlarının hatvesini değiştirerek kuyruk rotoru tarafından üretilen itme kuvvetini artırır veya azaltır ve burnun uygulanan pedal yönünde yalpalamasına neden olur. Pedallar mekanik olarak kuyruk rotorunun hatvesini değiştirerek üretilen itme miktarını değiştirir. ⓘ
Helikopter rotorları dar bir RPM aralığında çalışmak üzere tasarlanmıştır. Gaz kelebeği, rotora sabit oranlı bir şanzımanla bağlı olan motor tarafından üretilen gücü kontrol eder. Gaz kelebeğinin amacı, rotor RPM'sini izin verilen sınırlar içinde tutmak için yeterli motor gücünü korumaktır, böylece rotor uçuş için yeterli kaldırma üretir. Tek motorlu helikopterlerde, gaz kelebeği kumandası kolektif kumandaya monte edilmiş motosiklet tarzı bir çevirme kolu iken, çift motorlu helikopterlerde her motor için bir güç kolu bulunur. ⓘ
Helikopter rotorları, dar bir RPM (dakikadaki devir sayısı) aralığında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. ⓘ
Bileşik helikopter
Bileşik bir helikopterin itiş gücü için ek bir sistemi ve tipik olarak küçük saplama sabit kanatları vardır. Bu, seyir halinde rotoru boşaltarak dönüşünün yavaşlamasını sağlar ve böylece hava aracının azami hızını arttırır. Lockheed AH-56A Cheyenne, ileri uçuş sırasında motor gücünün %90'ına kadarını bir itici pervaneye yönlendirir. ⓘ
Uçuş
Bir helikopter için üç temel uçuş koşulu vardır: havada asılı kalma, ileri uçuş ve ikisi arasındaki geçiş. ⓘ
Hover
.jpg)
Havada durma, bir helikopteri uçurmanın en zorlu kısmıdır. Bunun nedeni, bir helikopterin havada asılı dururken gövdeye ve uçuş kontrol yüzeylerine karşı hareket eden kendi sert havasını üretmesidir. Sonuç olarak, helikopteri olması gereken yerde tutmak için pilot tarafından sürekli kontrol girdileri ve düzeltmeler yapılması gerekir. Görevin karmaşıklığına rağmen, havada asılı kalmadaki kontrol girdileri basittir. Siklik, yatay düzlemde sürüklenmeyi ortadan kaldırmak, yani ileri ve geri, sağ ve solu kontrol etmek için kullanılır. Kollektif irtifayı korumak için kullanılır. Pedallar burun yönünü veya istikameti kontrol etmek için kullanılır. Bu kontrollerin etkileşimi havada asılı kalmayı bu kadar zor hale getirir, çünkü herhangi bir kontroldeki bir ayarlama diğer ikisinin de ayarlanmasını gerektirir ve sürekli bir düzeltme döngüsü yaratır. ⓘ
Hover'dan ileri uçuşa geçiş
Bir helikopter havada asılı kalma durumundan ileri uçuşa geçerken, güç artışı olmaksızın ekstra kaldırma sağlayan translasyonel kaldırma adı verilen bir duruma girer. Bu durum, en tipik olarak, hava hızı yaklaşık 16-24 knot'a (30-44 km/sa; 18-28 mph) ulaştığında meydana gelir ve bir helikopterin uçuş elde etmesi için gerekli olabilir. ⓘ
İleri uçuş
İleri uçuşta bir helikopterin uçuş kumandaları daha çok sabit kanatlı bir hava aracınınki gibi davranır. Siklik üzerinde öne doğru basınç uygulamak, burnun aşağı yunuslamasına neden olacak ve sonuç olarak hava hızında artış ve irtifa kaybı meydana gelecektir. Kıç siklusu burnun yukarı yunuslamasına neden olarak helikopteri yavaşlatır ve tırmanmasına neden olur. Sabit bir hava hızını korurken kolektifin (güç) artırılması bir tırmanışa neden olurken, kolektifin azaltılması bir alçalmaya neden olacaktır. Bu iki girdinin koordine edilmesi, aşağı kolektif artı kıç siklik veya yukarı kolektif artı ileri siklik, sabit bir irtifa korunurken hava hızı değişikliklerine neden olacaktır. Pedallar hem bir helikopterde hem de sabit kanatlı bir hava aracında dengeli uçuşu sürdürmek için aynı işlevi görür. Bu, dönüş ve yatış göstergesinde topu ortalamak için hangi yön gerekliyse o yönde bir pedal girişi uygulanarak yapılır. ⓘ
Kullanım Alanları
Helikopterin çalışma özellikleri (dikey olarak kalkış ve iniş yapabilmesi, uzun süre havada kalabilmesi ve düşük hava hızı koşullarında hava aracının yol tutuş özellikleri) nedeniyle, daha önce diğer hava araçlarıyla yapılması mümkün olmayan veya yerde yapılması zaman veya iş yoğunluğu gerektiren görevlerin yerine getirilmesinde avantajlı olduğu kanıtlanmıştır. Günümüzde helikopterlerin kullanım alanları arasında insan ve kargo taşımacılığı, askeri kullanımlar, inşaat, yangınla mücadele, arama ve kurtarma, turizm, tıbbi nakliye, kolluk kuvvetleri, tarım, haber ve medya ve havadan gözlem yer almaktadır. ⓘ
Uzun kablolara veya askılara bağlı yükleri taşımak için kullanılan bir helikoptere hava vinci denir. Hava vinçleri, radyo iletim kuleleri ve büyük klima üniteleri gibi ağır ekipmanları yüksek binaların tepelerine yerleştirmek için veya bir tepenin veya dağın tepesine yükseltilmiş bir radyo kulesi gibi uzak bir alanda bir öğenin yukarı kaldırılması gerektiğinde kullanılır. Helikopterler, ağaç kesme endüstrisinde araçların gidemediği ve çevresel kaygıların yol yapımını yasakladığı arazilerdeki ağaçları kaldırmak için hava vinçleri olarak kullanılır. Bu operasyonlar, yükü taşımak için kullanılan uzun, tek askı hattı nedeniyle longline olarak adlandırılır. Askeri hizmetlerde helikopterler genellikle sıradan kargo uçaklarına sığmayacak büyüklükteki askılı yüklerin taşınmasında kullanılır: topçu parçaları, büyük makineler (saha radarları, iletişim teçhizatı, elektrik jeneratörleri) veya dökme yük paletleri. Askeri operasyonlarda bu yükler genellikle dağlık ya da nehir kenarındaki arazinin erişilmez kıldığı uzak yerlere ya da denizdeki donanma gemilerine teslim edilir. ⓘ
Tarihteki en büyük tek savaş dışı helikopter operasyonu 1986 Çernobil nükleer felaketini takip eden afet yönetimi operasyonuydu. Yüzlerce pilot, birkaç ay boyunca günde düzinelerce sorti yaparak hava indirme ve gözlem görevlerinde yer almıştır. ⓘ
"Helitack" orman yangınlarıyla mücadele etmek için helikopterlerin kullanılmasıdır. Helikopterler havadan yangın söndürme (su bombardımanı) için kullanılır ve tanklarla donatılabilir ya da helibucket taşıyabilir. Bambi kovası gibi helikopter kovaları genellikle kovanın göllere, nehirlere, rezervuarlara ya da taşınabilir tanklara daldırılmasıyla doldurulur. Helikopterlere takılan tanklar helikopter yerdeyken bir hortumdan doldurulur veya helikopter su kaynağının üzerindeyken asılı bir şnorkel aracılığıyla göllerden veya rezervuarlardan su sifonlanır. Helitack helikopterleri ayrıca erişilemeyen bölgelere iple inen itfaiyecileri ulaştırmak ve itfaiyecilere yeniden ikmal yapmak için de kullanılır. Yaygın yangın söndürme helikopterleri arasında Bell 205 ve Erickson S-64 Aircrane helitanker çeşitleri bulunmaktadır. ⓘ
Helikopterler, bir ambulansın olay yerine kolay veya hızlı bir şekilde ulaşamadığı veya hastayı zamanında bir tıbbi tesise taşıyamadığı durumlarda acil tıbbi yardım için hava ambulansı olarak kullanılır. Helikopterler ayrıca hastaların tıbbi tesisler arasında taşınması gerektiğinde ve hava taşımacılığı en pratik yöntem olduğunda da kullanılır. Bir hava ambulans helikopteri, uçuş sırasında bir hastayı stabilize etmek ve sınırlı tıbbi tedavi sağlamak için donatılmıştır. Helikopterlerin hava ambulansı olarak kullanılması genellikle "MEDEVAC" olarak adlandırılır ve hastalar "airlifted" veya "medevaced" olarak adlandırılır. Bu kullanıma Kore Savaşı'nda öncülük edilmiş, tıbbi bir tesise ulaşma süresi İkinci Dünya Savaşı'ndaki sekiz saatten üç saate indirilmiş ve Vietnam Savaşı'nda da iki saate düşürülmüştür. Deniz kuvvetlerinde kurtarma helikopterlerinin başlıca işlevi, uçak gemilerinde kalkış ya da kurtarma sırasında meydana gelen kazalarda düşen uçak mürettebatını derhal kurtarmaktır. Geçmiş yıllarda bu işlev uçak gemisine eşlik eden muhripler tarafından yerine getiriliyordu, ancak o zamandan beri helikopterlerin çok daha etkili olduğu kanıtlanmıştır. ⓘ
Polis departmanları ve diğer kolluk kuvvetleri şüphelileri takip etmek için helikopterleri kullanmaktadır. Helikopterler havadan eşsiz bir görüş sağlayabildikleri için, şüphelilerin yerlerini ve hareketlerini rapor etmek için genellikle yerdeki polisle birlikte kullanılırlar. Helikopterlere genellikle gece takipleri için aydınlatma ve ısı algılama ekipmanları monte edilir. ⓘ
.jpg)
Askeri kuvvetler yer hedeflerine hava saldırıları düzenlemek için saldırı helikopterleri kullanır. Bu tür helikopterlere füze rampaları ve minigun'lar monte edilir. Nakliye helikopterleri, sabit kanatlı uçaklarla nakliyeyi imkansız kılacak bir uçak pistinin bulunmadığı yerlerde birlikleri ve malzemeleri taşımak için kullanılır. Nakliye helikopterlerinin bir hedefe saldırı gücü olarak asker sevk etmek için kullanılması "hava saldırısı" olarak adlandırılır. Askeri keşif ve gözetleme görevleri için şirketler tarafından çeşitli boyutlarda insansız hava sistemleri (UAS) helikopter sistemleri geliştirilmektedir. Deniz kuvvetleri de küçük gemilerden operasyon yapabildikleri için denizaltı karşıtı savaş için daldırma sonarı ile donatılmış helikopterler kullanmaktadır. ⓘ
Petrol şirketleri, işçileri ve parçaları denizde ya da uzak yerlerde bulunan sondaj sahalarına hızlı bir şekilde taşımak için helikopter kiralamaktadır. Teknelere göre hız avantajı, helikopterlerin yüksek işletme maliyetini petrol platformlarının çalışmaya devam etmesini sağlamada uygun maliyetli hale getirir. Çeşitli şirketler bu tür operasyonlarda uzmanlaşmıştır. ⓘ
NASA, 2020 yılında Mars'ı araştırmak üzere (bir gezginle birlikte) fırlatılacak 1,8 kg (4,0 lb) ağırlığında bir helikopter olan Mars Helikopteri'ni geliştirmektedir. Mars atmosferinin Dünya'nınkinden 100 kat daha ince olduğu göz önüne alındığında, iki kanadı dakikada 3.000'e yakın devirle dönecektir, bu da karasal bir helikopterinkinden yaklaşık 10 kat daha hızlıdır. ⓘ
Elektronik haber toplamada helikopterler bazı önemli haberlerin havadan görüntülenmesini sağlamıştır ve 1960'ların sonlarından beri bunu yapmaktadır. Helikopterler filmlerde de hem kamera önünde hem de arkasında kullanılmıştır. ⓘ
Pazar
2017 yılında 3,68 Milyar $ karşılığında 926 adet sivil helikopter sevkiyatı gerçekleştirilmiş olup, bunların 369 adedi 1,87 Milyar $ ile Airbus Helicopters, 102 adedi 806 Milyon $ ile Leonardo Helicopters (sadece ilk dörtte üçü), 132 adedi 696 Milyon $ ile Bell Helicopter ve 305 adedi 161 Milyon $ ile Robinson Helicopter tarafından gerçekleştirilmiştir. ⓘ
Ekim 2018 itibariyle, sivil veya kamu operatörlerine ait 38.570 adetlik hizmet içi ve depolanmış helikopter filosunda Robinson Helicopter %24,7 ile başı çekerken, onu %24,4 ile Airbus Helicopters, %20,5 ile Bell ve %8,4 ile Leonardo, %7,7 ile Russian Helicopters, %7,2 ile Sikorsky Aircraft, %3,4 ile MD Helicopters ve %2,2 ile diğerleri takip etmektedir. En yaygın model 5.600 adet ile pistonlu Robinson R44, ardından 3.600 adet ile H125/AS350 ve 3.400 adet ile Bell 206'dır. En çok uçak %34,3 ile Kuzey Amerika'da, ardından %28,0 ile Avrupa'da, %18,6 ile Asya-Pasifik'te, %11,6 ile Latin Amerika'da, %5,3 ile Afrika'da ve %1,7 ile Orta Doğu'da bulunmaktadır. ⓘ
Tarihçe
Erken tasarım
Dikey uçuşla ilgili en eski referanslar Çin'den gelmiştir. MÖ 400'lerden beri Çinli çocuklar bambu uçan oyuncaklarla (ya da Çin topaçlarıyla) oynamışlardır. Bu bambu helikopter, bir rotora bağlı bir çubuğun yuvarlanmasıyla döndürülür. Döndürme işlemi kaldırma kuvveti yaratır ve oyuncak serbest bırakıldığında uçar. Ge Hong'un (抱朴子 "Sadeliği Kucaklayan Usta") MS 4. yüzyıla ait Taoist kitabı Baopuzi'de döner kanatlı hava taşıtlarına özgü bazı fikirlerin anlatıldığı bildirilmektedir. ⓘ
Çin helikopter oyuncağına benzer tasarımlar bazı Rönesans tablolarında ve diğer eserlerde yer almıştır. 18. yüzyılda ve 19. yüzyılın başlarında Batılı bilim adamları Çin oyuncağını temel alan uçan makineler geliştirdiler. ⓘ
İtalyan polymath Leonardo da Vinci'nin "hava vidası" olarak tanımlanabilecek bir makine için tasarım yaptığı 1480'lerin başına kadar dikey uçuşa yönelik herhangi bir ilerleme kaydedilmemiştir. Vinci'nin notlarından küçük uçan modeller yaptığı anlaşılıyordu, ancak rotorun aracı döndürmesini engelleyecek herhangi bir önlem alındığına dair bir işaret yoktu. Bilimsel bilgi arttıkça ve daha fazla kabul gördükçe, insanlar dikey uçuş fikrinin peşinden gitmeye devam etti. ⓘ
Temmuz 1754'te Rus Mikhail Lomonosov, Çin topuzunu model alan ancak sargılı bir yay tertibatıyla çalışan küçük bir eş eksenli geliştirdi ve bunu Rus Bilimler Akademisi'ne gösterdi. Bir yay tarafından çalıştırılıyordu ve meteorolojik aletleri kaldırmak için bir yöntem olarak önerilmişti. 1783 yılında Christian de Launoy ve teknisyeni Bienvenu, Çin topuzunun eş eksenli bir versiyonunu, rotor kanatları olarak zıt yönlü hindi uçuş tüylerinden oluşan bir modelde kullandılar ve 1784 yılında Fransız Bilimler Akademisi'ne gösterdiler. Sir George Cayley, çocukluğunda Çin uçan topuzuna duyduğu hayranlıktan etkilenerek, Launoy ve Bienvenu'nunkine benzer, ancak lastik bantlarla çalışan bir tüy modeli geliştirdi. Yüzyılın sonuna gelindiğinde, rotor kanatları için teneke levhalar ve güç için yaylar kullanmaya kadar ilerlemişti. Deneyleri ve modelleri üzerine yazdığı yazılar geleceğin havacılık öncüleri üzerinde etkili olacaktı. Alphonse Pénaud daha sonra 1870 yılında yine lastik bantlarla çalışan eş eksenli rotorlu model helikopter oyuncakları geliştirecektir. Babaları tarafından hediye edilen bu oyuncaklardan biri Wright kardeşlere uçuş hayalinin peşinden gitmeleri için ilham verecekti. ⓘ
"Helikopter" kelimesi 1861 yılında, buhar gücüyle çalışan küçük bir model sergileyen Fransız mucit Gustave de Ponton d'Amécourt tarafından icat edilmiştir. Yeni bir metal olan alüminyumun yenilikçi bir kullanımı olarak kutlansa da, model hiçbir zaman yerden kalkmadı. D'Amecourt'un dilbilimsel katkısı, sonunda öngördüğü dikey uçuşu tanımlamak için hayatta kalacaktı. Buhar gücü diğer mucitler arasında da popülerdi. 1878'de İtalyan Enrico Forlanini'nin yine buhar motoruyla çalışan insansız aracı 12 metre (39 feet) yüksekliğe çıktı ve dikey kalkıştan sonra 20 saniye kadar havada asılı kaldı. Emmanuel Dieuaide'nin buharla çalışan tasarımında, yerdeki bir kazandan gelen bir hortumla çalışan ters yönde dönen rotorlar bulunuyordu. 1887 yılında Parisli mucit Gustave Trouvé, bağlı bir elektrikli model helikopter inşa etti ve uçurdu. ⓘ
Temmuz 1901'de Hermann Ganswindt'in helikopterinin ilk uçuşu Berlin-Schöneberg'de gerçekleşti; bu muhtemelen insan taşıyan ilk havadan ağır motorlu uçuştu. Olayı anlatan bir film Max Skladanowsky tarafından çekildi, ancak kayboldu. ⓘ
1885 yılında Thomas Edison'a James Gordon Bennett, Jr. tarafından uçuşu geliştirmeye yönelik deneyler yapması için 1.000 ABD doları (bugün 30.000 dolara eşdeğer) verildi. Edison bir helikopter inşa etti ve içten yanmalı bir motora güç sağlamaya çalıştığı guncotton oluşturmak için bir hisse senedi kağıdı kullandı. Helikopter patlamalar nedeniyle hasar gördü ve işçilerinden biri ağır şekilde yandı. Edison, deneylerine dayanarak başarılı olmak için üretilen beygir gücü başına üç ila dört pound oranında bir motor gerektiğini bildirdi. Slovak bir mucit olan Ján Bahýľ, 1901 yılında 0,5 metre (1,6 feet) yüksekliğe ulaşan helikopter modeline güç sağlamak için içten yanmalı motoru uyarladı. Helikopteri 5 Mayıs 1905'te 4 metre (13 feet) yüksekliğe ulaştı ve 1.500 metreden (4.900 feet) fazla uçtu. 1908'de Edison, bir rotor için kablolarla bir direğe bağlı kutu uçurtmalarla benzinli bir motorla çalışan bir helikopter için kendi tasarımının patentini aldı, ancak hiçbir zaman uçmadı. ⓘ
İlk uçuşlar
1906 yılında iki Fransız kardeş, Jacques ve Louis Breguet, helikopterler için kanatçık denemelerine başladı. Bu deneyler 1907 yılında, muhtemelen bilinen en eski quadcopter örneği olan Gyroplane No.1 ile sonuçlandı. Tarih konusunda bazı belirsizlikler olsa da, 14 Ağustos ve 29 Eylül 1907 tarihleri arasında Gyroplane No. 1, pilotunu bir dakika boyunca yaklaşık 0,6 metre (2 ft) havaya kaldırdı. Gyroplane No. 1'in son derece dengesiz olduğu ve onu sabit tutmak için gövdenin her köşesinde bir adamın bulunması gerektiği kanıtlandı. Bu nedenle, Gyroplane No. 1'in uçuşları bir helikopterin ilk insanlı uçuşu olarak kabul edilir, ancak serbest veya bağlı olmayan bir uçuş değildir. ⓘ
Aynı yıl, diğer Fransız mucit Paul Cornu, 24 hp (18 kW) Antoinette motor tarafından tahrik edilen iki adet 6,1 metre (20 ft) ters dönen rotor kullanan Cornu helikopterini tasarladı ve inşa etti. Helikopter 13 Kasım 1907'de mucidini 0,3 metre (1 ft) yüksekliğe çıkarmış ve 20 saniye boyunca havada kalmıştır. Bu uçuş Gyroplane No. 1'in uçuşunu geçememiş olsa da, bir pilotla yapılan ilk gerçek serbest uçuş olduğu bildirilmiştir. Cornu'nun helikopteri birkaç uçuş daha gerçekleştirdi ve yaklaşık 2.0 metre (6.5 ft) yüksekliğe ulaştı, ancak dengesiz olduğu kanıtlandı ve terk edildi. ⓘ
1911 yılında Slovenyalı filozof ve ekonomist Ivan Slokar bir helikopter konfigürasyonunun patentini almıştır. ⓘ
Danimarkalı mucit Jacob Ellehammer 1912 yılında Ellehammer helikopterini inşa etmiştir. Helikopter, her birinin çevresinde altı adet kanatçık bulunan ve ters yönde dönen iki diskle donatılmış bir çerçeveden oluşuyordu. Kapalı alanda yapılan testlerin ardından hava aracı açık havada sergilendi ve birkaç serbest kalkış gerçekleştirdi. Helikopterle yapılan deneyler Eylül 1916'da kalkış sırasında devrilerek rotorlarının tahrip olmasına kadar devam etti. ⓘ
I. Dünya Savaşı sırasında Avusturya-Macaristan deneysel bir helikopter prototipi olan PKZ'yi geliştirdi ve iki uçak üretti. ⓘ
Erken dönem geliştirme
1920'lerin başında Arjantinli Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio, Avrupa'da çalışırken, döngüsel eğimin ilk başarılı uygulamalarından birini gösterdi. Eş eksenli, kontra-dönüşlü, çift kanatlı rotorlar, ürettikleri kaldırmayı döngüsel olarak artırmak ve azaltmak için eğilebilirdi. Rotor göbeği de birkaç derece öne doğru eğilerek uçağın itmek ya da çekmek için ayrı bir pervane olmadan ileri doğru hareket etmesi sağlanabiliyordu. Pateras-Pescara ayrıca otorotasyon prensibini de göstermeyi başardı. Ocak 1924'te Pescara'nın 1 numaralı helikopteri test edildi ancak gücünün yetersiz olduğu ve kendi ağırlığını kaldıramadığı görüldü. Onun 2F'si daha başarılı oldu ve bir rekor kırdı. İngiliz hükümeti Pescara'nın daha ileri araştırmalarını finanse etti ve bunun sonucunda 250 beygir gücünde (190 kW) radyal bir motorla çalışan ve on dakikaya kadar uçabilen 3 numaralı helikopter ortaya çıktı. ⓘ
Mart 1923'te Time Dergisi Thomas Edison'un Dr. George de Bothezaat'a başarılı helikopter test uçuşu için bir tebrik mesajı gönderdiğini bildirdi. Edison şöyle yazıyordu: "Bildiğim kadarıyla ilk başarılı helikopteri ürettiniz." Helikopter McCook's Field'da test edildi ve 15 feet yükseklikte 2 dakika 45 saniye havada kaldı. ⓘ
14 Nisan 1924'te Fransız Étienne Oehmichen, Quadrotor helikopterini 360 metre (1,180 ft) uçurarak Fédération Aéronautique Internationale (FAI) tarafından tanınan ilk helikopter dünya rekorunu kırdı. 18 Nisan 1924'te Pescara, 1,8 metre (6 feet) yüksekliği koruyarak 4 dakika 11 saniyede (yaklaşık 13 km/saat veya 8 mil/saat) 736 metre (2.415 ft) (yaklaşık 0,80 kilometre veya .5 mil) mesafe uçarak Oemichen'in rekorunu kırdı. 4 Mayıs'ta Oehmichen, 2 numaralı makinesiyle ilk bir kilometrelik (0,62 mil) kapalı devre helikopter uçuşunu 7 dakika 40 saniyede tamamladı. ⓘ
ABD'de George de Bothezat, Birleşik Devletler Ordusu Hava Servisi için quadrotor helikopter de Bothezat helikopterini inşa etti ancak Ordu 1924 yılında programı iptal etti ve hava aracı hurdaya çıkarıldı. ⓘ
Hollandalı bir havacılık mühendisi olan Albert Gillis von Baumhauer, 1923 yılında rotorlu uçak tasarımı üzerine çalışmaya başladı. İlk prototipi 24 Eylül 1925'te, Hollanda Kara-Hava Kuvvetleri'nden Yüzbaşı Floris Albert van Heijst'in kontrolünde "uçtu" ("zıpladı" ve gerçekte havada asılı kaldı). Van Heijst'in kullandığı kumandalar von Baumhauer'in icatları olan döngüsel ve kolektif kumandalardı. Döngüsel ve kolektif kumandalar için İngiliz Havacılık Bakanlığı tarafından 31 Ocak 1927 tarihinde 265.272 patent numarasıyla von Baumhauer'e patent verilmiştir. ⓘ
1927'de Almanya'dan Engelbert Zaschka, iki rotorla donatılmış, stabiliteyi artırmak için bir jiroskopun kullanıldığı ve iniş yapmak için süzülme uçuşu için bir enerji akümülatörü görevi gören bir helikopter inşa etti. Minyatür olarak bu kadar başarılı bir şekilde çalışan ilk helikopter olan Zaschka'nın uçağı sadece dikey olarak yükselip alçalmakla kalmıyor, aynı zamanda herhangi bir yükseklikte sabit kalabiliyor. ⓘ
1928 yılında Macar havacılık mühendisi Oszkár Asbóth, en az 182 kez kalkış ve iniş yapan ve tek uçuş süresi maksimum 53 dakika olan bir helikopter prototipi inşa etti. ⓘ
1930 yılında İtalyan mühendis Corradino D'Ascanio, eş eksenli bir helikopter olan D'AT3'ü inşa etti. Nispeten büyük olan makinenin iki adet, iki kanatlı, ters dönen rotoru vardı. Kontrol, daha sonra Bleeker ve Kaman da dahil olmak üzere diğer helikopter tasarımcıları tarafından benimsenen bir konsept olan, kanatların arka kenarlarında yardımcı kanatlar veya servo sekmeler kullanılarak sağlandı. Gövdeye monte edilmiş üç küçük pervane ilave pitch, roll ve yaw kontrolü için kullanılmıştır. D'AT3, irtifa (18 m veya 59 ft), süre (8 dakika 45 saniye) ve uçulan mesafe (1.078 m veya 3.540 ft) dahil olmak üzere o zaman için mütevazı FAI hız ve irtifa rekorlarını elinde tutuyordu. ⓘ
İlk pratik rotorlu uçak
İspanyol havacılık mühendisi ve pilot Juan de la Cierva 1920'lerin başında otojiroyu icat ederek ilk pratik rotorlu hava aracını geliştirdi. De la Cierva 1928'de bir otojiroyu Manş Denizi'ni geçerek Londra'dan Paris'e başarıyla uçurdu. 1934'te bir otojiro, bir geminin güvertesinden başarıyla kalkıp inen ilk rotorlu hava aracı oldu. Aynı yıl, otojiro Asturias isyanı sırasında İspanyol ordusu tarafından kullanıldı ve bir rotokraftın ilk askeri konuşlandırılması oldu. Helikopterin icadından önce New Jersey ve Pennsylvania'da posta ve gazete dağıtımı için de Autogyro'lar kullanılıyordu. Gerçek dikey uçuş kabiliyetinden yoksun olmasına rağmen, otojiro üzerindeki çalışmalar helikopter analizinin temelini oluşturmaktadır. ⓘ
Tek asansörlü rotor başarısı
Sovyetler Birliği'nde, Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut'ta (TsAGI veya Merkezi Aerohidrodinamik Enstitüsü) çalışan iki havacılık mühendisi olan Boris N. Yuriev ve Alexei M. Cheremukhin, açık bir boru iskeleti, dört kanatlı bir ana kaldırma rotoru ve ikiz 1 set 1.8 metre (5.9 fit) çapında iki kanatlı anti-tork rotoru kullanan TsAGI 1-EA tek kaldırma rotorlu helikopteri inşa etmiş ve uçurmuştur. 8 metre (5,9 fit) çapında, iki kanatlı tork önleyici rotorlar: burunda iki set ve kuyrukta iki set. Birinci Dünya Savaşı'nın Gnome Monosoupape 9 Tip B-2 100 CV çıkışlı döner motorunun yükseltilmiş kopyaları olan iki M-2 güç kaynağı ile güçlendirilen TsAGI 1-EA, birkaç alçak irtifa uçuşu yaptı. Cheremukhin 14 Ağustos 1932'de 1-EA'yı resmi olmayan 605 metre (1,985 feet) irtifaya çıkarmayı başararak d'Ascanio'nun daha önceki başarısını gölgede bıraktı. Ancak Sovyetler Birliği henüz FAI üyesi olmadığı için Cheremukhin'in rekoru tanınmadı. ⓘ
Bir Rus mühendis olan Nicolas Florine, serbest uçuş gerçekleştiren ilk ikiz tandem rotorlu makineyi yaptı. Nisan 1933'te Sint-Genesius-Rode'da, Laboratoire Aérotechnique de Belgique'de (şimdi von Karman Enstitüsü) uçtu ve altı metre (20 feet) yüksekliğe ve sekiz dakika dayanıklılığa ulaştı. Florine eş-dönüşlü bir konfigürasyon seçti çünkü rotorların jiroskopik kararlılığı iptal edilmeyecekti. Bu nedenle, torka karşı koymak için rotorların zıt yönlerde hafifçe eğilmesi gerekiyordu. Menteşesiz rotorların ve birlikte dönüşün kullanılması gövde üzerindeki baskıyı da en aza indirmiştir. O zamanlar var olan en istikrarlı helikopterlerden biriydi. ⓘ
Bréguet-Dorand Gyroplane Laboratoire 1933 yılında inşa edilmiştir. Eş eksenli ve ters yönde dönen bir helikopterdi. Birçok yer testinden ve bir kazadan sonra ilk uçuşunu 26 Haziran 1935'te gerçekleştirdi. Kısa bir süre içinde uçak, pilot Maurice Claisse'in kontrolünde rekorlar kırmaya başladı. 14 Aralık 1935'te, 500 metre (1.600 fit) çapında kapalı devre uçuş rekoru kırdı. Bir sonraki yıl, 26 Eylül 1936'da Claisse 158 metre (518 feet) yükseklik rekoru kırdı. Ve son olarak, 24 Kasım 1936'da, saatte 44,7 kilometre (27,8 mil/saat) hızla 44 kilometre (27 mil) kapalı devre üzerinde bir saat, iki dakika ve 50 saniyelik bir uçuş süresi rekoru kırdı. Uçak 1943 yılında Villacoublay havaalanında bir Müttefik hava saldırısı sonucu imha edilmiştir. ⓘ
Amerikan tek rotorlu başlangıçları
Amerikalı mucit Arthur M. Young 1928 yılında rotor başlığını tahrik etmek için dönüştürülmüş elektrikli hover motorları kullanarak model helikopterler üzerinde çalışmaya başladı. Young dengeleyici çubuğu icat etti ve kısa bir süre sonra patentini aldı. Ortak bir arkadaşları Young'ı Lawrence Dale ile tanıştırdı ve Dale Young'ın çalışmalarını gördükten sonra ondan Bell Aircraft şirketine katılmasını istedi. Young 1941'de Bell'e vardığında patentini devretti ve helikopter üzerinde çalışmaya başladı. Çalışan iki helikopter yapmak için ayırdığı bütçe 250.000 ABD dolarıydı (bugün 4,6 milyon dolara denk geliyor). Sadece altı ay içinde ilk Bell Model 1'i tamamladılar ve bu model daha sonra Bell Model 30'u, ardından da Bell 47'yi doğurdu. ⓘ
Bir endüstrinin doğuşu
.jpg)
Focke-Wulf'taki Heinrich Focke, Cierva Autogiro Şirketi'nden Frank Kingston Smith Sr.'ye göre "tamamen kontrol edilebilir döngüsel/kollektif hatve göbeği sistemini" içeren bir lisans satın almıştı. Bunun karşılığında Cierva Autogiro, Focke-Achgelis helikopterlerini üretmek için çapraz lisans aldı. Focke dünyanın ilk pratik enine çift rotorlu helikopteri olan Focke-Wulf Fw 61'i tasarladı ve ilk uçuşunu Haziran 1936'da gerçekleştirdi. Fw 61 saatte 120 mil (190 km/saat) hızla 8.000 feet'ten (2.400 m) daha yükseğe uçmuştu. Autogiro'nun geliştirilmesi artık helikopterlere odaklanılarak atlanıyordu. ⓘ
İkinci Dünya Savaşı sırasında Nazi Almanyası gözlem, nakliye ve tıbbi tahliye için az sayıda helikopter kullandı. Anton Flettner'in öncü Fl 265'i ile aynı temel konfigürasyonu kullanan Flettner Fl 282 Kolibri senkropter Akdeniz'de, Focke Achgelis Fa 223 Drache çift rotorlu helikopter ise Avrupa'da kullanıldı. Müttefik kuvvetlerin yoğun bombardımanı Almanya'nın savaş sırasında büyük miktarlarda helikopter üretmesini engellemiştir. ⓘ
Amerika Birleşik Devletleri'nde Rus asıllı mühendis Igor Sikorsky ve Wynn Laurence LePage, ABD ordusunun ilk helikopterini üretmek için yarıştı. LePage, Fw 61'i örnek alan helikopterler geliştirmek için patent haklarını aldı ve XR-1'i inşa etti. Bu arada Sikorsky daha basit, tek rotorlu bir tasarım olan ve ilk pratik tek kaldırma rotorlu helikopter tasarımı olduğu ortaya çıkan VS-300'de karar kıldı. Sikorsky, tek ana rotorun ürettiği torka karşı koyacak konfigürasyonları denedikten sonra, kuyruk bomuna monte edilmiş tek ve daha küçük bir rotorda karar kıldı. ⓘ
VS-300'den geliştirilen Sikorsky'nin R-4'ü, 100 uçaklık bir üretim siparişiyle ilk büyük ölçekli seri üretim helikopterdi. R-4, İkinci Dünya Savaşı'nda, öncelikle Burma seferinde arama ve kurtarma (USAAF 1. Hava Komando Grubu tarafından); Alaska'da ve zorlu araziye sahip diğer alanlarda hizmet veren tek Müttefik helikopteriydi. R-4'ün yerini R-5 ve R-6 gibi diğer Sikorsky helikopterleri almadan önce toplam üretim 131 helikoptere ulaştı. Toplamda Sikorsky, İkinci Dünya Savaşı sona ermeden önce 400'den fazla helikopter üretti. ⓘ
LePage ve Sikorsky helikopterlerini ordu için inşa ederken Bell Aircraft, Young'ın rotor kanatlarına 90° açıyla yerleştirilmiş ağırlıklı bir dengeleyici çubuk kullanan iki kanatlı sallanan rotor tasarımını kullanan bir helikopter inşa etmesine yardımcı olması için Arthur Young'ı işe aldı. Daha sonra ortaya çıkan Model 30 helikopteri, tasarımın basitliğini ve kullanım kolaylığını gösterdi. Model 30, Amerika Birleşik Devletleri'nde sivil kullanım için sertifikalandırılan ilk helikopter olan Bell 47'ye dönüştürüldü. Birçok ülkede üretilen Bell 47, yaklaşık 30 yıl boyunca en popüler helikopter modeli oldu. ⓘ
Türbin çağı
1951 yılında Charles Kaman, Deniz Kuvvetleri Bakanlığı'ndaki bağlantılarının ısrarıyla, ilk kez 1939 yılında Anton Flettner tarafından Almanya'da Fl 265 piston motorlu tasarımla öncülük edilen çift rotorlu helikopter konseptine yönelik bir tasarım olan K-225 senkropterini yeni bir motor türü olan turboşaft motoruyla modifiye etti. Türbin motorunun bu uyarlaması Kaman'ın helikopterine, ağır motor blokları ve yardımcı bileşenleri ile pistonlu motorlardan daha düşük bir ağırlık cezası ile büyük miktarda güç sağladı. 11 Aralık 1951'de Kaman K-225 dünyanın ilk türbin motorlu helikopteri oldu. İki yıl sonra, 26 Mart 1954'te, bir başka Kaman helikopteri olan modifiye edilmiş Donanma HTK-1, uçan ilk çift türbinli helikopter oldu. Ancak, türbin motorlu olarak üretilen ilk helikopter Sud Aviation Alouette II olacaktı. ⓘ
Sabit kanatlı uçaklardan onlarca yıl sonra, havada istikrarlı uçuş yapabilen güvenilir helikopterler geliştirilmiştir. Bunun nedeni büyük ölçüde sabit kanatlı uçaklara kıyasla daha yüksek motor gücü yoğunluğu gereksinimleridir. Helikopterlerin geliştirilmesinde 20. yüzyılın ilk yarısında yakıt ve motorlarda yaşanan gelişmeler kritik bir faktör olmuştur. Hafif turboşaft motorların 20. yüzyılın ikinci yarısında kullanılabilir hale gelmesi daha büyük, daha hızlı ve daha yüksek performanslı helikopterlerin geliştirilmesine yol açmıştır. Daha küçük ve daha ucuz helikopterler hala pistonlu motorlar kullanırken, turboşaft motorlar günümüzde helikopterler için tercih edilen güç kaynağıdır. ⓘ
Güvenlik
Maksimum hız sınırı
Bir helikopterin sabit kanatlı bir hava aracı kadar hızlı uçamamasının çeşitli nedenleri vardır. Helikopter havada asılı dururken, rotorun dış uçları kanat uzunluğu ve dönüş hızı tarafından belirlenen bir hızda hareket eder. Hareket halindeki bir helikopterde ise kanatların havaya göre hızı, helikopterin hızının yanı sıra dönme hızlarına da bağlıdır. İlerleyen rotor kanadının hava hızı, helikopterin kendi hızından çok daha yüksektir. Bu kanadın ses hızını aşması ve böylece büyük ölçüde artan sürükleme ve titreşim üretmesi mümkündür. ⓘ
Aynı zamanda, ilerleyen kanat ileriye doğru daha fazla kaldırma kuvveti yaratırken, geri çekilen kanat daha az kaldırma kuvveti üretir. Hava aracı kanat uçlarının döndüğü hava hızına ulaşırsa, geri çekilen kanat, kanatla aynı hızda hareket eden havanın içinden geçer ve hiç kaldırma kuvveti üretmez, bu da merkez şaft üzerinde çok yüksek tork gerilimlerine neden olarak aracın geri çekilen kanat tarafını aşağıya doğru eğebilir ve kontrol kaybına neden olabilir. Çift karşılıklı dönen kanatçıklar, dengeli kuvvetlere sahip iki ilerleyen ve iki geri çekilen kanatçığa sahip olmaları nedeniyle bu durumu önler. ⓘ
İlerleyen kanat geri çekilen kanattan daha yüksek hava hızına sahip olduğundan ve bir kaldırma simetrisi oluşturduğundan, rotor kanatları "kanat çırpacak" şekilde tasarlanmıştır - ilerleyen kanat yukarı kanat çırpacak ve daha küçük bir hücum açısı geliştirecek şekilde kaldırılır ve bükülür. Tersine, geri çekilen kanat aşağı doğru kanat çırpar, daha yüksek bir hücum açısı geliştirir ve daha fazla kaldırma kuvveti üretir. Yüksek hızlarda, rotorlar üzerindeki kuvvet aşırı derecede "kanat çırpacak" şekildedir ve geri çekilen kanat çok yüksek bir açıya ulaşabilir ve durabilir. Bu nedenle, bir helikopterin maksimum güvenli ileri hava hızına VNE adı verilen bir tasarım derecesi verilir, hız, asla aşılmaz. Buna ek olarak, helikopterin geri çekilen kanadın aşırı miktarda durduğu bir hava hızında uçması mümkündür, bu da yüksek titreşim, yunuslama ve geri çekilen kanada doğru yuvarlanma ile sonuçlanır. ⓘ
Gürültü
Tasarımcılar 20. yüzyılın son yıllarında helikopter gürültüsünün azaltılması üzerinde çalışmaya başladılar. Kentsel topluluklar genellikle gürültülü havacılıktan veya gürültülü uçaklardan hoşlanmadıklarını ifade etmişlerdir ve polis ve yolcu helikopterleri ses nedeniyle sevilmeyebilir. Yeniden tasarımlar, bazı şehir helikopter pistlerinin kapatılmasını ve hükümetin milli parklar ve diğer doğal güzellik alanlarındaki uçuş yollarını kısıtlamaya yönelik eylemlerini takip etti. ⓘ
Titreşim
Titreşimi azaltmak için, tüm helikopterlerde yükseklik ve ağırlık için rotor ayarlamaları vardır. Yanlış ayarlanmış bir helikopter kolayca kendini parçalayacak kadar çok titreşebilir. Kanat yüksekliği, kanadın eğimi değiştirilerek ayarlanır. Ağırlık, rotor kafasına ve/veya kanat uç kapaklarına ağırlık eklenerek veya çıkarılarak ayarlanır. Çoğunda ayrıca yükseklik ve eğim için titreşim sönümleyiciler bulunur. Bazıları titreşimi algılamak ve karşı koymak için mekanik geri besleme sistemleri de kullanır. Genellikle geri besleme sistemi "sabit referans" olarak bir kütle kullanır ve kütleden gelen bir bağlantı, titreşime karşı koymak için rotorun hücum açısını ayarlamak üzere bir kanatçığı çalıştırır. Ayarlama kısmen zor olabilir çünkü titreşimin ölçümü zordur, genellikle uçak gövdesi ve dişli kutuları boyunca monte edilmiş sofistike ivmeölçerler gerektirir. En yaygın kanat titreşim ayarı ölçüm sistemi, stroboskopik bir flaş lambası kullanmak ve rotor kanatlarının alt tarafındaki boyalı işaretleri veya renkli reflektörleri gözlemlemektir. Geleneksel düşük teknolojili sistem ise rotor uçlarına renkli tebeşirler monte etmek ve bunların bir keten tabakayı nasıl işaretlediğini görmektir. Sağlık ve Kullanım İzleme Sistemleri (HUMS) titreşimi sınırlandırmak için titreşim izleme ve rotor izi ve dengesi çözümleri sağlar. Dişli kutusu titreşimi çoğunlukla dişli kutusunun revizyonunu veya değiştirilmesini gerektirir. Şanzıman veya aktarma organı titreşimleri bir pilot için son derece zararlı olabilir. En ciddi etkiler ağrı, uyuşma ve dokunsal ayırt etme veya el becerisi kaybıdır. ⓘ
Kuyruk rotoru etkinliğinin kaybı
Tek bir ana rotora sahip standart bir helikopter için, ana rotor kanatlarının uçları havada spiral ve dairesel olarak dönen bir hava akımı olan bir girdap halkası üretir. Araç ileri doğru hareket ettikçe, bu girdaplar aracın arkasından uzaklaşır. ⓘ
İleriye doğru çapraz bir rüzgarla havada dururken veya ileriye doğru çapraz bir yönde hareket ederken, ana rotor kanatlarından çıkan dönen girdaplar kuyruk rotorunun dönüşü ile aynı hizaya gelecek ve uçuş kontrolünde bir dengesizliğe neden olacaktır. ⓘ
Kuyruk rotoru ile çarpışan kuyruk girdapları aynı yönde döndüğünde, bu durum kuyruk rotorunda itme kaybına neden olur. Sondaki girdaplar kuyruk rotorunun ters yönünde döndüğünde, itme gücü artar. Bu kararsızlıkları telafi etmek üzere kuyruk rotorunun hücum açısını ayarlamak için ayak pedallarının kullanılması gerekir. ⓘ
Bu sorunlar, açıkta kalan kuyruk rotorunun aracın arkasındaki açık havayı kesmesinden kaynaklanmaktadır. Ana rotor girdapları dahili bir pervanenin çalışmasını etkileyemeyeceğinden, kuyruk, kuyruk içine yerleştirilmiş dahili bir pervane ve kuyruktan yanlara doğru yüksek basınçlı hava jeti kullanılarak kanalize edildiğinde bu sorun ortadan kalkar. ⓘ
Kritik rüzgar azimutu
Tek bir ana rotora sahip standart bir helikopter için, çapraz rüzgarla sabit uçuşu sürdürmek, belirli açılardan gelen güçlü çapraz rüzgarların ana rotorlardan gelen kaldırmayı artıracağı veya azaltacağı ek bir uçuş kontrol sorunu sunar. Bu etki, ana rotor dönüş yönüne bağlı olarak aracı çeşitli yönlerde çapraz olarak hareket ettirirken rüzgârsız bir durumda da tetiklenir. ⓘ
Bu durum, alçak irtifalarda çalışırken ani beklenmedik kaldırma kaybı ve toparlanmak için yeterli zaman ve mesafenin olmaması nedeniyle kontrol kaybına ve çarpışmaya veya sert inişe yol açabilir. ⓘ
Şanzıman
Geleneksel döner kanatlı hava araçları, gaz türbinlerinin yüksek dönüş hızını ana ve kuyruk rotorlarını tahrik etmek için gereken düşük hıza dönüştürmek için bir dizi karmaşık mekanik dişli kutusu kullanır. Güç santrallerinin aksine, mekanik dişli kutuları çoğaltılamaz (yedeklilik için) ve helikopter güvenilirliğinde her zaman önemli bir zayıf nokta olmuştur. Uçuş sırasında katastrofik dişli arızaları genellikle dişli kutusunun sıkışmasına ve ardından ölümlere neden olurken, yağlama kaybı uçakta yangını tetikleyebilir. Mekanik dişli kutularının bir diğer zayıflığı da yapısal yorulma limitleri nedeniyle geçici güç sınırlamalarıdır. Son EASA çalışmaları, pilot hatalarından hemen sonra kazaların başlıca nedeni olarak motorları ve şanzımanları işaret etmektedir. ⓘ
Buna karşılık, elektromanyetik şanzımanlar temas halinde olan herhangi bir parça kullanmaz; dolayısıyla yağlama büyük ölçüde basitleştirilebilir veya ortadan kaldırılabilir. Doğasında bulunan yedeklilik, tek bir arıza noktasına karşı iyi bir esneklik sunar. Dişlilerin olmaması, hizmet ömrünü etkilemeden yüksek güç geçişi sağlar. Helikoptere uygulanan elektrikli tahrik ve elektromanyetik tahrik konsepti, dünyanın ilk insan taşıyan, serbest uçan elektrikli helikopterini tasarlayan, inşa eden ve uçuran Pascal Chretien tarafından gerçeğe dönüştürülmüştür. Konsept, 10 Eylül 2010'da bilgisayar destekli kavramsal tasarım modelinden 1 Mart 2011'de %30 güçte ilk teste kadar altı aydan kısa bir sürede gerçekleştirilmiştir. Hava aracı ilk uçuşunu 12 Ağustos 2011'de gerçekleştirdi. Tüm geliştirme çalışmaları Fransa'nın Venelles kentinde yürütülmüştür. ⓘ
Tehlikeler
Hareket halindeki her araçta olduğu gibi, emniyetsiz kullanım kontrol kaybına, yapısal hasara veya can kaybına yol açabilir. Aşağıda helikopterler için bazı potansiyel tehlikelerin bir listesi yer almaktadır:
- Güçle çökme, uçağın alçalmasını durdurmak için yeterli güce sahip olmadığı durumdur. Bu tehlike erken düzeltilmediği takdirde Vorteks halkası durumuna dönüşebilir.
- Vorteks halkası durumu, düşük hava hızı, yüksek güç ayarı ve yüksek alçalma hızı kombinasyonunun neden olduğu bir tehlikedir. Rotor ucu girdapları, rotor diskinin altındaki yüksek basınçlı havadan diskin üzerindeki düşük basınçlı havaya doğru dolaşır, böylece helikopter kendi alçalan hava akışına yerleşir. Daha fazla güç eklenmesi hava sirkülasyon hızını artırır ve durumu daha da kötüleştirir. Bazen güçle çökme ile karıştırılır, ancak aerodinamik olarak farklıdırlar.
- Geri çekilen kanat stall'ı yüksek hızlı uçuş sırasında yaşanır ve bir helikopterin ileri hızının en yaygın sınırlayıcı faktörüdür.
- Yer rezonansı, mafsallı bir rotor sisteminin kanatlarının lead/lag aralığı düzensiz hale geldiğinde ortaya çıkan kendi kendini güçlendiren bir titreşimdir.
- Düşük G durumu, pozitif G kuvveti durumundan negatif G kuvveti durumuna ani bir değişimdir ve kaldırma kaybına (yüksüz disk) ve ardından takla atmaya neden olur. Disk yüksüzken kıçtan döngü uygulanırsa, ana rotor kuyruğa çarparak katastrofik arızaya neden olabilir.
- Helikopterin kızaklardan birinin etrafında döndüğü ve kendisini yan tarafına 'çektiği' dinamik devrilme (neredeyse sabit kanatlı bir uçak yer döngüsü gibi).
- Güç aktarma sistemi arızaları, özellikle yükseklik-hız diyagramının gölgeli alanı içinde meydana gelenler.
- Kuyruk rotoru kontrol sistemindeki mekanik bir arızadan veya kuyruk rotoru itme yetkisinin kaybından kaynaklanan ve "kuyruk rotoru etkinliği kaybı" (LTE) olarak adlandırılan kuyruk rotoru arızaları.
- Tozlu koşullarda Brownout veya karlı koşullarda Whiteout.
- Düşük rotor devri, motorun kanatçıkları uçuşu sürdürmek için yeterli devirde çalıştıramamasıdır.
- Rotor aşırı hızı, rotor göbeği hatve yataklarını aşırı zorlayabilir (brinelling) ve yeterince şiddetli ise kanatların uçaktan ayrılmasına neden olabilir.
- Alçak irtifa operasyonları ve uzak yerlerdeki kalkış ve inişler nedeniyle tel ve ağaç çarpmaları.
- Durumsal farkındalık eksikliği nedeniyle hava aracının istemeden yere doğru uçtuğu arazide kontrollü uçuş.
- Bazı helikopterlerde direk çarpması ⓘ
Ölümcül kazaların listesi
| Tarih | Operatör | Uçak | Etkinlik ve yer | Ölü sayısı |
|---|---|---|---|---|
| 19 Ağustos 2002 | Rusya | Mil Mi-26 | Çeçenistan üzerinde vuruldu | 127 |
| 9 Aralık 1982 | Nikaragua | Mil Mi-8 | Sandinistanlı isyancılar tarafından 88 kişiyi taşırken düşürüldü. 84 yolcunun tamamı öldü ve dört mürettebat üyesi hayatta kaldı. | 84 |
| 4 Şubat 1997 | İsrail | Sikorsky CH-53 Sea Stallion (x2) | İsrail üzerinde çarpışma | 73 |
| 14 Aralık 1992 | Rusya (Rus Hava Kuvvetleri) | Mil Mi-8 | Abhazya'daki Gürcü kuvvetleri tarafından SA-14 MANPAD'lar kullanılarak, ağır eskortlara rağmen vuruldu. Üç mürettebat ve çoğunluğu Rus mültecilerden oluşan 58 yolcu. | 61 |
| 4 Ekim 1993 | Gürcistan | Mil Mi-8 | Doğu Abhazya'dan 60 mülteciyi taşırken vuruldu; uçaktaki herkes öldü. | 60 |
| 10 Mayıs 1977 | İsrail | CH-53 | Ürdün Vadisi'nde Yitav yakınlarında kaza | 54 |
| 8 Ocak 1968 | Birleşik Devletler | Sikorsky CH-53A Sea Stallion, USMC | Güney Vietnam'daki Đông Hà Savaş Üssü yakınlarında kaza. Beş mürettebat ve 41 yolcunun tamamı öldü. | 46 |
| 11 Temmuz 1972 | Birleşik Devletler | Sikorsky CH-53D Sea Stallion, USMC | Güney Vietnam'da Quảng Trị yakınlarında füze ile vuruldu. Uçakta altı ABD Deniz Piyadesi ve 50 Vietnamlı Deniz Piyadesi vardı. Üç ABD Deniz Piyadesi ve 43 Vietnamlı Deniz Piyadesi öldü. | 46 |
| 11 Eylül 1982 | Birleşik Devletler | Boeing CH-47 Chinook, ABD Ordusu | O zamanlar Batı Almanya'da bulunan Mannheim'daki bir hava gösterisinde kaza. | 46 |
| 6 Kasım 1986 | İngiliz Uluslararası Helikopterleri | Boeing 234LR Chinook | Shetland Adaları'nda kaza | 45 |
| 28 Ocak 1992 | Azerbaycan | Mil Mi-8 | Vurulma | 44 |
| 3 Temmuz 2009 | Pakistan (Pakistan Ordusu) | Mil Mi-17 | Çarpışma | 41 |
| 6 Ağustos 2011 | Birleşik Devletler | CH-47 Chinook | Vurulma, Afganistan | 38 |
| 18 Ağustos 1971 | Birleşik Devletler | CH-47 Chinook, ABD Ordusu | O zamanlar Batı Almanya'da bulunan Pegnitz yakınlarında kaza. Dört mürettebat ve 33 yolcunun tamamı öldü. | 37 |
| 26 Ocak 2005 | Birleşik Devletler | Sikorsky CH-53E Super Stallion, USMC | Irak, Ar Rutbah yakınlarında düştü | 31 |
Dünya rekorları
| Kayıt türü | Kayıt | Helikopter | Pilot(lar) | Tarih | Konum | Not | Referans ⓘ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hız | 400,87 km/sa (249,09 mph) | Westland Lynx | John Trevor Egginton (Birleşik Krallık) | 11 Ağustos 1986 | BIRLEŞIK KRALLIK | ||
| İniş yapmadan mesafe | 3.561,55 km (2.213,04 mil) | Hughes YOH-6A | Robert G. Ferry (ABD) | 6 Nisan 1966 | Birleşik Devletler | ||
| Dünya çapında hız | 136,7 km/sa (84,9 mil/sa) | Agusta A109S Grand | Scott Kasprowicz (ABD) | 18 Ağustos 2008 | New York'tan ve New York'a Avrupa, Rusya, Alaska, Kanada üzerinden |
Uçuş sırasında yakıt ikmali yok | |
| Faydalı yük olmadan en yüksek irtifa | 12.442 m (40.820 ft) | Aerospatiale Lama | Jean Boulet (Fransa) | 21 Haziran 1972 | Fransa | ||
| En yüksek seviye uçuş irtifası | 11,010 m (36,120 ft) | Sikorsky CH-54 Tarhe | James K. Church | 4 Kasım 1971 | Birleşik Devletler | ||
| 40 ton taşıma yükü ile irtifa | 2,255 m (7,398 ft) | Mil V-12 | Vasily Kolochenko ve diğerleri. | 6 Ağustos 1969 | SSCB | ||
| En yüksek kalkış (türbin) | 8,848 m (29,029 ft) | Eurocopter AS350 | Didier Delsalle | 14 Mayıs 2005 | Nepal | Everest Dağı | |
| En yüksek kalkış (piston) | 4.300,7 m (14.110 ft) | Robinson R44 | Mark Young | 12 Ekim 2009 | Birleşik Devletler | Pike's Peak, Colorado | |
| İlk insanlı elektrikli uçuş | Tamamen elektrikli hover | Çözüm F Prototip | Pascal Chretien | 12 Ağustos 2011 | Fransa | Venelles | |
| En uzun insan gücüyle kaldırma | Pedal çevirme, asansör 64 s dayanıklılık, 3,3 m yükseklik; diyagonal genişlik: 46,9 m | AeroVelo Atlas, 4 rotorlu | Dr. Todd Reichert | 13 Haziran 2013 | Kanada | Kapalı futbol stadyumu; Igor I. Sikorsky Yarışması birincisi |
Çalışma Prensibi
Helikopterler dikey olarak kalkış ve iniş yapabilir ve havada sabit olarak tutunabilirler. Helikopter ve uçakların uçma prensipleri aslında aynıdır. Uçaklarda tutunma kuvveti elde edebilmek için uçak hava içinde hareket ettirilir. Ancak kanat, uçak gövdesine bağlı olduğu için sabit bir yapıdadır. Fakat helikopterlerde kanat sabit değil, hareketlidir. Yani helikopterlerde taşıma kuvveti elde edebilmek için döner kanat yani pervane kullanılır. Pervane iki ya da daha fazla palden meydana gelir. Pervane palinin profili uçak kanadının profili ile aynıdır. Helikopterin motoru palleri döndürür. Paller hava içinde hareket ettikleri için üst yüzeylerinde alçak basınç, alt yüzeylerinde ise, yüksek basınç oluşur. Bu basınç farkı taşıma kuvvetini meydana getirir. Pallerin devir sayısının ve hücum açısının (pallerin havayı karşılama açısı) artması ile bu taşıma kuvvetinin büyüklüğü de artar. Tersi bir durumda ise azalır. Taşıma kuvveti helikopterin ağırlığına eşit olduğunda helikopter havada sabit olarak tutunur. Büyük olduğunda dikey olarak yükselir. Daha az olduğunda ise, dikey olarak alçalır. ⓘ
Pervanenin dönme düzlemi eğildiğinde, yani pervanenin oluşturduğu taşıma kuvvetinin yönü değiştirildiğinde, helikopter ileri - geri ve sağa - sola doğru hareket eder. Böylece helikopterin hava içinde hareket etmesi sağlanır. Pervane sürekli döndüğü için (gövde üzerinde yarattığı moment nedeniyle) helikopterin gövdesini de döndürmeye çalışır. Bunu engellemek için helikopterin kuyruğunda daha küçük olan bir pervane daha kullanılır. Kuyruktaki pervane gövde üzerindeki dönme momentini sönümler. Ayrıca sönümleme miktarı değiştirilerek gövdenin dönüşü de sağlanabilir. ⓘ