המשתנים הניצבים לפני המתכנן:

1. יעוד המסוק – תובלה, קרב, חובבי טיס.

2. משקל – גבוה, בינוני, נמוך.

3. ביצועים נדרשים – מהירות, שעור נסיקה.

אלו מגדירים את:

1. עומס דיסקת הרוטור – היחס בין משקל המסוק ושטח הדסקה.

2. עומס להבים – היחס בין משקל המסוק ושטח הלהבים.

3. מוצקות – היחס בין שטח הלהבים ושטח דיסקת הרוטור.

4. עומס המנוע – היחס בין משקל המטוס והכוח המרבי של המנוע.

5. מהירות מרבית.

6. מבנה רוטור – קשיח, חצי פרקי, פרקי מלא.

7. להבים ארוכים (מעט אך סובלים מבעיות חוזק ומצויים בקונפליקט עם חלקי מטוס אחרים - הזנב), כנגד קצרים (ורבים המפחיתים היעילות עקב כניסה למערבולות הלהב שלפניהם).

סל"ד הלהבים המרבי נקבע ע"י הכוח הצנטריפוגלי המרבי שיכול לשאת וכן מהמאך הקריטי.

הסל"ד המזערי הינו זה מחזיק הלהבים אופקית בעת שמסתובבים.

8. בעיות איזון דינמי הנובעות מרעידות שמייצרים הלהבים.

ראשי רוטור:

סוג הראש נקבע לפי מס' דרגות החופש שהוא מאפשר ללהב.

1. פסיעה – Pitch - סיבוב הלהב סביב ציר האורך.

2. נפנוף אנכי - Flapping.

3. רדיפה/נסיגה אופקית - Lead Lag.

ראש רוטור פרקי מלא - קרדני מלא - בעל שלוש התכונות שלעיל.

בד"כ במסוקים עם 3 להבים ויותר.

שיכוך תנועת פיגור-רדיפה, ע"י משכך הידראולי.

מאפשר ללהבים לבצע שינוי פסיעה מחזורי עצמי:

ככול שמהירות המסוק עולה, כך גם גוברת תנועת נפנוף הלהבים.

תחילית התהליך מתרחשת כאשר הלהבים ניצבים לתנועת המסוק, אך עקב פיגור פאזה, הלהב המתקדם מגיע לנקודה הגבוהה בקדמת המסוק ואילו הלהב הנסוג מגיע לנקודה התחתונה בחלקו האחורי של המסוק.

מנקודות אלו הם ילכו וישתוו במידת הנפנוף ויחלו מחזור חדש בהגיעם שוב לנקודת הניצב לתנועת המטוס.

.מערכת המיהור/פיגור - Lead Lag, מפצה על תופעת קוריוליס

יתרונות:

1. אורך חיי להבים ארוך

2. טיסה חלקה

3. תחזוקה

ראש רוטור חצי פרקי - חצי קשיח - Semirigid rotor

בעל יכולת נפנוף בלבד.

.(Flapping Hinge חיבור הלהב לציר המניע יכול שיהיה באמצעות מפרק צירי (ראה בתמונה שלעיל

.במקרה זה, כל להב עצמאי ובלתי תלוי בתנועת הלהבים האחרים ויכול שיהיה באמצעות נדנדה היושבת על הציר המניע.

.במקרה זה, הלהבים אינם עצמאיים וכשאחד עולה, בהכרח השני יורד

.בכדי להקנות עצמאות מוגבלת ללהבים, מוסיפים מפרק נוסף עבור כל אחד מהם - Coning Hinge

משנה פסיעה ונפנוף, כיחידה אחת.

.יתרון - פשטות

.מפחית נטית אף לעלות, בהזדקרות להב נסוג

חסרון - הלהבים סובלים ממאמצים גבוהים ועל כן מוגבלים בעומס - G.

ראש רוטור קשיח - Rigid

מאפשר שינוי פסיעה בלבד.

אין ציר נפנוף ואין תנועת פיגור-רדיפה.

הטיית מישור ע"י כיפוף הלהבים (ציר נפנוף אפקטיבי).

יתרונות: מצטיין בעקיבה טובה ופשטות מבנה.

חסרונות: להבים סובלים מעייפות חומרים עקב כפיפות רבות.

.קיים מעבר רעידות לגוף המסוק

.

When a blade wants to flap up or down, the forces involved are significant.

This leads to large moments being transmitted to the shaft, and these are prevented from working by the use of flapping hinges, or some other form of flexible material. Nevertheless, the blade flapping hinges do still transfer some moment to the shaft, due to their offset there.

When flapping hinges are used, the offset, as depicted in the figure below in green, determines the amount of the moment that is transmitted to the shaft because of disc tilting. When the offset is zero (second figure the moment, 'm', cannot be transmitted because the arm is zero. This design makes it possible to use a less substantial shaft and rotorhead construction. This saves weight and will, therefore, require less engine power.

with the shaft axis, we again have a zero offset configuration

Negative G

A disadvantage of zero offset heads is that they are prone to a phenomenon known as negative g, from which the consequences can be quite catastrophic.

Negative g is present when the rotorthrust is upwards and 'pushing' the helicopter down.

The helicopter now accelerates downwards, and the pilot will experience less body weight, hence the name, negative g.

Because of the design of a zero offset head, the helicopter can be pushed to any site.

Pushing it down is not a mechanically stable movement, unlike when the helicopter is pulled upwards against gravity. So, in these circumstances, there is a real danger that the helicopter will change attitude dramatically in any direction. The blades will then hit the blade droop stops with enough force to severely damage the shaft. The consequence will probably be break down. It is also quite possible that the blades will cut through the tailboom.

Negative g with zero offset heads must be prevented at all costs. This is the pilot’s responsibility.

מדחף/רוטור הזנב

מאחר שהלהבים סובבים בכוון אחד (נגד כוון השעון בד"כ), ועל פי חוק הפעולה והתגובה, מתקיים כוח הפועל לסיבוב גוף המסוק בכוון הנגדי (עם כוון השעון) - פיתול.

בכדי למנוע זאת וכן כדי לאפשר שליטה בסיבסוב, מותקן מדחף הזנב, בעל זווית פסיעה משתנה ונשלטת ע"י הטייס באמצעות הדוושות.

.מדחף הזנב דינו כדין הלהבים הראשיים

.כל שנאמר והוסבר לגבי אווירודינמיקת הלהבים הראשיים וכל שנאמר והוסבר על תנועותיהם, חל גם על מדחף הזנב

מדחף זנב חצי פרקי, בתנועת נפנוף

סל"ד מדחף הזנב גבוה מסל"ד הלהבים הראשיים והיחס בניהם נע בין 1:3 עד 1:6

:בריחוף, מדחף הזנב נוטה ליצור סחיפת המסוק ימינה, בכדי לפצות על כך משתמש מתכנן המסוק באחת מהאפשרויות הבאות

.מישור הדסקה מוטה באופן קבוע, מעט שמאלה

הקולקטיב מניע את הדסקה עם הטיה שמאלה, הגוברת ככול שהטייס מושך יותר

.ציר ההנעה, מוטה מעט שמאלה

כל אלו לא פוטרים הטייס מהתערב ע"י מוט ההיגוי בסחיפה, אם מתרחשת

חסרונות:

1. צורך מ - 5% ועד 30% מכוח המנוע, כתלות בגודל המסוק ותנאי הטיסה.

2. יוצר מומנט גלגול (מאחר שמורכב מתחת או מעל הלהבים הראשיים).

3. יוצר סחיפה הצידה (המתוקנת ע"י הטייס בהטיית דסקת הרוטור כנגדה, או שלדסקת הרוטור יש הטיה קבועה).

4. תמסורת כוח לנקודה מרוחקת מהמנוע.

5. קרבת הזנב לקרקע בהמראה ונחיתה.

6. סיכון אנשים שסביב למסוק מונע.

יתרונות:

פתרון מועדף על פני החלופות.

בשילוב עם מייצב גובה וכוון, מקטין דרישות הכוח בטיסה

מאזן הכוחות ורכיבי הכוחות במצבי טיסה שונים