ऑटो रोटेशन

This article is about autorotation of rotary wing aircraft. For autorotation of fixed-wing aircraft, see Autorotation (fixed-wing aircraft).

एक हेलीकाप्टर रोटर के माध्यम से एयरफ्लो। ऊपर, रोटर संचालित होता है और हवा को नीचे की ओर धकेलता है, जिससे लिफ्ट और थ्रस्ट उत्पन्न होता है। नीचे, हेलीकॉप्टर रोटर ने शक्ति खो दी है, और शिल्प आपातकालीन लैंडिंग कर रहा है,

ऑटो रोटेशन उड़ान की एक ऐसी स्थिति है जिसमें एक हेलीकॉप्टर या अन्य घूर्णी-विंग विमान के मुख्य रोटर प्रणाली के माध्यम से ऊपर की ओर बढ़ने वाली हवा की क्रिया से मुड़ता है, जैसा कि रोटर को चलाने वाले इंजन की शक्ति के बजाय ऑटोग्योरो के साथ होता है। ऑटोरोटेशन शब्द 1915 और 1920 के बीच शुरुआती हेलीकॉप्टर विकास के समय हुआ था जो इंजन के बिना घूमने वाले रोटर्स को संदर्भित करता है। यह स्थिर-विंग एयरक्राफ्ट की ग्लाइडिंग उड़ान के समान है। कुछ पेड़ों द्वारा अपने बीजों को और अधिक फैलाने के रूप में उपयोग के आधार पर ऑटोरोटेशन भी विकसित हुआ है।

हेलीकाप्टरों में ऑटोरोटेशन का सबसे सामान्य उपयोग इंजन की विफलता या टेल-रोटर की विफलता की स्थिति में विमान को सुरक्षित रूप से लैंड करना है। यह एक सामान्य आपातकालीन प्रक्रिया है जो हेलीकॉप्टर पायलटों को उनके प्रशिक्षण के भाग के रूप में सिखाई जाती है।

सामान्य संचालित हेलीकॉप्टर उड़ान में, हवा ऊपर से मुख्य रोटर प्रणाली में खींची जाती है और नीचे की ओर समाप्त हो जाती है, लेकिन ऑटोरोटेशन के दौरान, हेलीकॉप्टर के उतरते ही हवा नीचे से रोटर प्रणाली में चली जाती है। फ्रीव्हीलिंग यूनिट दोनों के कारण ऑटोरोटेशन को यांत्रिक रूप से अनुमति दी जाती है, जो मुख्य रोटर को चालू रखने की अनुमति देता है, भले ही इंजन नहीं चल रहा हो, सापेक्ष वायु के वायुगतिकीय बल रोटर की गति को बनाए रखते हैं। यह वह साधन है जिसके द्वारा एक हेलीकॉप्टर इंजन के पूर्ण रूप से विफल होने की स्थिति में सुरक्षित रूप से उतर सकता है| सभी एकल इंजन वाले हेलीकाप्टरों को एक प्रकार का प्रमाण पत्र प्राप्त करने के लिए इस क्षमता का प्रदर्शन करना होता है।

इतिहास में सबसे लंबा ऑटोरोटेशन 1972 में जीन बोलेट द्वारा किया गया था, जब वह एक एरोस्पेशियल एसए 315बी लामा में 12,440 मीटर (40,814 फीट) की रिकॉर्ड ऊंचाई पर पंहुचा था। उस ऊंचाई पर -63 °C (−81.4 °F) तापमान के कारण जैसे ही उसके बिजली के इंजन में आग लग जाने के कारण उसे फिर से चालू नहीं किया जा सका। ऑटोरोटेशन का उपयोग करके वह विमान को सुरक्षित रूप से लैंड करने में सक्षम थे।

अवरोह क्रिया और लैंडिंग

हेलीकॉप्टर के लिए ऑटोरोटेशन अवरोही क्रिया को संदर्भित करता है जिसमें इंजन को मुख्य रोटर प्रणाली से अलग किया जाता है और रोटर ब्लेड केवल रोटर के माध्यम से हवा के ऊपर की ओर प्रवाह द्वारा संचालित होते हैं। फ्रीव्हीलिंग यूनिट एक विशेष क्लच क्रियाविधि है जो किसी भी समय इंजन की घूर्णी गति रोटर की घूर्णी गति से कम होने पर बंद हो जाती है। यदि इंजन विफल हो जाता है, तो फ्रीव्हीलिंग इकाई मुख्य रोटर से इंजन को स्वचालित रूप से अलग कर देती है, जिससे मुख्य रोटर स्वतंत्र रूप से घूम सकता है।

ऑटोरोटेशन का सबसे सामान्य कारण इंजन की खराबी या विफलता है, लेकिन पूर्ण टेल रोटर की विफलता या टेल-रोटर प्रभावशीलता के नुकसान के बाद ऑटोरोटेशन भी किया जा सकता है। चूंकि ऑटोरोटेशन में वस्तुतः कोई आघूर्ण बल उत्पन्न नहीं होता है। यदि ऊंचाई अधिक होती है, तो ऑटोरोटेशन का उपयोग भंवर रिंग स्थिति से पुनर्प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है, जिसे शक्ति के साथ समानता के रूप में भी जाना जाता है।सभी कारको में एक सफल लैंडिंग हेलीकॉप्टर की ऊंचाई और ऑटोरोटेशन के प्रारंभ में वेग पर निर्भर करती है (ऊंचाई-वेग आरेख देखें)।

इंजन की विफलता के तुरंत बाद मुख्य रोटर ब्लेड अपने कार्य और वेग के कोण से लिफ्ट और थ्रस्ट उत्पन्न करते हैं। इंजन की विफलता के मामले में सामूहिक पिच को कम किया जाता है, जिससे पायलट लिफ्ट और ड्रैग को कम करता है और हेलीकॉप्टर रोटर प्रणाली के माध्यम से हवा के ऊपर की ओर प्रवाह पैदा करते हुए तत्काल नीचे उतरना शुरू कर देता है। रोटर प्रणाली के माध्यम से हवा का ऊपर की ओर प्रवाह पैदा करता है। रोटर के माध्यम से हवा का यह ऊपर की ओर प्रवाह सम्पूर्ण कार्य के दौरान में रोटर घूर्णी गति को बनाए रखने के लिए पर्याप्त थ्रस्ट प्रदान करता है। चूंकि ऑटोरोटेशन के दौरान टेल रोटर मुख्य रोटर ट्रांसमिशन द्वारा संचालित होता है, और हेडिंग नियंत्रण को सामान्य उड़ान की तरह बनाए रखा जाता है।

कई कारक जैसे घनत्व ऊंचाई, सकल वजन, रोटर घूर्णी गति और आगे की वायुगति ऑटोरोटेशन में अवरोह दर को प्रभावित करते हैं। अवरोह दर का पायलट का प्राथमिक नियंत्रण एयरस्पीड है। सामान्य उड़ान की तरह ही चक्रीय पिच नियंत्रण के साथ उच्च या निम्न वायुगति प्राप्त की जाती है। अवरोह दर शून्य एयरस्पीड पर उच्च होती है और लगभग 50 से 90 समुद्री मील तक कम हो जाती है, जो विशेष हेलीकॉप्टर और पहले बताए गए कारकों पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे एयरस्पीड उस गति से आगे बढ़ती है जो अवरोह की न्यूनतम दर होती है, अवरोह दर फिर से बढ़ जाती है। शून्य एयरस्पीड पर भी, रोटर काफी प्रभावी होता है,चूंकि इसमें ब्लेड होने के बावजूद लगभग एक पैराशूट का ड्रैग गुणांक है।

ऑटोरोटेशन से उतरते समय, घूमने वाले ब्लेड में संग्रहीत गतिज ऊर्जा और विमान के आगे की गति का उपयोग अवरोह दर को कम करने और सफल लैंडिंग करने के लिए किया जाता है। एक हेलीकॉप्टर को रोकने के लिए अधिक मात्रा में रोटर ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो एक हेलीकॉप्टर को रोकने के लिए आवश्यक होती है, जो अधिक धीरे-धीरे नीचे उतर रहा है। इसलिए बहुत कम या बहुत अधिक एयरस्पीड पर ऑटोरोटेटिव अवरोही कम एयरस्पीड की न्यूनतम दर पर प्रदर्शन करने वालों की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण हैं। एक आदर्श लैंडिंग के भीतर सभी लंबवत गति, क्षैतिज गति और घूर्णी गति को एक पूर्ण ठहराव तक रोक देती है। व्यवहार में एक आदर्श लैंडिंग शायद ही कभी प्राप्त हो पाती है।

सभी प्रकार के हेलीकॉप्टर में एक विशिष्ट एयरस्पीड होता है, जिस पर पावर-ऑफ ग्लाइड सबसे अधिक कुशल होता है। सबसे अच्छा एयरस्पीड वह है जो सबसे बड़ी ग्लाइड रेंज को अवरोह की सबसे धीमी दर के साथ जोड़ता है।सभी प्रकार के हेलीकॉप्टर के लिए विशिष्ट एयरस्पेड अलग है, फिर भी कुछ कारक (घनत्व ऊंचाई, हवा) समान तरीके से सभी विन्यास को प्रभावित करते हैं। औसत मौसम और हवा की स्थिति और सामान्य लोडिंग के आधार पर सभी प्रकार के हेलीकॉप्टर में ऑटोरोटेशन के लिए विशिष्ट एयरस्पेड की स्थापना की जाती है।

उच्च घनत्व ऊंचाई या तेज हवा की स्थिति में भारी भार के साथ संचालित एक हेलीकाप्टर अवरोह में थोड़ी बढ़ी हुई वायुगति से सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन प्राप्त कर सकता है। कम घनत्व की ऊंचाई और हल्की लोडिंग पर, सामान्य एयरस्पीड में थोड़ी कमी से सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन प्राप्त होता है। मौजूदा परिस्थितियों में एयरस्पीड को सही करने की इस सामान्य प्रक्रिया का पालन करते हुए, पायलट परिस्थितियों के किसी भी सेट में लगभग समान ग्लाइड कोण प्राप्त कर सकता है और टचडाउन बिंदु का अनुमान लगा सकता है। यह आदर्श ग्लाइड अनुपात आमतौर पर 17-20 डिग्री होता है।

ऑटोरोटेशनल क्षेत्र

ऊर्ध्वाधर ऑटोरोटेशन वंश में ब्लेड क्षेत्र।

ऊर्ध्वाधर ऑटोरोटेशन के दौरान रोटर डिस्क को तीन क्षेत्रों (संचालित क्षेत्र, ड्राइविंग क्षेत्र और स्टाल क्षेत्र) में विभाजित किया जाता है। इन क्षेत्रों के आकार ब्लेड पिच अवरोह दर और रोटर घूर्णी गति के साथ भिन्न होते हैं। ऑटोरोटेटिव घूर्णी गति, ब्लेड पिच, या अवरोह दर बदलते समय, क्षेत्रों के आकार एक दूसरे के संबंध में बदलते हैं।

संचालित क्षेत्र जिसे प्रोपेलर क्षेत्र भी कहा जाता है, ब्लेड के अंत में स्थित क्षेत्र है। सामान्यत: इसमें लगभग 30 प्रतिशत त्रिज्या होती है। यह संचालित क्षेत्र है जो सबसे अधिक ड्रैग पैदा करता है। समग्र परिणाम ब्लेड के घूर्णन में धीमी है।

चालक क्षेत्र या ऑटोरोटेटिव क्षेत्र आमतौर पर ब्लेड त्रिज्या के 25 और 70 प्रतिशत के बीच होता है, जो ऑटोरोटेशन के दौरान ब्लेड को चालू करने के लिए आवश्यक बल पैदा करता है। चालक क्षेत्र में कुल वायुगतिकीय बल घूर्णन की धुरी के थोड़ा आगे झुका हुआ है, जो निरंतर त्वरण बल उत्पन्न करता है। यह झुकाव थ्रस्ट प्रदान करता है, जो ब्लेड के रोटेशन को तेज करता है। चालक क्षेत्र का आकार ब्लेड पिच सेटिंग, अवरोह की दर और घूर्णी गति के साथ भिन्न होता है।

घूर्णन ब्लेड के आंतरिक 25 प्रतिशत के छोटे क्षेत्र के रूप में संदर्भित किया जाता है और इसके कार्य के अधिकतम कोण (स्टाल कोण) से ऊपर संचालित होता है, जिससे ड्रैग होता है, जो ब्लेड के घूर्णन को धीमा कर देता है। सामूहिक पिच को समायोजित करके एक निरंतर रोटर घूर्णी गति प्राप्त की जाती है ताकि चालक क्षेत्र से ब्लेड त्वरण बल चालित और स्टाल क्षेत्रों से धीमी बलों के साथ संतुलित होता है |

चालक क्षेत्र के आकार को नियंत्रित करके पायलट ऑटोरोटेटिव घूर्णी गति को समायोजित कर सकता है। उदाहरण के लिए यदि सामूहिक पिच को ऊपर उठाया जाता है, तो पिच कोण सभी क्षेत्रों में बढ़ जाता है। यह संतुलन बिंदु को ब्लेड की अवधि के साथ भीतर की ओर ले जाने का कारण बनता है, जिससे संचालित क्षेत्र का आकार बढ़ जाता है। स्टाल क्षेत्र भी बड़ा हो जाता है जबकि चालक क्षेत्र छोटा हो जाता है। चालक क्षेत्र के आकार को कम करने से चालक क्षेत्र का त्वरण बल और घूर्णी गति कम हो जाती है।

ब्रोकन विंग पुरस्कार

ब्रोकन विंग पुरस्कार आपातकालीन परिस्थितियों में ऑटोरोटेशन के सफल लैंडिंग के लिए संयुक्त राज्य सेना का पुरस्कार है। सेना के नियमन 672-74 में बताए गए पुरस्कार के लिए आवश्यकताएं हैं, "एक वायुयान सदस्य को उत्कृष्ट हवाई कौशल के माध्यम से आपातकालीन स्थिति के दौरान विमान क्षति या कर्मियों को चोट को कम करना चाहिए या रोकना चाहिए। वायुयान सदस्य ने उड़ान के दौरान आपातकालीन स्थिति से विमान को निकालने के दौरान असाधारण कौशल दिखाया होगा।

यह भी देखें

• हेलीकाप्टर उड़ान नियंत्रण
• हेलीकॉप्टर की ऊंचाई-वेग आरेख

बाहरी संबंध

• Popular explanation of autorotation written by Paul Cantrell.
• Pilot's 'exceptional flying' saves $540,000 helicopter – The New Zealand Herald, Monday 18 February 2008