Máy bay trực thăng hoạt động như thế nào?

2011-0831

Máy bay trực thăng (MBTT) hay máy bay lên thẳng là một máy bay hết sức linh hoạt và phức tạp. Kể từ khi ra đời cho đến nay, nó đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực từ dân dụng cho đến quân sự. Với hình dáng nhỏ gọn so với máy bay truyền thống, khả năng di chuyển cực kỳ linh hoạt, MBTT có thể dùng để vận chuyển con người và hàng hóa đến các địa hình phức tạp, giải cứu người bị nạn hoặc thậm chí trở thành một loại vũ trang cực kỳ lợi hại và nguy hiểm khi được trang bị vũ khí.

Bài viết này sẽ bao gồm 3 phần lớn, thứ nhất là giới thiệu tổng quan về MBTT, khả năng di chuyển, phần thứ hai sẽ giải thích chi tiết cách MBTT hoạt động, cách thức điều khiển và sau cùng là một số thông tin thú vị về MBTT.

█ 1. GIỚI THIỆU: TRỰC THĂNG CÓ GÌ HAY?
Hay chứ, thứ nhất là nó có thể bay mặc dù kích thước của nó cực kỳ nhỏ gọn, chỉ nhỉnh hơn kích cỡ của một chiếc xe hơi. Thứ hai, không những biết bay mà nó còn có thể bay cực kỳ siêu đẳng mà các máy bay thông thường khác không làm được, ví dụ như bay lùi, bay ngang, quay đầu 360^o tại chỗ và đứng yên trên không. Làm gì có một chiếc Boeing 747 nào làm được điều tương tự cơ chứ.

Những điều trực thăng làm được, còn máy bay thông thường không thể làm:

Bay lùi
Tự xoay 360^o tại chỗ mà không cần di chuyển
Đứng yên một chỗ trên không (ngoại trừ chiếc AV-8 HARRIER là có thể làm được)

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.

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 360^o tại 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...

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

Một trục motor hiện đại khác, tuy thiết kế có thay đổi nhưng các bộ phận cơ bản vẫn giống nhau

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.

█ 3. MỘT SỐ THÔNG TIN THÚ VỊ VỀ MÁY BAY TRỰC THĂNG:

Về cơ bản, máy bay trực thăng thì an toàn hơn so với máy bay thông thường do nếu động cơ bị tắt động ngột, rotor vẫn sẽ tiếp tục quay để phi công có thể hạ cánh một cách từ từ.
Trực thăng là phương tiện an toàn nhất để bay trong các điều kiện thời tiết xấu do chúng có thể bay chậm, bay lơ lửng một chỗ, bay lùi hoặc bay ngang, bay nghiêng...
Vụ giải cứu người trên biển bằng trực thăng đầu tiên trên thế giới là vào năm 1944.
Trực thăng lớn nhất thế giới: Mil Mi-12 Homer của Nga, nó đã từng nâng được 40.204 kg lên được độ cao 2.255 mét.
Trực thăng nhanh nhất thế giới: Sikorsky X2, vận tốc bay tối đa của nó đạt tới 481 km/h.

Theo: Tinhte