Helikopterilentäjän teknillinen koulutusaineisto

Helikopterilentäjän teknillinen koulutus
Pertti Lehtinen
30.7.1989

ESIPUHE

   

Tämän artikkelin sivuille on koottu helikopterilento-oppilaan tarvitsema tekninen tietämys helikopterin rakenteista, käyttöstä ja hoidosta sekä lentokelpoisuusvalvonnasta. Artikkelista hyötyvä voi olla mm. helikopterin ohjaajaoppilas ja ilma-alusmekaanikko sekä kiinnostavaa lukemistoa niille, jotka haluavat kartuttaa ilmailutietouttaan pyöriväsiipisten ilma‑alusten alueelta.

Tiedon ajantasaisuus

   

Artikkeli on alunperin kirjoitetu vuonna 1989 ja kaikki viittaukset materiaaleihin ovat toistaiseksi tältä ajalta. Artikkelin sivuilla on esitetty esimerkiksi lentokelpoisuuteen liittyviä kalenteriaikoja, tarkastusaikoja ja ‑toimenpiteitä sekä viittauksia ilmailumääräyksiin, jotka eivät ehkkä enää ole voimassa koska ovat muuttuneet Ilmailuhallituksen => Ilmailulaitoksen => Trafi julkaistessa uusia ilmailumääräyksiä.

Tämän kansion sisältämät tiedot ovat tarkoitettu perustietolähteeksi helikopteritekniikan opiskeluun eikä näitä tietoja saa käyttää ilma-aluksen lentokelpoisuuden määrittelyn perustaeena. Lentokelpoisuus on tarkastettava kulloinkin voimassaolevien Liikenteen turvallisuusviraston julkaisemien lentokelpoisuusvaatimusten mukaisesti.

Artikkeli on julkaistu WikiKirjastossa 12.11.2013 ja sen ylläpito sekä ajantasalle päivittäminen aloitetaan tästä ajankohdasta.

Työn vauhdittaja

   

Työpaikalleni tulleet helikopterin toimintaperusteita koskevat puhelinkyselyt ja ilmailuveljieni tekemät, usein hämmästyttävän paljon vääräänosuvat arviot helikopterin aerodynamiikasta ja rakenteista, kuvastavat puuttuvan opetusmateriaalin aiheuttamaa helikopteriyleistietouden puutetta. Olkoon tämä kansio ensiapu helikopterilento-oppilaiden koulutukseen, tiedonjanoisille ja antakoon, toivon mukaan, objektiivisen käsityksen helikopterista.

Pertti Lehtinen
helikopteritarkastaja

HELIKOPTERIN HISTORIA

   

Tarina joka kertoisi koko helikopterin historian ihmisen aikaisimmista haaveista leijua ilmassa paikoillaan eräiden lintujen tai hyönteisten lailla on todella pitkä. Pyöriväsiipisen ilma-aluksen, helikopterin ja autogirojen, historia alkoi noin 30 v ensimmäisen moottoroidulla lentokoneella tehdyn lennon jälkeen.

Vuodelta 320 j.k. löytyvät ensimmäiset kuvaukset laitteesta, joka pysyy ilmassa pyörivien "siipien" avulla. Leluna tämä laite on ollut Euroopassa 1800-luvulta lähtien ja sen jälkeen siitä on esiintynyt lukemattomia erilaisia versioita, jopa vaaka-akselin ympäri pyöriviin roottoreihin saakka.

Vuonna 1490 Leonardo da Vinchi kehitteli ilmaruuviajatuksen lentävän laitteen kehittelyn yhteydessä.

Venäläinen Lomonosov ehdotti 1754, että meteorologisia laitteita voitaisiin nostaa korkeuksiin vastakkain pyörivien roottoreiden avulla.

Tästä eteenpäin historiasta löytyy satoja kirjauksia erilaisista helikopteriyritelmistä, jotka eivät ole kehittyneet pidemmälle kuin kokeilumalleiksi. Epäilemättä mukana on ollut myös toimivia teknisiä laitteita, mutta heikot materiaalit ja tehottomat voimalaitteet ovat pitäneet härvelit maassa.

Hyötykäyttöön soveltuvaan helikopterin historian katsotaan alkavan venäläissyntyisen Igor Sikorskyn U.S.A.ssa 1941 tekemästä helikopterilennosta. Suunnittelemallaan helikopterilla VS‑300 Sikorsky saattoi todistaa helikopterin olevan hyötykäyttöön soveltuva. Todisteluja todella tarvittiinkin, sillä helikopterin aikaisempi historia oli täynnä yrityksiä ja epäonnistumisia, koehelikopterit kärsivät pahoista vakavuus ja ohjattavuusongelmista eikä helikopterin rungon, moottorin, polttoaineen ja ohjaajan lisäksi voitu kuvitellakaan otettavan ylimääräistä ns. hyötykuormaa lennolle mukaan. Suunnilleen samaan aikaan Sikorskyn lentojen kanssa teki Saksalainen Fletner myös menestyksellisiä kokeilulentoja helikopterillaan, joka oli toteutettu ns. "Tilt Rotor"‑rakenteella, kahdella vierekkäisellä toistensa lomassa pyörivällä kallistetulla pääroottorilla. Fletnerin Kolibri ei tarvinnut pyrstöroottoria. Niin Sikorsky kuin Fletnerkin ovat jättäneet merkittävän jäljen helikopterin kehityksen historiaan ja heidän sekä monen muun aikalaisensa kehittämät roottori ja ohjausjärjestelmät ovat perustana nykyaikaisille roottorijärjestelmile.

Lähes tuhannen vuoden takaisesta oivalluksesta ja haaveesta, paikallaan ilmassa leijuvasta ilmaa raskaammasta ilma‑aluksesta, kehittyi teknisen tietämyksen, materiaalien lujuuden ja kokemuksen kasvaessa todellisuutta ja melkein 50‑vuoden pituisen käytössäolon aikana helikopteri on kokenut useita muutoksia ja kehitysvaiheita säilyttäen kuitenkin Igor Sikorskyn aikanaan hyväksi havaitseman rakenteen pääpiirteet.

TUTUSTU HELIKOPTERIIN

   

Helikopteri on mielenkiintoinen tekninen lentolaite, joka on jatkuvasti lisääntyvän mielenkiinnon kohteena. Helikopterin käyttökelpoisuus on vasta viime aikoina tajuttu ja paremmat taloudelliset resurssit ovat mahdollistaneet helikopterin tehokkaan käytön runsaan työvoiman tai pitkän ajan sisällä tehtävän työn vaihtoehtona.

Tässä kappaleessa tutustutaan helikopterin rakenteisiin yleisesti, jotta oppilaalle muodostuu kokonaiskuva helikopterista ja sen mekaanisista laitteista.

RAKENNEOSAT

Helikopterin rakenne koostuu rungosta, moottorista (voimalaite), voimansiirrosta, roottoreista, ojainjärjestelmästä ja lukuisista muista pienemmistä osajärjestelmistä. Jokaisen helikopterin osan on oltava niin kevyt kuin mahdollista ja kuitenkin niin luja, että se kestää maassa ja lennolla siihen kohdistuvat kuormitukset.

Runko

Runko on helikopterin suurin yksittäinen komponentti. Runkokin koostuu useammasta pikku osasesta, joita ovat ohjaamo, matkustamo, voimalaitetila, matkatavaratila, takarunko, pyrstöpuomi, sähkölaitetila, polttoainesäiliötila jne. Useimmiten nykysuunnittelua olevassa kevyissä helikopterissa etu‑, keski‑ ja takarunko ovat yhtä rakennekokonaisuutta, mutta pyrstöpuomi on poikkeuksetta oma osansa. Kevyissä helikoptereissa, joissa keskirunko on putkikehikkorakenteinen ja ohjaamo sekarakenteinen nämä osat ovat liitetty toisiinsa pulttiliitoksella ja tarvittaessa irrotettavissa huoltoa ja korjausta varten. Merkittävimpiä yksittäisiä kohteita helikopterin runkorakenteissa ovat siellä täällä runkoa olevat komponenttien ja laitteiden kiinnityskohdat. Tärkein niistä on tietysti se paikka, johon pääroottorin nostovoima kohdistuu.

Runkorakenteen lujuus on eräs helikopterin käyttöiän määräävä tekijä. Lujuuden heikkenemiseen vaikuttavat paitsi rakenneratkaisut, myös helikopterilla tehtävien töiden laatu ja helikopterin hoito eli huolto. Varsinkin raskaat syövyttävässä ilmanalassa tehtävät työt (ulkopuolisen kuorman kuljetus, vaikkapa metsänlannoitus meren rannalla) ovat helikopterin, usein kymmeniä vuosia kestävää käyttöikää huomattavasti lyhentäviä tekijöitä. Kaikki muut helikopterin osat ovat suhteellisen helposti vaihdettavissa paitsi esim. honey‑comb rakenteinen keskirunko, jonka korjaus vaatii aina erikoismenetelmiä. Suurempien rakenteen osasten korjaaminen voidaan tehdä vain erikoiskorjaamoissa.

Laskutelineet

Laskutelineet kannattavat helikopteria silloin kun roottorin nostovoima ei pidä runkoa ilmassa. Helikopterin laskutelineet ovat yleensä valmistettu seosalumiiniputkesta ja ne ovat jalasputki tyyppisiä. Raskaammat helikopterit ovat varustetut pyörälaskutelineellä käytännöllisyyssyistä.

Vakaimet

Helikopterit kuten lentokoneetkin tarvitsevat aerodynaamiset vakaimet. Vakaimilla lisätään rungon pitkittäisvakavuutta ja säädetään rungon lentoasentoa edullisimman aerodynaamisen asennon aikaansaamiseksi. Vakaajilla asetetaan mm. roottorin pyörintätason ja vetoakselin välinen kulma sellaiseksi, että helikopteri lentää tasaisesti ja roottorin navan kuormitukset ovat pienet. Useissa helikoptereissa sivuvakaaja on asetettu muutaman asteen kohtauskulmaan, etureuna käännettynä siihen suuntaan kuin roottorin lapa liikkuu roottorin takaosassa. Matkalento‑olosuhteissa vakaimilla aikaansaadaan pyrstöroottorin kuormitusta vähentävä vaikutus. Joissakin helikoptereissa pyrstöroottori on täysin kuormittamaton tietyllä pääroottorin vääntömomentilla ja eteenpäinlentonopeudella.

Vakaajien rakennetyypit vaihtelevat niitatusta puolikuorirakenteesta, jossa suurimpana voimien kantajana toimii irrallinen salkoputki tai profiili, "honey-comb" rakenteisiin.

Roottorit

Helikoptereita on useita erilaisia tyyppejä, jotka useimmiten jaotellaan ryhmiin roottorijärjestelmän perusteella.

1. Normaali roottorijärjestelmä yksi pää‑ ja yksi pyrstöroottori

2. Koaksiaaliroottori kaksi päällekkäistä, erisuuntiin pyörivää roottoria

3. Kallistettu roottori "Tilt rotor" kaksi kaksilapaista roottoria, jotka ovat kallistettu siten, että roottorien lavat kulkevat vuorotahtiin toistensa pyörintäakseleiden ylitse

4. Peräkkäisroottorit "Tandem rotor" kaksi peräkkäistä yleensä kolmilapaista roottoria, joiden lavat kulkevat roottoreiden välisellä alueella toistensa lomitse.

5. Rinnakkaisroottorit kaksi vierekkäistä roottoria, molemmin puolin helikopterin runkoa.

Voimalaite

Helikopterin voimalaitteen on oltava tehokas ja kevyt, jotta helikopteri yleensä voisi nostaa maasta muutakin kuin rungon, polttoaineen ja moottorin. Helikopterin alkuaikoina suuret ja painavat tähtimoottorit ovat olleet ainoita käyttökelpoisia voimalaitteita. Moottorit otettiin suoraan lentokoneista ja asennettiin helikopteriin. Ilmajäähdytteiset tähtimoottorit tarvitsivat vielä erillisen jäähdytys puhaltimen, jotta moottori saatiin jäähtymään tarpeeksi leijuntavaiheen aikana. Suuria jopa kahdella kaksirivisellä 18‑sylinterisellä tähtimoottorilla varustettuja helikoptereita kuten Sikorsky S‑56 on tehty. Suurten helikoptereiden kehitystyö mäntämoottoreiden osalta pysähtyi kun turbiinimoottorikäyttöiset helikopterit tulivat markkinoille ja valtasivat raskashelikoptereiden markkinat. Ensimmäinen turbiinivoimalaitteella varustettu helikopteri on vielä tänäänkin parannettuina muunnoksina lentävä Aerospatialen valmistama Alouette II, joka lensi ensilentonsa Maaliskuun 12. 1955. Useat alunperin mäntämoottorille suunnitellut helikopterit on muutettu turbiinikäyttöisiksi, jolloin niiden suorituskyky on parantunut huomattavasti.

Mäntämoottorit

Kevyissä helikoptereissa mäntämoottori on säilyttänyt asemansa aina näihin päiviin saakka. Mäntämoottorin kilpailukykyisyys perustuu siihen, että tavallisista lentokoneen moottoreista, joita valmistetaan suurina sarjoina, voidaan pienillä ja vähän kustannuksia aiheuttavilla muutoksilla tehdä kevyisiin helikoptereihin soveltuvia moottoreita. Moottorin hankintahinta on kohtuullinen ja sitä voidaan huoltaa normaalien lentokoneiden mäntämoottoreiden korjauksiin tottuneen henkilökunnan toimesta. Nämä moottorit ovat yleensä teholuokkaa 160 ‑ 400 hp, vaaka‑asennossa olevia "Boxer"‑moottoreita (vastakkaissylinterit) ja niiden nk. potkurin laippaan on asennettu jäähdytysilman puhallin sekä voiman ulosotto. Polttoaineen kulutuksesta saa jonkinlaisen kuvan jos laskee matkalentokulutukseksi n. 200 g polttoainetta jokaista moottorin max.‑tehon hevosvoimatuntia (hph) kohti. Ominaiskulutus on 330 g/hph suuruusluokkaa.

Turbiinimoottorit

Turbiinimoottorit on kehitetty erittäin tehokkaiksi ja kevyiksi. Kehitys kulkee jatkuvasti eteenpäin hurjaa vauhtia.

Turbiinimoottorit ovat tulleet jäädäkseen helikopterin voimalaitteiksi ja yhä pienempiin ja pienempiin helikoptereihin sellaisia asennetaan. Viimeisimpänä uutuutena Schweizer ilmoitti tehneensä Schweitzer (Hughes) 300 helikopterista uuden turbiinimoottoriversion tyyppi 330. Siihen on asennettu uusi Allison 225 CA1, 350 hp:n turbiinimoottori.

Turbiinimoottorit ovat itsenäisesti toimivia voimalaiteyksiköitä, eivätkä ne tarvitse toimiakseen jatkuvaa sytytyssähköä. Yleensä moottorin oma polttoainepumppu riittää siirtämään ja tuottamaan riittävän polttoaineen paineen polttoaineen sumutusjärjestelmälle. Moottorin sijainti saattaa edellyttää lisäpolttoainepumppujen käyttöä pa-säiliön ja moottorin välisen korkeuseron tai etäisyyden takia.

Helikopterin moottoriin on kuitenkin lisätty useita helikopterin ja moottorin itsensäkin tarvitsemia apujärjestelmiä, jotka luokitellaan osittain helikopterin rungon ja järjestelmien laitteisiin ja osittain moottorin laitteisiin.

Turbiinimoottorin apujärjestelmät:

1.	Polttoainejärjestelmä
2.	Voitelujärjestelmä
3.	Sähköjärjestelmä
4.	Mittari‑ ja varoitusjärjestelmä
5.	Tuuletus- ja lämmitysjärjestelmä
6.	Jäähdytysjärjestelmä

Useimmat järjestelmät ovat välttämättömiä helikopterin toiminnalle ja niitä tulee huoltaa aivan kuten moottorin ja voimansiirron sekä ohjainjärjestelmän laitteita. Ilman ko. järjestelmän virheetöntä toimintaa ei lentoa voida jatkaa, tai ei ainakaan turvallisesti. Turbiinimoottorin toiminta on melkoisen erilaista mäntämoottoriin verrattuna, joten siihen aiheeseen palaamme tuonnempana uudelleen.

Voimansiirto

Helikopterin voimansiirto on ohjausjärjestelmän lisäksi täysin lentokoneiden järjestelmistä poikkeava. Itseasiassa lentokoneesta ei löydy vastaavia järjestelmiä ollenkaan.

Voimansiirron tarkoituksena on siirtää moottorin tuottama teho sekä pääroottorille, että pyrstöroottorille. Voimansiirto huolehtii myös siitä, että pääroottori ja pyrstöroottori pyörivät aina samalla pyörimisnopeussuhteella toisiinsa nähden. Pääroottoria ja pyrstöroottoria ei voida irtikytkeä toisistaan millään kytkimellä.

Moottorin tuottama max. teho on yleensä huomattavasti suurempi kuin voimansiirron enimmäistehomitoitus. Ylimääräiset hevosvoimat on varattu hätävaraksi ja korkeammalle noustaessa sekä kuumassa ilmassa lennettäessä käytettäväksi. Ilmanpaineen lasku ja/tai lämpötilan nousu vaikuttavat moottoritehoon aiheuttaen sen, että ylimääräiset hevosvoimat katoavat ja voimansiirron mitoitus ja moottoriteho päätyvät samalle tasolle.

Voimansiirron pääkomponentteja ovat:

1) Päävetoakseli

2) Voimansiirron kytkin (mäntämoottorit)

3) Vapaakytkin

4) Päävaihteisto

5) Pääroottorin vetoakseli

6) Pyrstöroottorin vetoakseli

7) Pyrstöroottorin vaihteisto

Päävetoakseli siirtää tehon mäntämoottorilta voimansiirron kytkimelle. Kytkin, joka nykyisin yhä useammassa kevythelikopterissa on hihnakytkin, välittää tehon vapaakytkimelle. Vapaakytkin on passiivinen laite normaalissa lentotilassa ja se siirtää tehon suoraan päävaihteistolle sekä pyrstövaihteistolle menevälle akselille. Päävaihteisto alentaa sisääntuloakselin pyörintänopeuden pääroottorille sopivaksi (200 - 450 RPM) ja muuttaa akselikulmaa noin 90 astetta. Pyrstöroottorin vetoakseli siirtää 10% pääroottorille menevästä tehosta pyrstöroottorin vaihteistolle, joka muuttaa voimansiirtoakselin kulmaa 90 astetta vaakatasossa ja sovittaa pyörimisnopeuden pyrstöroottorille sopivaksi (1600 - 3500 RPM).

Turbiinimoottorikäyttöisen helikopterin voimansiirto voi olla ratkaistu monella tavalla. Kevyempi turbiinimoottori tarjoaa vapaammat kädet suunnitella voimalaitteen sijaintia. Painopiste on edullista sijoittaa monestakin syystä mahdollisimman alas. Tästä syystä mäntämoottori on harvoin edullista sijoittaa korkealle. Turbiinimoottorit sitävastoin yleensä sijoitetaan helikopterin katolle päävaihteiston välittömään läheisyyteen.

Roottorijärjestelmä

Roottorijärjestelmiä on kolmea päätyyppiä normaalissa yhden pääroottorin helikopterikonstruktiossa.

1) Täysin nivelöity

2) Puolijäykkä

3) Jäykkä

Kullakin järjestelmällä on omat kiistattomat etunsa.

Roottorin lavat voivat liikkua pyörimisliikkeen lisäksi roottorityypistä riippuen yhteen, kahteen tai kolmeen suuntaan.

Lavan liikkeitä kutsutaan seuraavilla nimillä:

1) Sulkaliike

 - muuttaa lavan kohtauskulmaa
 - vaikuttaa roottorin nostovaoimaan kun kaikkia lapoja säädetään samanaikaisesti
 - kallistaa roottoritasoa kun lapakulmia muutetaan eri suuntiin eri puolella roottoritasoa

2) Lepatusliike

 - sallii lavan nousta ja laskeutua käyttöakselia taivuttamatta
 - tarpeellinen aerodynamisista syistä
 - lavan kohtauskulma lentosuuntaa kohti menevällä lavalla on pieni ja hitaammin taaksepäin menevällä lavalla on suuri,
   jotta nostovoima säilyy saman suuruisena molemmin puolin roottoria
 - lepatusliike on siis tarpeellinen vain silloin kun roottoritaso liikkuu vaakatasossa ilmamassaan nähden

3) Heiluntaliike

 - sallii lavan liikkeen eteen - taakse muihin lapoihin nähden
 - roottorin pyörintatason kallistukset vaikuttavat roottorin massakeskiön asemaan suhteessa roottorin akselin jatkeeseen
 - massakeskiön ja akselijatkeen ero johtuu roottorin lapojen taipumisesta ylöspäin kartioksi ja kun tätä kartiota kallistetaan
   ei roottorin lapojen massakeskiö ja pääroottorin akselin jatke ole aina täysin kohdakkoin
 - heiluntaliikkeellä sallitaan pienet muutokset akselin jatkeen paikassa, sillä pitkän lavan päässä oleva massa jatkaa vakionopeudella eteenpäin

Täysin nivelöity monilapainen roottorijärjestelmä takaa tasaisimman mahdollisen lennon, hyvän hyötysuhteen ja kohtuullisen alhaisen roottorin melutason.

Puolijäykkä roottorijärjestelmä toteutetaan useimmiten kaksilapaisissa roottoreissa ja sen etuna on yksinkertainen ja kevyt rakenne, sekä kaksilapaisen roottorin selvä etu, se vie vähän säilytystilaa.

Jäykkä roottorirakenne on monilapaisen roottorin rakennetyyppi. Roottorista pyritään tekemään suhteellisen pienihalkaisijainen, jotta rakenne saataisiin riittävän lujaksi ja jäykän roottorityypin liikehtimisominaisuuksia voitaisiin hyödyntää parhaalla mahdollisella tavalla.

Osa roottorijärjestelmistä on edellämainittujen sekoituksia. Niistä löytyy kyllä ominaisuuksia joilla ne voitaisiin määritellä yhteen jos toiseenkin ryhmään kuuluviksi, mutta määrittelisin mieluiten yhden uuden roottorityypin, ELASTISET ROOTTORIT.

Pyrstöroottorit

Pyrstöroottorit toimivat paljolti kuten säädettävälapainen lentokoneen potkuri. Selvimpänä erona on toisenlainen, kevyempi rakenne ja 45^o lepatuslaakeri. Pyrstöroottori on kytketty kiinteästi akselilla pääroottoriin ja pyörii aina samassa suhteessa pääroottoriin nähden. Jotta pyrstöroottorin työntövoimaa voidaan säätää on sen oltava säätyvälapainen. Pyrstöroottorin pyörintätaso voi muuttua lepatusnivelestä johtuen siten, että hyrrävoimat ja aerodynaamiset voimat eivät kuormita pyrstövaihteiston ulostuloakselia muuten kuin aksiaalisessa suunnassa. Erityinen pyörintätason korjausjärjestelmä esim. 45^o lepatusnivel, huolehtii siitä, että pyrstöroottori pyrkii aerodynaamisten voimien avulla palauttamaan aina 90^o kulmassa olevaan pyörintätasoon pyrstöroottorin akselin nähden. Tästä lisää myöhemmin. Pyrstöroottorin ohjaus eli lapakulmien säätömekanismi säätää molempien (kaikkien) lapojen kohtauskulmia samanaikaisesti ja samaan suuntaan.

Ohjausjärjestelmä

Ohjausjärjestelmä on ehkäpä helikopterin monimutkaisin ja suurinta huolenpitoa vaativa järjestelmä.

Tavallisen helikopterin ohjausjärjestelmä koostuu kolmesta osasta:

1. Pääroottorin suuntaohjaus

2. Pääroottorin nousuohjaus

3. Pyrstöroottorin ohjaus

Pääroottorin suuntaohjausjärjestelmä

Pääroottorin suuntaohjausta tarvitaan helikopterin pääroottorin pyörintätason ja rungon välisen kulman muuttamiseen (nivelöity roottorijärjestelmä) tai pääroottorin pyörintätason/rungon ja horisonttitason välisen kulman muuttamiseen (kiinteä roottorijärjestelmä).

Ohjaus tapahtuu ohjaajan edessä olevaa ohjaussauvaa siirtämällä haluttua lentosuuntaa kohti. Sauvan siirtäminen välittää ohjausliikkeen pääroottorin lavoille, jotka muuttavat kohtauskulmaansa siten, että pääroottori kallistuu aerodynaamisten voimien vaikutuksesta haluttuun suuntaan. Kallistettu roottoritaso ikäänkuin liukuu kaltevalla pinnalla (nostovoima suuntautuu vinosti ylös) siihen suuntaan, minne sitä kallistetaan, vieden helikopterin rungon mukanaan.

Leijuntatilanteessa helikopteri on labiili (epävakaa) ja vaatii ohjaajalta jatkuvia ohjauskomentoja.

Riippuen pääroottorin kokonaismassasta, lapojen profiilista ja mahdollisuuksista kompensoida roottorilta tulevia voimia (feed back) suunnitellaan pääroottorin ohjausjärjestelmät joko mekaanisiksi tai hydraulisiksi. Mekaaniset järjestelmät eivät kuitenkaan ole täysin mekaanisia, vaan niissä on hydraulisia vaimentimia ja vähintäin sähköinen tai mekaaninen trimmausjärjestelmä.

Pääroottorin nousuohjausjärjestelmä

Pääroottorin nousuohjaus tai korkeusohjaus, kuten sitä myös kutsutaan on varsin kuvaava nimi, muttei kuitenkaan aivan todenmukainen nimitys ko ohjausjärjestelmälle. Nousuohjauksen vaikutus helikopterin asemaan saattaa olla korkeuden tai nousun/laskun kanssa tekemisissä ja yleensä onkin, mutta suoranaisesti ohjausjärjestelmällä säädellään pääroottorin lapojen lapakulmia pyörintätasoon nähden ja sitä kautta lapojen kohtauskulmia ilmavirtaan nähden. Kohtauskulma taas vaikuttaa pääroottorin ottamaan tehoon, joka muuttuu nostovoimaksi. Minä kutsuisin ko ohjausjärjestelmää sen toiminnan todellisella nimellä, "Pääroottorin lapojen kohtauskulman ohjausjärjestelmä", mutta en sen paremmin halua ehdottaa jo vakiintuneen ja lyhyemmän ilmaisumuodon, nousuohjausjärjestelmä, hylkäämistä.

Nostamalla ohjaajan istuimen vasemmalla puolella sijaitsevaa noususauvaa ala‑asennosta ylöspäin ohjaaja välittää pääroottorille roottorin lapojen kohtauskulmaa suurentavan ohjauskomennon. Samaan aikaan järjestelmän muut osat viestivät moottorille, joko vakiokierrossäätimen kautta tai ns. kampalaitteen välityksellä, että roottorin lapojen kohtauskulma on kasvanut ja tarvitaan lisää moottoritehoa, jotta pääroottorin pyörintänopeus säilyisi.

Pääroottorin lapojen kohtauskulman kasvattaminen lisää nostovoimaa ja jollakin tietyillä helikopterin lentoonlähtöpainon ja kohtauskulman sekä pyörintänopeuden arvoilla helikopteri nousee leijuntaan. Vaakalentoa lennettäessä lentonopeutta voidaan kasvattaa nostamalla noususauvaa ylemmäksi, jolloin pääroottori ottaa enemmän tehoa moottorilta, nostaa helikopteria enemmän ja jotta helikopteri ei noususi ohjaaja kallistaa roottoritasoa enemmän eteenpäin. Bell X‑15 kokeilukone on oiva esimerkki siitä, miten käy jos roottoreita kallistetaan tarpeeksi eteenpäin. Roottoreiden varassa roikkuvasta ilma-aluksesta saadaan lentokone, jossa leijuttavat roottorit muuttuvatkin eteenpäin vieviksi roottoreiksi, Bell X‑15 "Tilt rotor"‑koneessa lyhyet siivet aikaansaavat riittävän nostovoiman silloin kun roottorit ovat kallistettuna potkuriasentoon eivätkä aikaansaa nostovoimaa.

Pyrstöroottorin ohjaus

Pyrstöroottorin ohjausjärjestelmä on oma itsenäinen järjestelmänsä. Pyrstöroottorin ohjaus on kevyissä helikoptereissa toteutettu täysin mekaanisesti. Koska pyrstöroottori vaatii melko vähän ohjausvoimaa ja ohjaajalla on mahdollisuudet jalkapolkimia käyttäessään ylittää moninkertaisesti pyrstöroottorin tarvitsema ohjausvoima on tehostuksen käyttö puhtaasti mukavuuskysymys. Yleensä tehostuksella hävitetään ohjaustuntumaa ja niin käy myös helikoptereiden hydraulisesti tehostetuissa pyrstöroottorin ohjausjärjestelmissä.

Ohjaajan jalkatilassa sijaitsevat polkimet ovat sijoitetut ikäänkuin samalle keinuvivulle, sen eri päihin. Ohjaajan painaessa jompaa kumpaa poljinta viereinen poljin nousee vastaavan matkan ylöspäin. Ohjausliike tapahtuu päinvastaiseen suuntaan kuin esim. mäkiauton etuakselista jaloilla ohjattaessa, eli helikopteri kääntyy siihen suuntaan minkä puoleista poljinta painetaan. Tämä on normaali ilmailukäytäntö niin lentokoneissa kuin helikoptereissakin ja voidaan katsoa standardiksi, vaikka osa helikoptereidenkin ohjaimista ja järjestelmistä toimiikin toisistaan poiketen, riippuen valmistusmaasta.

Pyrstöroottorin ohjausta tarvitaan paitsi normaalin lennon "sivuperäsimenä" erityisesti pienillä nopeuksilla lennettäessä sekä leijunnassa. Pienikin noususauvan asennon muutos aikaansaa muuttuvan tehontarpeen pääroottorille. Pääroottori aiheuttaa pyöriessään vastusta ja sen pyörittämisestä aiheutuva vastavoima tulee kohdistaa johonkin. Ilman pyrstöroottoria helikopterin runko pyörisi ympäri niin nopeasti, että sen aiheuttama vastus olisi samansuuruinen pääroottorin lapojen aiheuttaman vastuksen kanssa. Pyrstöroottorilla aikaansaadaan riittävä, säädettävä työntövoima, jolla voidaan kumota pääroottorin pyörittämisen aiheuttama reaktiovoima.

Pyrstöroottorilla ei ole mitään tekemistä helikopterin eteenpäin lentämisen kanssa. Kaikki helikopteria eteenpäin vievät voimat muodostuvat pääroottorilla. Pyrstöroottori kylläkin työntää helikopteria sivulle ja siksi leijuva helikopteri ja sen roottoritaso ovat hieman kallellaan.

Pyrstöroottorin lapakulmien muutos ei kuulu automaattisen tehokompensoinnin piiriin, joten lapakulmien muutos vaikuttaa aina pääroottorin pyörintänopeuteen ja siten myös kokonaisnostovoimaan. (Koskee vain mekaanisia pyörintänopeussäätimiä.)

Ohjausjärjestelmä tarvitsee erityistä valvontaa välysten, ja vaurioiden löytämiseksi ennen kuin niistä kehittyy vaaraa lentoturvallisuudelle.

HELIKOPTERIN RUNKO

   

Rakennekokonaisuus

Runko on helikopterissa usein vaikeasti määriteltävä rakennekokonaisuus, ainakin jos haluaa yleistää erillaiset runkorakenteet. Rakenteiden yksityiskohtainen käsittely taas vaatisi tyyppikohtaista tutkiskelua. Tästä syystä koko kirjan sisällön ajan pysyttelen rakenteiden yleisissä piirteissä nimeten sopivissa kohdin tyypillisen ko. rakenteen edustajan.

Runkorakenteita on seitsemää erillaista päätyyppiä:

• Hitsattu putkikehikko
• Kuorirakenne
• Puolikuorirakenne
• Jäykistetty kuorirakenne
• Integralirakenne
• Kennorakenteet
• Kuituvahvisteiset muovirakenteet
• Hitsattu putkikehikko
• Putkikehikkorunkoa on käytetty koko helikopterin runkora­kenteeksi helikopterin alkuajoista aina 60-luvulle asti.

Putkikehikkorakenne kootaan tarkoin oikeaan päänmuotoon katkastuista cromi-molybdeeni putketista (CrMo), jotka hitsataan rakennekokonaisuudeksi. Suuremmille kuor­mituksille joutuviin kulmakohtiin hitsataan lisävahvikkeet ja kiinityskohtiin paloista hitsaamalla, takomalla tai valamalla valmistetut kiinityskorvakkeet. Rakenteen kokoaminen on käsityötä ja kun rakenne CrMo-teräksestä johtuen on vielä kohtalaisen arka ruostumiselle on tästä rakenteesta siirrytty nykyaikaisempiin ja kevyempiin rakennekokonai­suuksiin. Pieninä sarjoina tehtävissä kevythelikoptereissa on putkikehikkorunkoa kuitenkin vielä käytössä lähinnä helikopterin keskirunko-osassa.

Putkikehikkorunkoa kokoonhitsattaessa putkien sisällä oleva ilma laajenee hitsauslämmön vaikutuksesta ja ilmalle on varattava ulospääsytie, jottei sula hitsisauma joudu ylipai­neen rasittamaksi. Molempiin päihin jokaista hitsattavaa putkea porataan n. 2 mm halkaisijainen paineentasausreikä. Reikä tukitaan kappaleen jäähdyttyä ja putken sisäpuolisen korroosiosuojauksen jälkeen ns. lyöntiruuvilla. Putkikehikko pohjamaalataan sinkki-kromaatti maalilla, jonka tarkoitus on myös tiivistää paineentasausreijän tulppana olevat lyöntiruuvit ilmatiiviiksi. Pintamaalaus tehdään acryli tai uretaani pintamaa­lilla. Lyöntiruuvin irtoaminen ja kosteuden pääsy putkien sisään aiheuttamaan syöpymistä ja on kavalin vaurioitumismuoto tässä rakenteessa. Pintamaalin vauriot on korjattava välittömästi suojaavalla maalikerroksella tai tilapäisesti vaikkapa rasvalla estämään syöpymistä, joka pyrkii tunkeutumaan CrMo-putken seinämään pistemäisinä piikkeinä.

Putkikehikkorakenteen tarkastuksessa on kiinitettävä huo­miota erityisesti kiinityskorvakkeiden kuntoon, useiden suuremmille kuormille joutuvien putkien liittymäkohtiin (ovat yleensä myös kiinityspisteitä), ja suorien putkenosien mahdollisiin nurjahduksiin tai kolhiintumisiin.

Kuorirakenne

Kuorirakennetta on kahta eri astetta kuorirakenne ja puolikuorirakenne.

Varsinainen kuorirakenne "Monoque", on kuorilevystä ja kiinityskaarista koottu yleensä lieriön tai kartion muotoinen rungon osa. Kuorilevy ottaa vastaan kaikki ko rungonosaan kohdistuvat kuormituk­set. Rakenteessa saattaa esiintyä lommahduksia estäviä muotokaaria, mutta aina kuorilevy kuljettaa kaikki voimat kiinityspisteistä toiseen.

Kuorirakenteen parhaat ominaisuudet ovat yksinkertainen, helposti tarkastettava rakenne ja helppo valmistettavuus. Kuoren on kuitenkin otettava vastaan kaikki rakenteeseen kohdistuvat kuormitukset ja kuorilevyksi joudutaan tällöin asentamaan tavallista paksumpi levy, joka lisää rakenteen painoa. Kuorirakenteella on yleensä heikohko lujuus/paino­suhde. Rakenteen muotoilu muunlaiseksi kuin pyöreäksi tai hiukan soikeaksi putkeksi heikentää rakennetta merkittä­västi. Rakennetarkastusten painopiste voidaan kohdistaa pääasiassa päätykaariin ja mahdollisiin kiinityskorvakkei­siin, jotka ovat puristamalla muotoiltuja, koneistettuja tai valamalla valmistettuja, tavallista muotokaarta tuke­vampia kaaria sekä niiden kiinitysniittauksiin. Pääty- tai kiinityskaaret on kiinitetty kuorilevyyn niittaamalla. Niittisaumat on syytä tarkastaa löystyneiden niittien löytämiseksi ja kuorilevy muodonmuutosten havait­semiseksi. Kuorirakenne on helposti vaurioituva kaarien väliin kohdistuvan pistekuormituksen lommauttaessa levyn. Rakenne on myös arka kuorilevyn raapamien (erityisesti poikittais­suuntaisten) aiheuttamalle murtumaherkkyydelle. Kennorakenteiden, "Honey comb", käyttöönoton jälkeen on kuorirakenteen merkitys muuttunut suuresti. Honey comb-materiaali mahdollistaa laajat ja melko monimutkaiset rakennekokonaisuudet ilman ainuttakaan tukikaarta.

Puolikuorirakenne

Puolikuorirakenne, "Semi-monoque", on kuten kuorirakenne, mutta kuoriraken­netta on vahvistettu pitkittäisillä muotokaarten välisillä jäy­kisteillä, jotka vastaanottavat vähäisen osan rakenteen kan­tamista voimista ollen lähinnä muotojäykisteitä kuten muotokaaretkin. Puolikuori-rakenteessa saattaa esiintyä myös pituussuuntaisia salkoja, jotka vastaanottavat kuormituksia keskitetymmin. Kuorilevyn ja muoto­kaarien tehtävänä on myös muodostaa tukikehikko pituusjäykis­teille, jotteivät ne nurjahtaisi kuormituksen aikana. Puolikuorirakenteinen rungon osa voidaan muotoilla vapaammin kuin kuorirakenne ja tällöin rakenneosa voidaan muotoilla paremmin aerody­naamiset tarpeet huomioiden.

Puolikuorirakenteen salkojen kuljettamat voimat kootaan molemmissa päissä rakennekokonaisuutta yleensä valettuihin ja niittaamalla pituusjäykisteisiin ja kuori­levyyn kiinitettyihin pääkaariin. Rakenteen tarkastus voidaan tehdä samoin periaattein kuin kuorirakenteenkin kiinittäen kuitenkin enemmän huomiota pääkaarien ja salkojen niittiliitoksiin.

Puolikuorirakenteen paras ominaisuus on rakenteen moniosaisuus. Rakenteessa voi olla joitakin vaurioituneita osia. Rakennetyyppi siirtää osan vaurioituneen osan kuormituksista jollekin toiselle rakenteen osalle ja näin rakennekokonaisuus säilyy jäykkänä.

Jäykistetty kuorirakenne

Jäykistettyihin kuorirakenteisiin voidaan luokitella useasta erimuotoiseksi koneistetusta levystä liimaamalla kootut rakennekokonaisuudet. Tällaisessa rakenteessa ei ole varsinaisesti kaaria tai salkoja, vaan rakenne jäykistetään oikeaan kohtaan liimatulla tai niitatulla tukevalla kuorilevyn osalla. Jäykistetty kyorirakenne on nykyaikaisten keskisuurten liikennelentokoneiden ja sotilaskoneiden runkorakennetyyppi.

Integraalirakenne

Integraalirakenne on muotoon koneistettua rakennetta. Integraalirakenteessa tarvittava rakenneosa muotoillaan teräksestä alumiinista tai muusta materiaalista. Lujuuslaskelmien pohjalta perusrakenneosasta koneistetaan pois kaikki tarpeeton, pienille kuormituksille jäävät rakenneosat. Tällä tavoin jäljelle jääviin rakenteen osiin voidaan keskittää suurempia kuormituksia ylittämättä rakenteen kestokykyä, mutta tarpeettoman materiaalin poistamisella säästetään usein jopa 50% - 70% painosta.

Kennorakenteet

Kennolevyrakenne muodostuu nimensä mukaan kennosta, jonka molemmin puolin on liimattu levy. Kuorilevy ottaa vastaan sekä puristus, että veto­kuormitukset ja kennolevy, kuorilevyjen välissä, säilyttää kuorilevyt muuttumattomalla etäisyydellä toisistaan. Rakenne on yleensä paksuhko, mutta erittäin kevyt ja oikein suun­nitelluilla kiinityksillä kokonaisuutena myös vahva. Kuorilevyn väliin voidaan laittaa usean mallisia kennoja, mutta helikoptereissa yleisin kennomalli on hunajakenno, "Honey comb".

Hunajakennorakenne antaa suurenakin rakennekokonaisuutena suuren jäykkyyden ja hyvän lujuus/paino suhteen. Kuorile­vyjen ohuus tekee tästä rakenteesta heikon pistekuorma vastaan ja aiheuttaa päänvaivaa keskelle kennorakennetta kiinityksiä suunnittelevalle insinöörille. Yleisin kiini­tysmenetelmä on ns. "Insert". Kiinitysinsertille avataan reikä kiinityspuolen kuorilevyyn. Kennostoa poistetaan reilusti enemmän kuin kiinitysinsertti vaatisi aina vas­takkaisen puolen kuorilevyyn saakka. Syntynyt kolo täytetään rakenneliimalla ja insertti painetaan reikään. Liiman kuivuttua insertti on kiinittynyt sekä kiinityspuolen, että vastakkaisen puolen kuorilevyyn raken­neliimalla, joka myös sitoo kennojen aukileikatut reunat.

Kuituvahvisteiset muovirakenteet (Composite)

Lasikuitu, kevlar ja hiilikuidut, jotka sidotaan eboxy-, polyester-tai muilla hartseilla ovat nykyaikaisessa heli­kopterin rakennuksessa vallanneet laajan jalansijan ja materiaalituntemuksen vielä parantuessa "Composite" rakenteet tulevat vielä yleistymään. Brut Rutanin suunnittelema, maapallon ympäri ilman välilaskua lentänyt Challenger on hyvä esimerkki composiittirakenteiden mahdollisuuksista kevyiden ja lujien rakenteiden suunnittelussa.

Composite rakenteet voidaan muotoilla mahdollisimman tarkoituksen mukaisiksi niin aerodynaamisesti kuin rakenteellisestikkin. Kuituvahvisteiset muovit ovat yleensä helppoja korjata, mutta niiden pahimpia vihollisia ovat aika, auringon valo, lämpö, kosteus, jäätyminen ja iskut. Huomatkaa siis, että vaikka composite-rakenteet ovat kevyitä ja vahvoja niitä on sattava käsitellä oikein.

Composite-rakenteet ovat aina suojattu maalilla. Maalilla on kolme tehtävää. Ensiksikin se suojaa muovia auringon ultraviolettisäteilyltä, joka haurastaa muovia. Toiseksi maalin väri, joka on yleensä valkea tai ainakin vaalea, heijastaa lämpösäteilyä pois estäen auringonvalon kuumentamasta muovia liikaa. Kolmantana maali muodostaa muovin pinnalle suojakelmun, joka estää kosteuden tunkeutumisen kuitujen pintaa pitkin muovin sisälle, jossa se jäätyessään halkoo muovia.

Composite-rakenteen kuntoon on erittäin vaikea määritellä luotettavasti. Tästä syystä rakenteen pinnan suojaukseen on kiinitettävä erityistä huomiota ja kaikki maalipinnan rikkovat vauriot on korjattava ensitilassa.

Yleinen käsitys on myös se, että compositerakenne kestää hyvin iskuja muuttamatta muotoaan. Tämä onkin oikein, jos verrataan samanlaisen iskun aiheuttamia vaurioita ohuiin alumiiniranteisiin. Iskun kestävyys johtuu kuitenkin siitä, että compositerakenne palautuu alumiinia paremmin ennalleen. Molemmat rakenteet vaurioituvat, compositerakenteessa tätä vauriota ei vain voi havaita muodonmuutoksesta. Jos koe tehdään suojamaalaamattomalla compositerakenteella voidaan vaurio havaita rakenteen muuttumisena vaaleaksi vauriokohdalta. Näissä kohdin kuidut ovat katkeilleet liian suuren venytyksen johdosta ja/tai muovisideaine on halkeillut. Compositerakenteen muovi palautuu vaurion jälkeen entiseen muotoonsa, mutta vetolujuuden kannalta tärkeät kuidut ovat vaurioituneet, eikä säröytynyt muoviaineskaan kestä enää samaa puristusta kuin ehjä. Vaurioitunut rakenneosa altistuu myös kosteuden aiheuttamille vaurioille vauriokohtaan syntyneiden mikroskooppisten maalihalkeamien päästäessä kosteuden compositerakenteen vaurioihin.

Helikopterissa ovat edelläesitetyt rakenteet sulassa sovussa keskenään ja monesti tarkan rakennetyypin määritteleminen kullekin rungon osalle on mahdotonta. Tällaista rakennetyyppiä kutsutaankin nimellä sekarakenne. Sekarakenteessa on erityisesti kiinnitettävä huomiota erillaisten rakennetyyppien liitoskohtiin.

Ohjaamo-/matkustamo-osa

Ohjaamon/matkustamon tarkoitus on tarjota matkustajille/ohjaajalle tarkoituksenmukaiset, lämpöiset, vedottomat ja turvalliset istuinvöillä varustetut istuinpaikkatilat. Ohjaajan tarpeita varten ohjaamo on rakennettava siten, että se tarjoaa riittävän laajan näkösektorin turvallista operointia varten. Helikopterin pystysuorasta leskeutumistavasta johtuen on aina parempi mitä laajempi näkösektori eteen/alas voidaan ohjaajalle järjestää. Mitä enemmän helikopterilla operoidaan vaikeista maasto-olosuhteista sitä merkittävämmäksi alaspäin suuntautuvan näkökentän laajuus muodostuu. Ohjaamon rakenteet täytyy tehdä myös siten, että ohjaimille, mittareille ja radiolaitteille löytyy riittävän tukevat ja tarkoituksen mukaiset kiinityspaikat.

Mittarit tulee sijoittaa siten, että tärkeimmät lennolla tarvittavat mittarit ovat parhaiten näkökentässä ja muut mittarit ryhmiteltynä mitattavan kohteen mukaan mielekkäiksi kokonaisuuksiksi. Ohjaamon rakenteilla ja vausteilla on suuri merkitys helikopterin turvallisuutta tarkasteltaessa ja nykyään turvallisuusnäkökohtiin kiinitetään entistä enemmän huomiota.

Rakenteeseen on yleensä tehty ns. sulakkeita suojaamaan ohjaajia ja matkustajia onnettomuustilanteissa. Sulakkeilla tarkoitan sellaisia iskuja vaimentavia rakenteita, joilla voidaan absorboida osa törmäysenergiaa ja näin pienentää törmäyksestä aiheutuvia G­-voimia. Rakenne kyllä vaurioituu, vääntyy tai murtuu, mutta se suojaa henkilövahingoilta. Laskutelineet mm. mitoitetaan siten, että G-voimien kasvaessa lähelle ihmisen sietorajan maksimia rakenteet alkavat taipua ja sitovat näin energiaa. Vastaavanlaisia rakennemitoituksia käytetään myös istuimien ja jstuinten kiinityspisteiden tai ns. istuinlaatikoiden suunnittelussa.

Helikopterin rakenteet suojaavatkin matkustajia ja ohjaajaa onnettomuustilanteissa melko hyvin. Johtuen kevythelikoptereiden ahtaista sisätiloista ovat onnettomuustilanteissa päävammat melko todennäköisiä. Kypärän käyttö lennolla vähentää vammautumisvaaraa, joka voi johtua pään iskeytymisestä ohjaamotilan rakenteisiin tai särkyneen ikkunamuovin terävän reunan viillosta.

Ohjaamon ikkunat

Helikopterin ohjaamon ikkunat ovat yleensä muovia. Etuikkunoina käytetään puhallettuja tai muotin päälle vedettyjä akryl-muovi-ikkunoita, jotka ovat kiinitetyt rakenteeseen joko muovin läpi ruuveilla tai niiteillä tai sitten niittaamalla kiinitettyjen listojen väliin tiivistenauhojen kanssa. Muovin läpi kiinitettäessä akryl-muovin reunaan on kiinitetty kiinityslista, joka on pehmeämpää ja sitkeämpää muovilaatua. Sivuikkunoina kääytetään usein polykarbonaattimuovia. joka on helpommin naarmuuntuvaa ja optisesti huonompaa kuin akryl.

Kaikkien ohjaamoikkunoiden huollossa on noudatettava huolellisuutta, jotta ikkunoiden optinen virheettömyys säilyisi.

Ikkunoiden puhdistus

1) Huuhdo ikkunat puhtaalla lämpimällä vedellä joko ruiskuttamalla vesi ikkunaalle pienellä paineella tai heittämällä ikkunalle runsaampi määrä vettä kerrallaan. Tämän toimenpiteen tarkoitus on poistaa ikkunoista kaikki sellainen pöly, joka ei ole kiinittynyt muovipintaan.

2) Lisää veteen pesuainetta, joka ei saa sisältää vesilasia (harmaannuttaa ikkunat) eikä muita voimakkaita kemikaaleja. Väärä pesuaine säröyttää muovi-ikkunat tuhansille pienille hiushalkeamille ja harmauttaa ikkunan. Kysy helikopterin huoltajalta oikean pesuaineen nimi, jollet ole siitä varma.

3) Käytä runsaasti pesuainevettä ja pyyhi ikkunat pehmeällä rätillä ylhäältä alas yhdensuuntaisin vedoin.

4) Kuivaa ikkunat säämiskällä edelleen yhdensuuntaisin vedoin. Yhdensuuntaiset puhdistusliikkeet estävät kaarevien raapamien muodostumisen ikkunan pintaan. Kaarevat raapamat muodostavat vastavaloon lennettäessä lähes läpinäkemättömän heijasuksen ikkunapintoihin.

5) Tarvittaessa käytä muovi-ikkunoiden puhdistukseen ja kiilloitukseen soveltuvia kiilloitusaineita (esim. Plex Polish No 1. 2. ja 3.) poistaaksesi harmauden ja pienet pintanaarmut.

6) Tarvittaessa käsittele ikkunat staattista sähköä poistavilla kemikaaleilla.

Hyvällä menestyksellä on myös kokeiltu ikkunoiden vahaamista värittömällä vahalla. Vahauksen ehdoton etu on siinä, että se täyttää pienet ikkunapinnassa olevat naarmut ja parantaa näin ikkunan läpinäkyvyyttä etenkin vastavalossa. Toiseksi, hyvin vahattuun ikkunaan pintaan pienet vesipisarat eivät kiinity vaan pienikin ilmavirta tai jo pisaran oma paino valuttaa veden pois. Suurella nopeudella lennettäessä vesipisarat virtaavat aina pois lasista, mutta leijunnassa tai erittäin huonossa säässä "ryömittäessä" on näkyvyys huonoimmillaan lasiin kerääntyvästä vedestä johtuen. Vahattu lasi pysyy kirkkaana. Helikopterivalmistajat eivät erityisesti suosittele ikkunoiden vahaamista, mutta yli 10 vuotta käytössä olleena menetelmänä se on tuottanut pelkästään positiivisia tuloksia. (Jotkut vahatyypit aiheuttavat muovipinnalle pieniä optisia virheitä, appelsiinipintaa, kunnes ne pestään pois.)

Voimalaitetila

Voimalaitetila on aina oltava eristettynä matkustamo/ohjaamotilasta niinsanotulla tuliseinällä, joka mahdollisen moottoripalon sattuessa suojaa matkustajia sen ajan, että helikopterilla päästään laskuun ja matkustajat voivat poistua turvallisesti helikopterista. Tuliseinän ja siihen liittyvien tukirakenteiden materiaalina on duralumiinia paremmin kuumuutta kestävä ruostumaton teräslevy.

Voimalaitetilan hallitsevin osa on tietysti itse voimalaite, moottori. Moottori kiinittyy runkoon useinmiten teräksisen, putkesta hitsatun moottoripukin välityksellä. Mäntämoottorihelikoptereissa, joissa keskirunko on hitsaamalla koottua putkikehikkoa moottoripukki on yleensä valmistettu lähes -huomaamattomaksi osaksi runkokehikkoa. Moottoritilassa sijaitsevat usein myös useimmat polttoainejärjestelmän laitteet kuten polttoaine suodattimet, polttoainepumput, polttoainesäätimet tai kaasutin jne.

Moottoritilasta ohjaajan on huomioitava lukuisia pikkuasioita jokaisen tarkastuksen yhteydessä. Ko helikopterityypin lentokäsikirjan liitteenä oleva "Ennen lentoa tarkastus" ja/tai päivätarkastuslista antavat yksityiskohtaiset ohjeet pakollisista tarkastuksista. Yleissilmäyksellä moottoritilaan voit kuitenkin aina tarkastaa, ovatko paikat kunnossa. Helpoimmin huomattavia ovat öljy tai polttoainevuodot. Moottoritilassa esiintyy myös paljon värähtelyjä, joten kaikki mikä on moottoritilassa voi hankautua. Hankaumat syntyvät paikkoihin, missä kunnolla tukemattomat putket, letkut, kaapelit, ohjaustangot tai vaijerit voivat koskettaa toisiinsa. Hankauskohta erittää yleensä mustaa tahnamaista ainetta ympärilleen.

Sähköjohtimien liitosten huono kunto on usein aiheuttanut lennon keskeytymisen. Moottoritilassa olevien johtojen liitokset ovat erityisen arkoja häiriöille, sillä moottoritilassa oleva öljy liukastuttaa liitokset ja aiheuttaa liitosten löystymisen. moottoriin kiinittyvien laitteiden värinä tärisyttää myös johtoja, jotka murtuvat helposti kaapelikengän tyvestä. Tarkasta siis yleissilmäystä tehdessäsi, ettei sähköjohtojen liitokset ole epätavallisesti vääntyneitä tai "roikkuvia". Tällä tavalla voit myös vähentää mahdollisten ja häiriöiden "sydämmentykytysten" määrää lennolla.

Pyrstörunko

Pyrstörunkoa ei kukaan helikopterin valmistaha haluaisi laittaa helikopteriinsa, mutta se on välttämätön niin kauan kuin tavallinen yhden pääroottorin mekaanisesti pyöritetty roottorijärjestelmä on käytössä. Pyrstörunko on välttämätön, jotta pääroottorin aiheuttama vääntömomentti voidaan kumota riittävän pitkän vipuvarren päässä olevalla pyrstöroottorilla. Helikopterin lentäessä eteenpäin pyrstörunkoa tarvitaan myös lentoa vakauttavien korkeus- ja sivuvakaajien sijoituspaikkana. Pyrstörunkoja on tehty melkein kaikkia mahdollisisa rakennetyyppejä, vanhimpien hitsatuista putkirunkorakenteista nykyaikaisiin kuorirakenteisiin.

Pyrstörungon takapäähän sijoitettu prstövaihteisto tarvitsee noin 10% pääroottorin ottamasta tehosta ja näinollen pyrstöroottorille täytyy johtaa melkoinen teho voimansiirtoakselia käyttäen. Pyrstöroottorin ohjausta varten pyrstörunkoon on sijoitettu myös ohjausjärjestelmän laitteita, joko vaijereita tai työntötankoja sekä valaistuksen ja varoitusjärjestelmän sähköjohtoja.

Pyrstörunko on korkeasti kuormitettu osa ja kaikki pyrstörungon alueella olevat vauriot on tarkastettava mekaanikon toimesta ovatko ne ns vähäisiä vaurioita, korjattavia vaurioita vai hylkäämisen aiheuttavia vaurioita. Muista siis kun käsittelet maasto-olosuhteissa tikarappuja, tynnyreitä tms, etteivät ne pääse kaatumaan pyrstörunkoa vasten. Katso myös lentokäsikirjasta ohjeet kuinka helikopteri ja pää- sekä pyrstöroottori tulisi sitoa, jotta et vahingoita väärällä sidontatavalla pyrstöpuomia.

LASKUTELINEET

   

Laskutelineiden tehtävät

Kaksilapainen helikopteri on helikopterin laskutelineiden suunnittelijan mielikohde, sillä pääroottorin ominaisuudet ovat sellaiset, ettei laskutelineiltä vaadita helikopterin kannat­tamisen lisäksi mitään erikoisominaisuuksia. Toinen asia sitten on, jos helikopteri on kolme-tai useampilapainen.

Kolme- tai useampilapaisen helikopterin laskutelineet ovat aikanaan tuottaneet melkoista päänvaivaa suunnittelijoille ns. maaresonanssi-ilmiöstä johtuen. Pääroottori, joka on täysin nivelöityä tyyppiä voi joutua maaresonansiin jos sen pyörintäakselia tönäistään roottorin pyörintätason suunnassa. Vetoakseli voi tönäistä ja vetäistä liikkeen suunnassa olevia lapoja (parillinen lapojen lukumäärä) tai lapaa (pariton lapojen lukumäärä) jolloin selvästi vetoakselin liikkeen suunnasta sivussa olevt lavat jäävät liikkeestä jälkeen asettaen roottorin dynaamisen massameskiöaseman pois vetoakselin keskilinjalta. Yleensä tällainen tilanne on seurauksena helikopterin maakosketuksesta normaalia suuremmalla vajoamisnopeudella, pienellä sivuttaisnopeudella ja jalasten eriaikaisesta kosketuksesta. Vetoakselin keskilinjalta syrjään siirtynyt dynaaminen massakeskiö keikauttaa runkoa sivuttain, pyörimisliikkeen edistyessä, ja aikaansaa alkuperäisen jalaskosketuksen aiheuttaman vetoakselin liikkeen jatkumisen, joka taas puolestaan aikaansaa vastakkaisen puolen laskutelineen iskeytymisen maahan ja tämä taas vetoakselin siirtymän pois roottorin dynaamisesta massakeskiöstä vastakkaiselle puolelle entistä enemmän. Tilanne on vaikea hallita ja siitä selviää parhaiten nostamalla helikoterin takaisin ilmaan.

Ilmiön kehittymistä voidaan estää usealla tavalla, mutta laskutelineissä huomioitava maaresonanssin ehkäisy hoidetaan laskutelineiden vaimennuksella. Useimmat monilapaisten helikoptereiden laskutelineet ovat neste/kaasusylintereillä vaimennetut. Kaikista vaimennetuista laskutelineistä ei voi sanoa, että ne olisivat jousitetut.

Erillaiset laskutelinerakenteet

1) Jalaslaskuteline

Jalasputkiteline on yleisin ja monikäyttöisin laskuteline­tyyppi. Jalasputket ja ristiputket ovat dural-putkea (ris­tiputket joskus teräsputkia) ja liitetty toi­siinsa kulma­kappaleilla.

Kaksilapaisella pääroottorilla varustetussa helikopterissa telineet kiinittyvät helikopterin pohjassa oleviin lasku­teline­korvakkeisiin muutamaa poikkeusta lu­kuunottamatta kovalla, joustamattomalla liitoksella. Las­kutelineiden taaempi ristiputki kantaa suurimman osan helikopterin painosta. Jalaslaskuteli­neisiin kohdistuvan kuormituksen keskikohta voidaan nähdä helpoimmin katsomalla missä koh­dassa jalasputkea sijaitsevat siirtopyörien kor­vakkeet. Korvakkeet sijoitetaan laskutelinei­siin siten, että heli­kopteria voidaan siirrettä maassa kahden pyörän tai pyörä­parin varassa.

2) Jalaslevikkeet

Jalastelineessä käytetään usein maasto­kelpoisuuden parantamiseksi ns. suksia, joilla levi­tetään ennenkaikkea jalastelineen takapäätä jottei se suuremman kuor­mituksen vuoksi painuisi pehmeään maahan tai lumeen ja aiheut­taisi pyrstöroottorin vaurioitumista pyrs­törungon painuessa liian alas.

3) Pyörälaskuteline

Pyorälaskuteline on nykyaikaisessa helikopterissa yleistyvä varuste. Helikoptereiden lentonopeuksien kasvaessa rungon ja oheislaitteiden ilmanvastuksella on yhä suurempi merkitys ja niinpä nopeat liikematkustuskäyttöön suunnitellut helikopterit ovatkin usein varustetut sisäänvedettävillä laskutelineillä.

Pyörälaskutelineestä on toinenkin merkittävä hyöty, helikopterin siirreltävyys maassa. Helikopteria tulisi aina säilyttää mieluiten kuivassa ja lämpöisessä hallissa, mutta vähintään sääsuojassa. Jalastelineellä varustetun helikopterin siirto tällaiseen säilytyspaikkaan vaatii joko erilliset siirtopyörät, tai lavetin, jolle helikopteri lasketaan suoraan lennon päätteeksi. Kolmanneksi viosi vielä mainita hyödyn, jonka merkitys kasvaa helikopterin lentoonlähtöpainon kasvaessa. Lentoonlähdössä raskas helikopteri aikaansaa melkoisen ilmavirran ja tällaiset puhallukset ovat suomessakin aiheuttaneet joitakin onnettomuuksia.

Pyörälaskutelineellä varustettu helikopteri voi rullata ennen leijuntaan nousua pienen nostovoiman kuljettamana, pyörät maassa, turvalliselle etäisyydelle halleista, ihmisistä ja muista ilma-aluksista. Haittapuoleksi voisi mainita heikohkon maastokelpoisuuden, jollei pyöriä sitten korvata tai täydennetä lisävarusteena saatavilla "suksilla".

4) Kellukelaskuteline

Kellukelaskutelineitä on kahta päätyyppiä. Toisessa helikopteri makaa kellukkeiden päällä myös maanpinnalla seisoessaan ja toisessa helikopterin paino on kokonaan normaalien laskutelineiden päällä maassa seisottaessa ja vain vedessä alareunastaan jalasputkiin kiinitetyt kellukkeet kannattava helikopterin painoa.

Helikopteri, jonka paino lepää kellukkeiden varassa ei välitä laskualustaansa esim. roottorijärjestelmän aiheuttamia värähtelyjä, koska ilmatäytteiset kellukkeet toimivat erinomaisina joustimina. Toisaalta tällaiset kellukkeet vaurioituuvat helpommin johtuen kellukepussin suorasta kosketuksesta laskualustaan. Risu, terävä kivi tai rautalanka saavat helposti aikaan reijän, jonka korjaaminen kenttäoloissakin käy kuitenkin suhteellisen vaivattomasti.

Kellukeratkaisu, jossa kovat laskutelineputket kannattavat helikopteria, on osoittautunut vähemmän herkäksi vaurioitumaan, mutta toisaalta ne eivät sovellu yhtä hyvin esim. laskeutumiseen paksuun, pehmeään lumeen tai erikoistöihin, kuten tarkat mittaustyöt meren jäältä.

Siltä varalta, että kellukkeet vaurioituvat osittain ne on valmistettu yleensä lohkoista, joista jokainen on oma ilmasäiliönsä. Minkään yksittäisen kellukelohkon vaurioituminen ei vielä saa aiheuttaa helikopterin kaatumista vedessä, edellyttäen tietenkin kohtuullista aallokkoa ja oikeaa kuormausta.

5) Hätälaskutelineet

Hätälaskutelineet ovat yhdistelmälaskutelineitä, joilla voidaan operoida kuten normaalaeilla jalaslaskutelineillä, mutta jos esim. moottorihäiriöstä johtuen joudutaan tekemään hätälasku veteen, voidaan hätäkellukkeet laukaista auki typen paineella ja suorittaa normaali kellukkeille laskeutuminen veteen.

Hätäkellukkeen suurinpana haittana on paino. Ne lisäävät painoa 40kg:sta ylöspäin, typistä ja helikopterin kokoluokasta riippuen jopa 140kg asti.

Kellukkeet vaativat paljon huoltoa, niissä on kalliita, kalenteriajan mukaan vaihdettavia komponentteja ja niiden hankintahintakin on kovin korkea. Kaikesta huolimatta niitä käytetään useissa helikoptereissa myös suomessa, eikä ole kovin viisasta lähteä helikopterilla ylittämään suurta vesialuetta ilman kellukevarustusta, - eikä se ole sallittuakaan.

Hätäkellukkeet täytetään paineastioihin varastoidun typen paineella. Typpi saadaan laukaistua ohjaanjan sauvassa olevasta kytkimestä, tai joissakin helikoptereissa jopa automaattisesti, mikäli moottorin sammumisen varoitusjärjestelmä tunnistaa moottorin toimintahäiriön lennolla.

Typpipulloissa on n. 3000 PSI (210kg/cm2) paine. Paine ohjataan sähköisen solenoidiventtiilin, putkiston ja suuntaisventtiilin kautta jokaiseen kellukekammioon. Jos jokin kammio täyttyy liikaa, purkautuu ylimääräinen paine ulos ylipaineventtiilistä. Typpipullojen suuresta paineesta johtuen ei niitä saa irroittaa tai asentaa muut kuin paineastioiden käsittelyyn koulutetut henkilöt.

Typpipullojen täytös on kertakäyttöinen eikä kerran laukaistua kellukkeiden täyttöä voi keskeyttää. Jokaisen kellukkeiden täytän jälkeen ne on uudelleenpakattava ja typpipullot on vaihdettava tai täytettävä.

ROOTTORIT

   

Pääroottorin lavathan eivät kestä staattisissa olosuhteissa (roottori ei pyöri) helikopterin nostamista pääroottorin lavoista aivan lavan tyveä lukuunottamatta, mutta lennolla roottorin pyöriessä ne kestävät moninkertaisesti helikopterin painon. Teeppä koe ja selvitä itsellesi roottorirakenteen kestävyyden salaisuus.

Roottorit jaetaan kolmeen eri ryhmään:

• täysin nivelöidyt
• puolinivelöidyt
• jäykät

Pääroottorin navan osia ovat:

• Napakappale
• Lepatuslaakerointi
• Sulkalaakerointi
• Heiluntalaakerointi
• Pääroottorin lavat
• Laakerointi

Täysin nivelöity roottori on vanhin toimiva konstruktio. Siinä jokainen lapa pääsee liikkumaan kolmeen eri suuntaan normaalin pyörimisliikkeen lisäksi, tietysti.

1. Sulkalaakeri

Sulkaliike on pääroottorin lavan kohtauskulman muuttamiseksi tehty liike. Lavan etureunaa käännetään ylöspäin kohtauskulman kasvattamiseksi. Kohtauskulman kasvaessa pääroottorin ottama teho suurenee ja pääroottori muodostaa enemmän nostovoimaa kuin pienellä kohtasuskulmalla. Sulkaliike on kaikissa helikoptereiden pääroottoreissa. Sulkaliikettä tarvitaan myös helikopterin suuntaohjaukseen, sillä pääroottorin pyörintätason kallistelu tapahtuu suurentamalla lavan kohtauskulmaa roottorin kierroksen toisella puoliskolla ja pienentämällä toisella.

2. Lepatusliike

Lepatusliike on seuraavaksi yleisin roottorin navan nivelöinneistä. Lepatusliike sallii pääroottorin lavan nousta ja laskea napaan kiinittyvän saranapisteen säteellä.

Lepatusliikettä tarvitaan, paitsi erinopeudella kulkevien pääroottorin lapojen epäsymmetrisen nostovoiman tasaamiseen, myös pääroottorin lapoihin kohdistuvan taivutuskuormituksen pienentämiseen.

Eteenpäin lennettäessä eri nopeuksilla kulkevat lavat aiheuttavat epätasaisen nostovoiman ja se puolestaan aiheuttaisi runkoon jumputtavaa menoa tai helikopterin kaatumiseen, jollei tämä liike pääsisi tapahtumaan lepatusnivelestä. Mitä vähemmän lapoja ja mitä pienempi roottorin pyörintänopeus on sitä suurempi lepatusliike on tarpeen sallia. Saranoitu lavan tyvi mahdollistaa pääroottorin lavan kaareutumisen juuri sillä tavoin kuin keskipakoisvoiman aiheuttama vetojännitys ja lavan profiilin muodostama nostovoima määräävät.

Kaksilapaisessa roottorissa lepatusnivel on yleensä järjestetty keskelle roottoria siten, että roottori pääsee keinumaan yhden laakeroinnin varassa. Tällöin molemmat lavat ovat kiinitettynä yhteiseen napakappaleeseen. Tässä järjestelyssä on se etu, että ensinkin säästetään kuluvien ja yleensä painoa lisäävien laakerointien lukumäärää ja toiseksi tällä järjestelyllä saadaan roottorin dynaaminen nostovoima- ja massakeskiö sijoittumaan aina roottorin vetoakselin jatkeelle riippumatta roottorin pyörintätasosta. Järjestelyä kutsutaan "Under Slinging", alle ripustus.

Joissakin helikoptereissa kuten Agusta/Bell 206 on roottorin yksinkertaiseteusta nivelöinnistä johtuvat lepatusheilahdukset johdettu roottorin vetoakseliin ja päävaihteistoon. Pääväihteisto on laakeroitu ja vaimennettu poikittain liikkuvaksi. Liike tapahtuu helikopterin massakeskiön ympäri.

3. Heiluntalaakeri

Heiluntalaakeri on pääroottorin navan nivelistä kolmas ja sitä tarvitaan useampi kuin kaksilapaisessa pääroottorijärjestelmässä. (Heiluntaliikettä kutsutaan myös vastusliikkeeksi.)

Useampi kuin kaksilapaisessa roottorissa tarvitaan heiluntalaakerointi samasta syystä kuin kaksilapaisessa pääroottorissa on "Under Slinging". Useampilapaisen pääroottorin pyörintätason kallistuessa siirtyy dynaaminen pyörintäkeskiö pois pääroottorin vetoakselin jatkeelta. Lavat jäisivät epätasapainoasemaan lavan muuttuvasta kulmanopeudesta johtuen ja aiheuttaisivat voimakkaan epäbalanssiravistuksen helikopteriin. Lapojen liikkuminen heiluntanivelestä pyörintätason suunnassa mahdollistaa lapojen siirtymään tasapainoasemaan.

Nykyaikainen helikopterin pääroottori on harvoin laakeroitu perinteisillä kuula tai rullalaakereilla. Pääroottorin napakonstruktioita katsottaessa on usein hyvin vaikea keksiä kuinka navan laakerointi on järjestetty. Yleistyvät niveltyypit ovat elastomerinen laakerointi ja joustavat rakenneosat.

Pääroottorin säädöt

Pääroottori on massiivinen aerodynaamisesti aktiivi kompomentti, jonka pyörintänopeus on yleensä < 400 RPM suuruusluokkaa. Jokaiseen roottorin lapaan vaikuttaa keskipakoisvoima, joka on noin:

       Helikopterin massa * 20
      ────────────────────────── = Lavan keskipakoisvoima
          Lapojen lukumäärä

Jos tällainen roottori ei ole tasapainossa tai yksi sen lavoista kulkee eri rataa muiden lapojen kanssa on helikopterin lento varsin tärisevää ja epämiellyttävää.

Pääroottorin säädöistä tärkeimmät ovat:

1. Lavan jänteen suuntainen tasapaino (aeroelastinen).

2. Lavan kokonais ja kärkimassa.

3. Lapojen peruskohtauskulma.

4. Lavan peruslinjaus roottorin napaan nähden.

5. Roottorin tasapaino.

6. Roottorin lapojen kulku-ura maassa, leijunnassa ja eteenpäin lennossa.

Edellämainittujen säätöjen tekeminen helikopteriin on tarkkuutta ja erittäin hyvää asiantuntemusta vaativaa puuhaa, jonka saa suorittaa vain ilmailuhallituksen kelpuuttama ko tyyppikelpuutuksen omaava lupakirjamekaanikko tai raskaammissa helikoptereissa vain korjaamo-organisaatiossa säätöihin perehtyneet henkilöt tarkastajan valvonnassa. (Katso ilmailumääräystä AIR M4-1.)

Tarkastelkaamme nyt jokaista edellä esitettyä pääroottorin säätöä hiukan lähemmin.

Massatasapainoitus

Kaikkien ilma-alusten ohjainpintojen ja profiilien on oltava staattisesti balanssoituja siten, ettei profiili joudu aerodynaamisten voimien vaikutuksesta epästabiliin tilaan. Epästabili tila aiheuttaa normaalista poikkeavan liikkeen syntymisen ja sen jatkumisen aina vain suurentuvana virheliikkeenä. Yleensä tällainen "Flutter"-ilmiö ei korjaannu itsestään, vaan aiheuttaa ko. osan hajoamisen lennon aikana. Pääroottorin lavan joutuminen flutteriin aiheuttaa melko varmasti helikopterin tuhoutumisen tapahtuipa ilmiö sitten maassa tai lennolla ollessa.

Massatasapainoitusta varten pääroottorin lapa asetetaan erityiseen balanssointilaitteeseen, jolla voidaan todeta massakeskiöasema. Massakeskiöaseman etupuolelle asetetaan sopiva määrä painoja, jotta profiilin suuntaan siirtyvä massakeskipiste saadaan asettumaan kokeellisesti todetun aerodynaamisen nostovoimakeskiön etupuolelle. Tällainen lavan massatasapainoitus, "Aeroelastinen tasapainoitus", tekee profiilista stabilin ja aiheuttaa sen, että nopea aerodynaaminen nostovoiman suureneminen kääntää lapaa massakeskipisteen ympäri pienenevän kohtauskulman suuntaan, kun taas epästabilissa profiilissa tilanne on päinvastainen. Yleisimmin helikoptereissa käytettyn symmetrisen profiilin NACA 0012 nostovoimakeskiön asema tunnetaan yleisesti, mutta siitä huolimatta ei pääroottorin lapojen staattista balanssia saa mennä säätämään kenttäolosuhteissa. Säädön saa suorittaa vain valmistajatehdas tai heidän valtuuttama korjaamo.

Virheellinen lavan jänteen suuntainen balanssointi aiheuttaa pääroottorin lavoille toisistaan poikkeavia lentotratoja ja ne ilmenevät erityisesti tiukkaan vedetyissä kaarroissa, jolloin väärin painotettu (tai esimerkiksi etureunastaan muita lapoja enemmän kulunut) lapa pyrkkii nousemaan muita ylemmäksi, jos etureuna on kevyt ja muita alemmaksi, jos etureuna on liian painava. Yleensä tällaiselle lavalle ei ole olemassa kentällä suoritettavaan korjaukseen tarkoitettua ohjetta ja valmistajan ohje kehottaa vaihtamaan lavan sekä toimittamaan virheellisen lavan valmistajatehtaalle säätön tai korjaukseen.

Lavan massa

Eri-ikäisen pääroottorin lavan yhteensovittaminen muiden pääroottorin lapojen kanssa saattaa joskus tuottaa vaukeuksia, sillä lavat saattavat olla eri painoisia kulumisesta johtuen ja niiden mekaaniset ja aerodynamiset ominaisuudet ovat saattaneet muuttua käytön aikana. Helikopterissa asennettuna oleva puinen lapa saattaa olla kosteampi kuin varastosta otettu uusi ja kuiva lapa. Tällaisia eroja varten pääroottorin lapoja vaihdettaessa kannattaa tehdä muutama tarkistuspunnitus, jotta vältyttäisiin tarpeettomilta koelennoilta ja niiden aikana suoritettavilta aikaa vieviltä säätötoimenpiteiltä.

Lavan kokonaispainon tarkastus voidaan tehdä normaalilla punnitusmenetelmällä. Kevyen helikopterin lapojen painoero voi olla 50-100 g luokkaa ja ne voidaan vielä tasapainoittaa asennuksen jälkeen toisiinsa sopiviksi. Kärkipaino sitävastoin on paljon kriittisempi. Täsmälleen samalla menetelmällä punnittaessa eri lapojen kärkimassojen erot eivät saisi ylittää 5 g rajaa. Helikopterityypistä riippuen on jopa 20 - 25 g kärkipainojen erot mahdollista kompensoida dynaamisen balanssoinnin aikana lisäämällä vastaava määrä painoja tasapainoituspainoille varattuun paikkaan.

Kaikkia lapatyyppejä ei voida kärkipainottaa tarkoituksellisesti toisiinsa sopiviksi, mutta useampilapaisessa roottorissa kannattaa aina etsiä toisiinsa parhaiten sopivat parit ja asettaa ne vastakkaisille puolille roottorin napaa. Viisilapaisessa roottorissa eripainoisten lapojen sijoittelu vaatii jo hieman kokemusta ja vähän onneakin.

Lavan peruslinjaus

Pääroottorin lapojen on sijaittava tarkalleen oikeassa asemassa toisiinsa nähden, mutta myös pääroottorin napaan nähden. Kaksilapaisen roottorin lapojen linjaus on tarkinta puuhaa, sillä mikäli lavat eivät ole tarkalleen navan pyörintäkeskiön vastakkaisilla puolilla on pääroottori epäbälanssissa. Vaikka linjauksen tekeekin kaikkien taiteen sääntöjen ja valmistajan ohjeiden mukaan ei kaksilapainen roottori aina ole tarkalleen tasapainossa poikittain. Tämä johtuu esimerkiksi lapojen sisäisistä massakeskiöeroista, lapojen etureunan kulumisesta jne. Geometrisilla mittauksilla suoritettu linjaus täydennetään koekäytön aikana suoritettavalla tasapainoituksella. Mittaustuloksen mukaan lapojen linjaukseen tehdään tarvittavat muutokset tai roottorin napaan lisätään tasapainoituspainoja korjaamaan epätasapainoasema. Tasapainoitus tehdään kuitenkin aina vasta sen jälkeen kun pääroottorin lavat on säädetty pyörimään tarkalleen samalla kulku-uralla.

Lapojen asento sulkalaakerilinjaan nähden on myös tärkeä. Liian edessä oleva lapa "haukkaa" ja liian takana oleva lapa on "raskas".

Lavan peruskohtauskulma

Peruskohtauskulman säätö suoritetaan lähinnä siksi, että roottorin turvallinen autorotaatiopyörintänopeus on taattu ensimmäisellä koelennolla ja tietenkin, että ohjaimet lähinnä nousuohjaus toimii oikealla liikealueella.

Peruskulmat säädetään yleensä pääroottorin lavan tyven kohtauskulmana pääroottorin navan yläpintaan nähden. Kohtauskulman vertailumittaus suoritetaan vesivaalla ja siihen liitetyllä astekulmamittarilla. Asetettava asteluku ei välttämättä ole missään tekemisissä pääroottorin lavan kohtauskulman kanssa vaan se saattaa olla ainoastaan suhdeluku pääroottorin navan ja -lavan kiinityskorvakkeen väliseksi kulmaksi.

Lapojen kulku-ura

Pääroottorin lapojen on kuljettava tarkalleen samaa kulku-uraa, jotta vältetään pääroottorin napaan kohdistuvat vääränsuuntaiset keskipakoisvoimat, jotka sitten pyrkivät heiluttamaan mastoa ja sitäkautta koko helikopteria.

Riippuen helikopterin roottorirakenteesta uranajomenetelmiä on monenlaisia. Seuraavassa yleiset ohjeet uranajoon:

1. Lapojen peruskulmat ja peruslinjaus tulee olla säädetty valmistajan ohjeiden mukaan.

2. Helikopterin roottorin lavat on säädettävä pyörimään samassa kulku-urassa roottorin pyöriessä tyhjäkäynti pyörintänopeudella. Tämä säätö takaa, että roottorin lavat ovat tarkkaan samassa aerodynaamisessa kohtauskulmassa ennen kuin keskipakoisvoimat ja lapojen dynaaminen kiertymä on päässyt vaikuttamaan. Säätö suoritetaan pääroottorin lapojen kulmansäätötankojen pituutta säätämällä. Jotta autorotaatiopyörintänopeutta ei pienennettäisi suoritetaan säätö aina varmuudenvuoksi lapakulmia pienentävään suuntaan, siis ylempänä olevaa lapaa säädetään alemmaksi. Tätä säätöä ei tehdä kaikissa helikoptereiden roottorityypeissä.

3. Roottorin lapojen kulku-ura säädetään pääroottorin normaalilla lentopyörintänopeudella. Toiset roottorityypit säädetään ns minimikulmalla, eli noususauva täysin alhaalla ja toiset roottorityypit helikopterin ollessa leijunnassa. Tällä säädöllä säädetään roottorin lapojen kulku-ura helikopterin leijuntatilaa varten. Lapojen trimmausmahdollisuuksista riippuen säädöt suoritetaan joko pääroottorin lapojen kulmansäätötangoista (niissä roottoreissa, joissa ei tehdä toimenpidettä 2 esim. Agusta 206) tai pääroottorin lapojen jättöreunassa olevista trimmilaipoista tarkoin määritellyltä alueelta (monilapaisissa roottorirakenteissa kuten MDHC 500-sarjan helikoptereissa).

4. Roottorin lapojen kulku-ura säädetään lennolla eri nopeusalueilla. Säätöön käytetään aina lapojen jättöreunoissa olevia trimmilaippoja. Varsinkin lennolla ja 5 - 6-lapaisessa helikopterissa on lapojen kulku-uran säätö mahdotonta suorittaa ilman sähköistä mittalaitetta. Yleisin mittalaite on "Strobex" eli sähköisesti ohjattu Xenon lamppu, jonka erittäin nopea valovälähdys näyttää pysäyttävän kaikki lavat siistiin riviin helikopterin etupuolelle. Epätasainen kulku-ura merkataan muistiin ja lennon jälkeen tehdään tarvittavat korjaukset lapojen jättöreunan trimmilaippaa taivuttamalla.

5. Pääroottorin uran tulee olla hyvin säädetty, ennen kuin tasapainoitusta voidaan säätää. Pääroottorin huono ura antaa virheellisen lukeman tasapainoituslaitteeseen eikä roottori ole tasapainossa kunnollisen uran säädön jälkeenkään. Tasapaijoitus säädetään sähköisen tasapainoituslaitteen avulla yleensä helikopterin ollessa leijunnassa. Leijuntatilanteessa roottori, vaihteiston kiinitykset ja runko ovat siinä tilassa, joissa ne lennollakin ovat ja mittaus antaa näinollen tarkimman mahdollisen tasapainoitustuloksen.

Kaikkien roottoriin kohdistuvien säätötoimenpiteiden jälkeen roottorin autorotaatiopyörintänopeus on tarkastettava. Mekaanisella ohjauksella varustetuissa roottoreissa on myös noususauvan kuormitus tarkastettava, sillä sekä lapojen kulmansäätötankojen, että trimmilaippojen säädöt vaikuttavat nousuohjauksen kuormitukseen.

Pyrstöroottori

Pyrstöroottoria tarvitaan pääroottorin aiheuttaman vääntömomentin kumoamiseen ja helikopterin suuntaohjaukseen. Pyrstöroottori tarvitsee noin 10% pääroottorin ottamasta tehosta.

Pyrstöroottoreissa käytetään yleensä pääroottorin rakenteista poikkeavia rakenneratkaisuja pyrstöroottorin pienemmästä koosta ja sen erillaisesta toimintatavasta johtuen. Pyrstöroottorissa ei muuteta tarkoituksellisesti roottorin pyörintätäsoa roottorin akseliin nähden, mutta roottoritason kääntyminen on kuitenkin sallittava ja automaattinen 90O pyörintätason palautuminen on varmistettva. Pyrstöroottori toimii hyvin paljon siten kuin lentokoneen säädettävällä lapakulmalla varustettu potkuri. Helikopterin painon säästö on eräs tärkeä suunnittelunäkökohta ja niinpä varsinkin pitkän vipuvarren päässä oleva pyrstöroottori ja sen vaihteisto, sekä kiinitysrakenteet on saatava mahdollisimman kevyiksi. Jotta rakenne saadaan kevyeksi on jokaiseen yksittäiseen osaan kohdistuvat kuormitukset saatava minimoiduiksi. Pyrstöroottorirakenteessa erityisesti hyrrävoimien ja roottorin lapojen erillaisesta ilman kohtausnopeudesta johtuvan väännön eli lepatuksen eliminointi on erittäin tärkeä.

Hyrrävoimiahan muodostuu jokaiseen pyörivään kappaleeseen, jos sen pyörintätasoa muutetaan pyörimisliikkeen aikana. Lepatusliike taas muodostuu ilmavirtaa vastaan ja ilmavirran suuntaan liikkuvan lavan erillaisesta työntövoimasta. Ilmavirran kohtaavan lavan tulee kääntyä pienemmälle kohtauskulmalle kuin ilmavirrassa hitaammin liikkuvan jos roottorin akselille kohdistuva voima halutaan pitää akselin suuntaisena. Ilman lepatusliikettä akseliin kohdistuisi suuri vääntö sekä hyrrävoimista että lapojen erillaisesta työntövoimasta johtuen. Pyörivän roottorin pyörintätason kallistelun näkee helposti tuulisella säällä pyrstöroottoria seurattaessa helikopterin ollessa maassa. Jokainen roottorin sivusta tuleva tuulenpuuska saa roottorin pyörintätason muuttumaan havaittavasti. Heti puuskan loputtua roottori palaa automaattisesti 90o:n pyörintätasoon.

Pyrstöroottorissa lepatusliike on laakeroitu ns 45O:n pultilla. Roottorin pyörintätason muuttuessa mistä syystä tahansa muuttuu lapojen kohtauskulma automattisesti siten, että roottori pyrkii palauttamaan normaalin pyörintätasonsa.

Sulkalaakerointi on tarpeen pyrstöroottorissa, jotta pyrstöroottorin työntövoimaa voidaan säätää helikopterin ohjaamiseksi. Sulkalaakerointeja on monenlaisia. Alla on esitetty periaatteellinen rakenne ja eräs parkaaksi osoittautunut laakerointiratkaisu.

Pyrstöroottorin navan lepatuslaakerointina on yleensä käytetty kartiorulla- tai neulalaakereita, mutta nykyinen suuntaus myös pyrstöroottorin laakeroinneissa on kulkemassa elastisten kumipakkalaakerointien suuntaan. Elastisia kumipakkalaakereita käytetään myös lapojen sulkalaakerointiin. Vanhimmissa pyrstöroottorirakenteissa sulkalaakerointi on järjestetty kartiorullalaakereilla. Seuraava kehitysvaihe toi mukaan teräslevy-ja lankapakat sekä neulalaakeroinnin. Levy- tai lankapakka vastaanottaa keskipakoisvoimat ja neulalaakerointi huolehti kitkattomasta lapakulmien muuttumisesta. Yhtenäinen, poikkileikkaukseltaan ristin mallinen tankokin on ollut mukana eräässä kehitysvaiheessa korvaamassa lanka- tai levypakkaa. Myös pelkät teflonlaakerirenkaat ovat toimineet sulkalaakerin tehtävässä ja ovat käytössä vielä tämän päivän helikoptereissakin.

OHJAUSJÄRJESTELMÄ

   

Ohjainmekanismi sijoittuu yleensä aina ohjaajan istuimen alle, josta pistää esiin kaksi sauvaa, suuntaohjaussauva ohjaajan polvien väliin, eteen ja korkeusohjaussauva ohjaajan vasemmalle puolelle. Polkimet pyrstöroottorin ohjaamiseksi sijoitetaan luonnollisille paikoille ohjaajan jalkojen kohdalle ja usein vielä siten, että tärkeä alaspäin suuntautuva näkökenttä alkaa jo polkimien kohdalta ja jatkuu siitä melko yhtenäisenä aina ohjaajan pään yläpuolelle saakka. Ohjaimet vaativat tukevat kiinityspisteet helikopterin rakenteisiin ja niiden tulee olla sijoitettu siten, että kaikkiin laakereihin, kulmavipuihin ja työntötankoihin päästään käsiksi tarkastuksia ja huoltotöitä varten.

Päroottorin ohjausjärjestelmä muodostuu kahdesta tavallaan erillisestä järjestelmästä, suuntaohjaus ja nousuohjaus. Koska molemmat järjestelmät ohjaavat samaa laitetta, pääroottoria, järjestelmät yhdistyvät jossakin kohdassa siten, että molemmat ohjaimet ohjaavat loppujenlopuksi pääroottoria. Helikopterin kehityshistorian aikana ohjainjärjestelmät ovat olleet varsin monenlaiset. Mitään selvää ohjausjärjestelmän standardimallia ei vieläkään voida sanoa olevan. Monenlaisia rakenneratkaisuja löytyy erityisesti sekoitusvivuston sijoituspaikan suhteen.

Seuraa allaolevasta kuvasta molempia järjestelmiä ja koeta ymmärtää vivuston toiminta.

Pääroottorin suuntaohjaus

Pääroottorin suuntaohjauksen tehtävänä on kallistaa pääroottorin pyörintätasoa siihen suuntaan mihin ohjaaja siirtää ohjaussauvaa. Tuskin yhdessäkään helikopterissa tämä järjestelmä on täysin mekaaninen vaan siihen liittyy vähintäin sähköinen trimmi tai kitkalaite. Kehittyneemmissä versioissa on sitten jo mukana hydraulisia vaimentimia, hydraulitehostimia, sähköisiä asennon tunnistimia jne.

Pääroottorin suuntaohjausjärjestelmä säätää pääroottorin lapojen lapakulmia roottoritason eripuolilla siten, että sillä ei ole vaikutusta roottorin kokonaisnostovoimaan. Roottorin aerodynamiikasta johtuen roottorin pyörintätaso saavuttaa suurimman korkeutensa 90^o lavan suurimman positiivisen kohtauskulman asetuksen jälkeen. Tämä vaikeahko määritys tarkoittaa sitä, että siellä missä pyörintätason muutosta tapahtuu täytyy lavalla olla myös kohtauskulmaa pyörintätason muutoksen suuntaan ja missä pyörintätaso ei muutu tulee lavan kohtauskulman olla nolla.

Roottorin pyörintätason kallistus

Ajattele roottorin lapaa siimaohjattuna lentokoneena, jonka tulee lentää tarkoin pyöreätä ympyrää ja olla ympyrän eteläisellä reunalla 10 metriä alempana kuin pohjoisella reunalla. Tällöin lennättäjä ympyrän keskipisteessä on kuten helikopterin masto, akseli, johon pääroottori kiinnittyy ja siiman päässä oleva lentokone on kuten yksi roottorin lapa. Samalla voi kuvitella missä kohdassa lentokoneen lentämää ympyrää lavan kärjen täytyy nousta, missä lentää vaakasuoraan ja missä laskeutua alaspäin, jotta lentorata säilyy kallistettuna. Tämä ajatusmalli selittää myös sen miksi helikopterin pääroottoria ohjataan tavallaan 90^o liian aikaisin.

Tätä ilmiötä selitetään usein hyrrävoimilla, mutta sillä ei ole muuta yhteistä tämän asia kanssa kuin se, että massaa häirittäessä massan suunnan muutos on suurin siellä missä poikkeutusvoima on suurin ja massan liike hyrrässä tasaantuu 90 astetta häirintäpisteen jälkeen, josta massa alkaa palautumaan taas takaisin sille kulku-uralle mitä hyrrän massa liikkuu.

Tämä kaikki tapahtuu helikopterin roottorin lavassa kuitenkin pääosin aerodynaamisten voimien ohjaamana, kuten siimaohjattu lennokkin lentäessään tekee. Roottorin lavan kulku-uraa voidaan kyllä poikkeuttaa aerodynaamisesti esimerkiksi roottorin tasapainoittamisen ja pyörintäuran tasaamiseksi, jopa yhden roottorin roottorin pyörähdyksen aikanakin, mutta tämä ei ole kovin yleistä. Roottorin lavat pyörisivät kyllä hyrrävoimienkin avulla samalla tavalla ilman aerodynaamista ohjausta, mutta käytännössä lapoja ohjataan täysin aerodynaamisten voimien avulla. Lapoihin vaikuttaa myös suuri keskipakoisvoima ja tämä sama voima pitää siimaohjatun lennokin siimat kireällä koneen lentäessä kehää.

Kun helikopteri lähtee liikkeelle etelän suuntaan on roottoritasoa kallistettava etelään päin. Amerikkalaisten helikoptereiden roottori pyörii yleensä vastapäivään, tällöin on roottorin lavan (eli siimaohjatun lentokoneen) noustava itäisellä reunalla jotta roottorin lapa on korkeimmillaan pohjoisessa ja laskeuduttava jälleen läntisellä reunalla, jotta se on taas matalimmillaan etelässä.

Samasta syystä myötäpäivään pyörivää roottoria kallistettaessa etelään on roottorin lapakulmia pienennettävä itäisellä reunalla ja suurennettava läntisellä reunalla, mutta etelässä (alimmillaan) ja pohjoisessa (korkeimmillaan) lapakulmat saavat olla neutraalissa. Siis roottorin lapakulmat ovat pienimmillään 90^o ennen kuin roottorin pyörintätaso saavuttaa alimman pisteensä ja suurimmillaan 90^o ennen kuin roottori saavuttaa korkeimman pyörintätason pisteensä. Korkeimmassa ja matalimmassa pyörintätason pisteessä lavoilla on neutraali lapakulma.

Suuntaohjausjärjestelmässä tällainen 90^o:n vaihesiirto on otettava jotenkin huomioon. Helpoimmin kyseisen järjestelyn ymmärtää kaksilapaisen roottorirakenteen toiminnasta, jossa pääroottorinlapojen kulmansäätökorvakkeet hoitavat tämän 90^o:n vaihesiirron ja ohjauslevy saa kallistua samaan suuntaan kuin pääroottorikin.

Useampilapaisissa roottorirakenteissa ei pääroottorin lapojen kulmansäätökorvakkeita voida asettaa 90^o:n kulmaan lapaan nähden, sillä toinen lapa on esteenä. Tällöin ainoaksi ratkaisuksi jääkin kääntää ohjauslevyn kallistumiskulmaa niin paljon roottorin pyörimissuuntaan päin kuin kulmansäätökorvakkeen laakerin ja lavan sulkaliikkeen akselilinjan välinen kulma jää puuttumaan 90^o:n kulmasta. Kaikissa helikoptereissa siis päärppttorin ohjauslevy ei kallistu eteen/taakse, vaikka pääroottorin pyörintätaso niin tekeekin.

Ohjaussauva/-järjestelmä

Itse ohjausjärjestelmä alkaa ohjaamossa, ohjaajan polvien välissä olevasta ohjaussauvasta. Ohjaussauvojen sijoituksia on näinä päivinä nähty muitakin, kuten Robinsson R22:ssa, jossa sauva on koneen keskellä vierekkäin istuvien ohjaajan ja matkustajan välissä. Ohjaussauva kaartuu ohjaajan oikean jalan yli ja varsinainen ohjaussauvan kädensija sijaitsee samassa kohdassa kuin muissakin helikoptereissa. Uusimmat taisteluhelikopterit pyritään myös varustamaan sivussa sijaitsevalla, ranneliikkeellä ohjattavalla, "mini"-ohjaussauvalla. Ohjaussauvalta ohjausliike välitetään yleensä työntötankoja pitkin sekoitusvivustolle, joka toimii kiinteän kulmavivun tukipisteen tavoin niin kauan kuin nousuohjausvipua ei liikuteta. Sekotusvivustolta ohjausliike johdetaan rekenteesta riippuen joko hydrauliservojen toimintaa ohjaaville venttiileille "Pilot valve", tai suoraan pääroottorin ohjauslevylle.

Pääroottorin ohjauslevy on joko pallopinnalle tai joka suuntaan kääntyvälle murrosnivelelle kiinitetty laakeri, jonka sisäkehän asento ja kallisteluliike on lukittu helikopterin runkoon ja ohjausjärjestelmään ja ulompi kehä pyörii pääroottorin mukana. Suuntaohjausliikettä varten ohjauslevy kallistelee ohjaussauvalta tulevien ohjausliikkeiden mukaan. Ohjauslevyn toinen reuna nousee ja toinen laskee. Ohjauslevyn ulompi laakerikehä on lukittu pääroottorin vetoakseliin tai suoraan pääroottorin napaan saksivivun välityksellä. Saksivipu sallii ohjauslevyn kallistelun joka suuntaan sekä ohjauslevyn nousemisen ja laskeutumisen, mutta ei salli ohjauslevyn ulomman osan pyörähtää pääroottoriin nähden. Kallisteltaessa ohjauslevyä ohjaussauvalla seuraa ohjauslevyn ulkokehä ohjauslevyn sisäkehää ja säätää pääroottorin lapakulmat ohjaajan haluamaan asentoon. Lapakulma muuttuu tasaisesti koko roottorin kierroksen ajan ohjauslevyn ohjaamana lukuunottamatta tilannetta, että ohjauslevy on täsmälleen 90o:n kulmassa pääroottorin mastoon nähden.

Suuntaohjausjärjestelmällä on vain tietty mahdollinen liikealueensa. Alueen suuruutta rajoittaa varsinkin taaksepäin rungon rakenteet. Pääroottorin pyörintätasoa ei voida kallistaa niin paljon, että pääroottorin lavan on mahdollista iskeytyä pyrstöpuomiin. Muihin suuntiin suurinta mahdollista pyörintätason kallistamista rajoittaa lähinnä ohjainjärjestelmän sallimat liikealueet ja roottorin miellyttävä pyörintä. Liian suuri pyörintätason poikkeama saa helikopterin ravistelemaan voimakkaasti ns kardaaninivelilmiön vuoksi. (Lavan kärjen kulmanopeus.)

Pienten helikoptereiden mekaanisessa suuntaohjausjärjestelmässä tarvitaan usein kitkoja tai vaimentimia estämään roottorilta ohjaussauvalle tulevat sykäykset. Kaksilapaisella roottorilla varustetussa helikopterissa sykäykset tuntuvat voimakkaasti jo pienessä lentonopeudessa, mutta monilapaisella rottorijärjestelmällä varustettu helikopteri tuntee lepatusiskut ja puuskien aiheuttamat pyörintätason muutokset vasta suuremmilla lentonopeuksilla. Ohjausjärjestelmän vaimentimet oikosulkevat roottorilta tulevat voimat runkoon estäen ohjaussauvaa liikkumasta niiden vaikutuksesta. Mikäli ohjaaja suorittaa vastaohjausliikkeen samaan aikaan kuin roottori pyrkii työntämään ohjaussauvaa esim. taaksepäin on ohjaajan kumottava ko. voima mekaanisesti omalla lihasvoimallaan, sillä silloin vaimentimet eivät ole ottamassa voimia vastaan. Vaimentimethan eivät ole tehostimia.

Suuntaohjausjärjestelmä on yleensä varustettu säädettävällä kitkalla. Ohjaaja voi säätää esim. matkalennolla ohjaimiin sellaisen kitkan, että ohjaimet eivät pyri liikkumaan itsekseen. Järjestelmästä riippuen suuntaohjauksessa voi olla joko vain yksi kitkaruuvi tai pitkittäisohjaukselle ja poikittaisohjaukselle kummallekkin omansa.

Suuremmissa helikoptereissa käytetään pääsääntöisesti hydraulista ohjaustehostusta. Ohjainliikkeet välitetään aina mekaanisesti ohjaussauvalta pääroottorille. Jossakin kohdassa, yleensä aina ohjauslevyn yhteydessä, ohjausjärjestelmässä on hydrauliset tehostimet, joten ohjaajan ei käytännössä tarvitse lihasvoimalla siirtää kuin ohjaustehostimen ohjausventtiiliä. Tehostimelle tuleva hydraulinesteen paineenergia siirtää loppua ohjausvivustoa siten ettei ohjaajan sauvaan käytännössä tule lainkaan vastavoimia suoraan roottorilta. Näissäkin ohjausjärjestelmissä on kuitenkin ohjaussauvan kitka, jotta sauva saadaan lukittua haluttuun asentoon ja sauvaan saadaan lennon ajaksi säädettyä ohjaajan miellyttäväksi kokema kitka.

Pystysuoran nousun ohjaus

Pääroottorin nousuohjaus säätää pääroottorin lapojen kohtauskulmaa, jokaiselle lavalle yhtäaikaa ja saman määrän. Suuntaohjaus ei vaikuta suoranaisesti nousuohjauksen toimintaan. Jos nousuohjauksella on asetettu kaikille pääroottorin lavoille tietty lapakulma suuntaohjaus tekee ainoastaan tarvittavat lapakulmien korjaukset eri puolilla roottoritasoa vaikuttamatta roottorin kokonaisnostovoimaan.

Nousuohjaussauva sijaitsee ohjaajan vasemmalla puolella ja sitä käytetään vasemmalla kädellä. Noususauvan kädensijaan on usein sijoitettu myös moottorin tehonsäätökahva eli kiertokaasu.

Nousuohjausjärjestelmässä pienimmän kulman rajoituksen määrää pääroottorin autorotaatiokierrosluku, joka on riippuvainen sekä roottorin lapojen kohtauskulmasta, helikopterin painosta, ilman tiheydestä ja -kosteudesta, voimansiirron pyörintävastuksesta jne.

Koelennolla autorotaatiopyörimisnopeuden riittävyys tarkastetan ja tarvittaessa säädetään vastaamaan ohjekirjassa olevan taulukon antamia ohjearvoja. Suurin lapakulma on yleensä paljon yli suurimman mahdollisen normaalitoiminnan käyttöalueen, mutta tätä suurten kohtauskulmien aluetta tarvitaan autorotaation loppuvaiheessa, jolloin helikopterin maakosketusta pyritään pehmentämään muuttamalla roottoriin varastoitunutta pyörintäenergiaa nostovoimaksi. Liike-energian muuttaminen nostovoimaksi alentaa roottorin pyörintänopeutta ja roottorin lapojen kulmia täytyy lisätä vastaavasti, jotta roottorin nostovoima säilyisi. Normaalioloissa pääroottorin lapa ei shakkaa vaikka nousuohjaus käytettäisiinkin maksimi kulmilla, mutta mikäli roottorin lavat ovat maksimi kohtauskulmalla, roottorin pyörintänopeus alenee, helikopteri vajoaa ja jos sillä vielä on eteenpäin menevää nopeutta on roottorin täydelliseen shakkaamiseen kaikki olosuhteet olemassa.

Nousuohjausjärjestelmä on mekaaninen jos suuntaohjausjärjestelmäkin on ja samaten se on hydraulisesti tehostettu mikäli suuntaohjauskin on tehostettu. Mekaanisessa nousuohjausjärjestelmässä tarvitaan yleensä jonkinlainen kevitysjousi, jotta roottorin lapojen kohtauskulman kasvun ja siitä johtuva lapojen asennon muutos ei tekisi noususauvan nostamista raskaaksi. Todellisuudessa mekaanisissa ohjausjärjestelmissä, varsinkin useampi kuin kaksilapaisella roottorilla varustetuissa helikoptereissa, voi ohjaaja tunnistaa helikopterin painon noususauvan nostoon tarvittavaa voimaa tunnustelemalla. Normaalisti helikopteria kuormattaaessa ei ohjaaja juurikaan huomaa sauvan voimien muutosta. Aivan maksimikuormaan kuormattaessa esim. ulkopuolisen kuorman kuljetuksen yhteydessä tuntuu noususauva selvästi "raskaammalta" kuin normaaliolosuhteissa. Noususauvan kuormituksen muutos johtuu kahdesta seikasta. Roottorin nostovoiman kasvaessa pääroottorin lavat ovat suuremmalla kohtauskulmalla ja jättäytyvät suuremman vastuksen vaikutuksesta taaemmaksi heiluntanivelen salliessa ko liikkeen. Toinen vaikuttava voima on lapojen staattinen balanssointi, jolla on varmistetu, ettei lapa joudu epästabiliin tilaan lennolla.

Nousuohjausjärjestelmässä on yleensä kitka, jolla noususauva voidaan lukita tiettyyn asentoon. Ohjaaja voi tarvitessaan liikuttaa noususauvaa kitkaa löysyttämättä.

Vaarallisimmillaan noususauvan säätö on silloin kuin sillä on voimakas pyrkimys odottomattomasti nousta yläspäin. Noususauvan lukituskitkasta huolimatta väärin säädetty noususauva saattaa hypähtää ylös kesken lennon esim. puuskan aiheuttaessa epätavallisia kuormituksia roottoriin. Vaikka luulisikin, että ei noususauvan nousemisesta mitään vaaraa ole päinvastoin, niin käytännössä sauvan ylöshyppääminen saattaa aiheuttaa moottorin ylikuormittumisen, rungon odottomattoman pyörähtämisen ja kun sitten sauva yritetään painaa nopeasti normaalille kohtauskulmalle joudutaan vielä helposti ylikierrostilanteeseenkin korjattaessa mahdollisesti alas valahtanutta roottorin pyörintänopeutta. Noususauvan valahtaminen alaspäin ei ole yhtä vaarallista siksi, että matalalla operoidessa ohjaaja joka tapauksessa pitää noususauvasta kiini ja lennolla sauvan putoaminen vaikkapa minimikulmille voidaan kompensoida vetämällä ohjaussauvaa taakse, jolloin ainoana seurauksena on suhteellisen vähäinen korkeuden pudotus ja jonkinmoinen nopeuden menetys.

Pyrstöroottorin ohjaus

Pyrstöroottorin ohjausjärjestelmällä säädetään pyrstöroottorin työntövoimaa. Työntövoimansäätöä tarvitaan, jotta pääroottorin pyörittämisestä johtuva, runkoa pyörittävä vääntömomentti saadaan kumotuksi. Pyrstöroottorin ohjauksella säädellään myöskin rungon suuntaa lennon eri vaiheissa ilmavirtaan ja lentosuuntaan nähden.

Pyrstöroottorin ohjaus tapahtuu jalkapolkimien avulla. Vasenta poljinta painettaessa helikopterin nokka kääntyy vasemmalle ja oikeata poljinta painettaessa oikealle. Polkimilta liike välittyy joko työntötankojen tai vaijereiden välityksellä pyrstöroottorille. Suurissa helikoptereissa myös pyrstöroottorin ohjaus on hydraulitehostettu. Pyrstöroottorin vaihteiston yhteyteen sijoitettu lapakulman muuttajamekanismi ja siinä oleva ohjauslevy välittää ohjausliikkeen pyrstöroottorin lavoille.

Polkimien etäisyys ei ole säädettävissä kaikissa helikoptereissa, mutta yleensä ohjaaja voi säätää polkimien etäisyyttä jonkin verran miellyttävän istuma-asennon saavuttamiseksi. Pyrstöroottorin ohjausmekanismissa ei tavallisesti ole myöskään sellaista kitkasäätöä, johon ohjaaja voisi vaikuttaa.

Vaijerin välityksellä toimiva ohjausjärjestelmä vaatii päivittäisen vaijereiden kunnon seurannan. Vaijerin kuntoa ei pidä koetella käsin, etteivät mahdollisesti rispaantuneet säikeet tunkeutuisi ihoon, vaan vaijeri puhdistetaan pyyhkimällä paksuhkolla nukkaantumattomalla rätillä. Mikäli rätti takertuu vaijeriin on syytä tarkastaa vaijeri huolellisesti. Jos vaijerissa esiintyy useampia katkenneita säikeitä on vaijerin lentokelpoisuus jätettävä mekaanikon arvioitavaksi. Vaijerin ja kehräpyörien puhtaanapito pidentää merkittävästi ohjausvaijerin ikää.

Pyrstöroottori on erittäin herkästi vaurioituva osa. Ohjaajan onkin pidettävä erityistä huolta siitä, että roottori ei kosketa missään vaiheessa maahan, veteen, lumeen tai risuihin. Jopa lumipallon iskeytymä ja maasta ilmavirran ilmaan lennättämä puunpala ovat aiheuttaneet pyrstöroottorin lavan vaurioitumisen ja tarkastuksessa sen hylkäämisen.

Pyrstöroottorin vaurio tai laakereiden kuluma muuttavat helposti pyrstöroottorin tasapainoitusta. Kokenut ohjaaja havaitsee pyrstöroottorin epätäsapainon ohjauspolkimien korkeataajuisesta värinästä, joka kutittaa jalkapohjia aavistuksen verran. Pahimmillaan epätasapaino aiheuttaa polkimiin niin voimakkaan tärinän, että jalkojen pitäminen polkimilla tuntuu epämiellyttävältä. Helikopterin ulkopuolelta pyrstöroottorin epätasapaino on havaittavissa paitsi tietysti asianmukaisilla mittalaitteilla niin myös korkeus- tai sivuvakaajien värinänä. Mikäli vakaajan tai pyrstökaaren kärjen ääriviivat näyttävät hämärtyvän on syytä etsittävä ensimmäisenä pyrstöroottorista.

Nykyään pyrstöroottoria korvataan usein erilaisilla puhallinjärjestelmillä. Yleensä näiden luonne on se, ettei niissä ole lepatusniveltä, vaan ne säilyttävät aina kiinteän pyörintätason akseliinsa nähden. Pyrstöpuhallin tai vastaava "Fenestrom", pyrstöroottorin tapaan toimiva puhallin, on poistanut joissakin yhdellä pääroottorilla varustetuissa helikoptereissa perinteisen pyrstöroottorin kokonaan. Mc Donnell Douglas Helicopter Company kehitti NOTAR "Non Tail Rotor"-järjestelmää, jota koelennettiin jo 1981 OH-6A helikopterissa. Siinä pyrstöroottori on korvattu rungon sisään asennetulla puhaltimella. Puhallusilma johdetaan pyrstöpuomin sisällä puomin peräosaan, josta se puhalletaan suuttimen kautta ulos. Ilmavirran reaktiovoima aiheuttaa suurimman osan vastaavan pyrstöroottorin aikaansaamasta reaktiovoimasta. Osa vääntömomenttia saadaan aikaan vuodattamalla ilmaa pyrstöpuomin alaosassa olevista vuodatussuuttimista. Vuodatusilma imee roottorin alas painaman ilmavisrtauksen kiini puomin alaosaan ja näin muutettu alaspuhallusilmavirran suunta ja antaa loppuosan tarvittavasta vääntömomentista. Matkalennolla vääntömomentti kumotaan käytännössä täysin sivuvakaajilla.

VOIMALAITTEET

   

Tässä tekstissä ei käsitellä yksityiskohtaisesti mäntämoottorin yleisiä toimintaperiaatteita. Jos et tunne lentomoottorin toimintaperiaatetta hyvin niin tutustu esimerkiksi Ammattikasvatushallituksen julkaisemaan Lentokoneenmoottorioppiin tai Lentokoneen Mäntämoottorit I ja II oppikirjoihin.

Helikopterin moottorit

Helikopterin voimalaitteen, sen teho/painosuhde ja polttoaineen kulutus litraa/kilowattitunti, ovat moottorin tärkeitä ominaisuuksia. Helikopteri on erityisen herkkä painon vaihteluille. Painava moottori jolla on suuri polttoaineen ominaiskulutus ei ole sopiva helikopteriin ja itesasiassa tehokkaan vähän polttoainetta kuluttavan moottorin puute viivytti aikanaan helikopterin kehittymistä merkittävästi.

Tämän päivän helikopterit jakaantuvat selvästi kahteen ryhmään, mäntämoottorihelikoptereihin ja turbiinimoottorihelikoptereihin. Voimalaitteen valinta on kompromissi teho/painosuhteen ja hinnan välillä. Lentokoneista tutut neljä- tai kuusisylinteriset boxermoottorit on kehitetty vahvoiksi suhteellisen kevyiksi ja toimintavarmoiksi lentokoneen menneiden historian vuosikymmenien aikana. Moottorityypin kehittelykustannukset on suurimmalta osaltaan saatu jo takaisin ja helikopterikäyttöön tarvittavat muutokset ovat suhteellisen pieniä. Mäntämoottori on jonkin verran kovemmalla kuormituksella helikopterissa kuin vastaava moottori lentokoneessa. Helikopterissa moottorista joudutaan ottamaan koko matkalennon ajan hieman enemmän tehoa kuin lentokoneessa. Teho/painosuhteen parantamiseksi useat helikopterin moottorit ovat "viritettyjä" versioita, useinmiten pyörimisnopeutta on nostettu 100 - 200 RPM, muuten samanlaisesta lentokoneen moottorista. Joihinkin moottoreihin on myös asennettu pakokaasuahdin, joka nykyään on melkein täysin syrjäyttänyt mekaaniset ahtimet.

Helikopterin moottorin on käytävä melko suurella pyörintänopeudella jatkuvasti, sillä moottorin pyörintänopeutta ei voida muuttaa tehontarpeen mukaan kuten lentokoneessa. Tarvittaessa matkalentoasetusta suurempaa tehoa voidaan lentokoneenmoottorin pyörintänopeutta nostaa suurimman tehon pyörintänopeudelle, mutta helikopterin moottorin on käytävä suurimman tehon pyörintanopeudella myös matkalentotilassa ja pienellä moottoriteholla. Moottorin, pääroottorin ja pyrstöroottorin alentunut pyörintänopeus vaikuttaa ensisijaisesti moottorin ja pyrstöroottorin tehoon.

Turbiinimoottorit ovat merkittävästi mäntämoottoria kalliimpia. Täysin varustellun turbiinimoottorin hinta on yli 250 000 mk kun mäntämoottorin saa jo paljon alle 100 000 mk. Tietenkään tehot eivät hinntaesimerkeinä olevissa moottoreissa ole samat, sillä yli 300 hp mäntämoottoreita ei juurikaan helikoptereissa esiinny, vaan ne ovat järjestään turbiinimoottoreita.

Turbiinimoottorit ovat erittäin toimintavarmoja. Turbiinimoottorin käyttöönotto siirsi lennolla tapahtuvat äkilliset moottoreiden hajoamiset käytännöllisesti katsoen historiaan. Moottorin vaurioituminen havaitaan usein varaoitsvalon syttymisestä, hetkellisestä moottorin toimintahäiriöstä, moottorista tulevasta savusta, -äänestä, epänormaaleista mittarinäyttämistä tai jostakin muusta poikkeavuudesta jo paljon ennen kuin moottori sammuu täydellisesti.

Mäntämoottorin huolto on merkittävästi työläänpää kuin turbiinimoottorin, mutta edullisempi hankintahinta ja turbiinimoottoria pienempi polttoaineenkulutus, polttoaineen hintahaitasta huolimatta, ovat taloudellisuustekijöitä, jotka puoltavat edelleen mäntämoottorin asentamista pieniin helikoptereihin.

Mäntämoottorit

Helikoptereiden mäntämoottorit voidaan jakaa kahteen pääryhmään, ahdettuihin ja ahtamattomiin moottoreihin. Toisen jakoperustan voisi määritellä kampiakselin asennussuunnan mukaan, pysty kampiakselilla ja vaaka kampiakselilla. Uudemmat helikopterit ovat pääosin vaakakampiakselisella moottorilla varustettuja. Turboahdetut moottorit taasen ovat harvinaisia.

Ilma-aluksien moottorit ovat yleensä ilmajäähdytettyjä, niin myös helikoptereissa. Vasta näinä päivinä on Porshe kehitellyt nestejäähdytteisen suhteellisen korkeakierroksisen lentomoottorin, joka on asennettuna mm. Mooney lentokoneessa.

Voisipa sanoa, että lähes poikkeuksetta suurempitehoiset lentomoottorit ovat nykyään rakenteeltaan ns. BOXER-tyyppisiä eli vastakkaissylinterisiä mäntämoottoreita. Helikopteriin tällainen mottorin rakenne sopii melko hyvin olipa moottori sijoitettu kampiakseli vaakaan tai pystyyn.

Helikopterin mäntämoottorit ovat nelitahtisia, matalakierroksisia, pitkäiskuisia ja matalapuristussuhteisia otto-moottoreita. Esimerkkiarvoiksi olen valinnut kaksi moottorityyppiä toinen isotilavuuksinen, kuusisylinterinen vanhahko moottorityyppi ja toinen tänäpäivänäkin maailman suosituimmassa koulutushelikopterissa käytössä oleva nelisylintertinen moottori.

Oleellisin ero lentomoottorin ja maamoottoreiden välillä on sytytysjärjestelmissä. Lentomoottoreissa on magneettotoiminen kaksoissytytysjärjestelmä. Molemmat järjestelmät toimivat toisistaan riippumatta. Magneettoja, johtosarjoja ja sytytystulppia on kaikkia kahdet. Magneettojen toimintaa ohjataan magneetto kytkimellä tai -avaimella, jossa on asennot "OFF" = molemmat pois, "L" = vasen päällä, "R" = oikea päällä, "B" = molemmat päällä ja mahdollisesti myös "START". Moottori toimii kummallakin magneetolla erikseen, mutta moottorista saadaan parempi teho jos molemmat sytytysjärjestelmät ovat käytössä. Näin onkin normaalisti aina moottorin käydessä lukuunottamatta magneettojen kokeilua, jolloin varmistutaan molempien magneettojen itsenäisestä ja häiriöttömästä toiminnasta.

Toinen maamoottoreista vieras moottorin hallintalaite on seossäädin. Lentomoottorit sammutetaan aina sulkemalla polttoainevirtaus seossäätimellä. Eräissä moottoreissa seossäätimellä voidaan ja saadaan säätää polttoainevirtausta myös lennolla. Tällaisissa moottoreissa, joiden kaasuttimessa ei ole korkeuskorjainta ja lämpötilakorjainta, joudutaan polttoainevirtausta säätämään ilma-aluksen noustessa ilman tiheyden alenemisesta johtuen. Helikoptereiden kaasutin- ja ruiskutusmoottoreissa on yleensä automaattinen korkeus- ja lämpötilakorjain eikä seossäädintä saa säätää lennon aikana. Seossäädin on aina täysin rikkaalla.

Lentomoottoreissa on yleensä hydrauliset venttiilin välyksenpoistajat. Moottorin ollessa sammutettuna pidemmän ajan avoimena oleva venttiili kuormittaa hydraulista venttiilin välyksenpoistajaa venttiiliä sulkevan jousen voiman verran. Paineen alainen öljy vuotaa pikkuhiljaa välyksenpoistajasta ulos. Seuraavan käynnistyksen aikana moottorista saattaa kuulua selvä venttiilin naputusääni. Jos ääni katoaa noin 15 sek. sisällä öljynpaineiden saavutettua normaalin tyhjäkäyntiarvon ei tällainen venttiilin välysnakutus ole varsinainen vika. Kyseisen venttiilin perusvälys on vain suurehko, ehkäpä toleranssialueen maksimirajalla. Normaalin operoinnin aikana hydraulinen välyksenpoistaja kuitenkin huolehtii venttiilin aukaisujärjestelmän välyksettömästä toiminnasta.

Useat helikopterin moottorit käynnistetään vapaana (moottori ei ole kytkettynä voimansiirtoon käynnistyksen aikana). Vapaana käynnistyksestä johtuen moottori ryntää helposti ylikierroksille heti kun sytytys tapahtuu. Erään helikopterin moottorin normaali lentopyörimisnopeus on 3200 RPM ja käynnistyksen yhteydessä sallittu suurin pyörimisnopeus ennen roottorin kytkemistä on 2000 RPM. Tämä rajoitus ei varsinaisesti johdu moottorista itsestään vaan voimansiirron osien värähtelyalttiudesta. Jotkin voimansiirron osat pyörivät moottorin mukana siitä huolimatta, että roottorit ovat irti kytkettyjä. Lentomoottorin käynnistys yleensäkin on melko erillaista kuin auton moottorin käynnistys ja käynnistysvaiheen aikana ohjaajan on noudatettava tarkoin lentokäsikirjassa annettuja ohjeita.

Esimerkki käynnistystapahtumasta:

1)	Kytke päävirta, "BATT ON".
2)	Tarkasta: 	Mittareiden normaalit näytöt.
                        Polttoainemäärä.
3)	Totea, ettei tankkaavia ilma-aluksia ole lähistöllä ja
	että helikopterin ympäristö on vapaa pyöriville roottoreille.
4)	Avaa polttoainehana, jos suljettu.
5)	Vedä seossäädin laihalle.
6)	Käynnistä sähköinen polttoainepumppu ja totea polttoaineen paineen nousu.
7)	Ryypytä seossäätimellä 0 - 7 sek riippuen moottorin ja ulkoilman lämpötilasta.
8)	Avaa kiertokaasua "hiukan" tyhjäkäynniltä.
9)	Pyöritä moottoria käynnistinmoottorilla vähintäin kaksi kierrosta. 
        Magneetot "OFF", seos laihalla.
10)	Käännä magneettokytkin "BOTH"-asentoon.
11)	Moottorin käynnistyttyä vapauta käynnistyspainike.
12)	Työnnä seossäädintä hitaasti rikkaalle tarkkaillen
	koko ajan moottorin pyörintänopeutta ja käyntiääntä.
13)	Tarkasta ja säädä tarvittaessa moottorin tyhjäkäynti.
14)	Tarkasta moottorin öljynpaine, polttoaineen paine ja ahtopaine.
15)	Nyt se sitten käy tyhjäkäyntiä.

Eri helikoptereissa on erillaiset käynnistystavat. Tutustu ja noudata aina ko helikopterin lentokäsikirjan ohjeita.

Ahtaminen

Ilmanpaine alenee lentokorkeuden kasvaessa. Mitä pienempi ilmanpaine sitä vähemmän happea virtaa sylinteriin imutahdin aikana. Mitä vähemmän happea sitä vähemmän tehoa.

Jotta lentomoottori ei menettäisi tehoa lentokorkeuden kasvaessa on joihinkin lentomoottoreihin asennettu ahdin.

Ahtimia on kahta päätyyppiä:

1) Turboahdin

2) Mekaaninen ahdin

Turboahdin

Turboahdin saa tehonsa moottorista purkautuvista pakokaasuista. Ottomoottoriperiaatteella toimivasta mäntämoottorista purkautuu pakoputkiston kautta n. 40% poltetun polttoaineen energiasisällöstä. Tällä pakoputkessa energialla saadaan turboahtimen turbiinipyörä pyörimaan. Mitä suurempi teho moottorista otetaan sitä enemmän pakokaasuenergiaa on käytettävissä turbiinin pyörittämiseen. Turbiini on kytketty akselilla yleensä keskipakoisahtimeen, joka pumppaa ilmaa imukanavaan ennen kaasuläppää.

Suurilla moottoritehoilla turboahtimen ahtopaine noususi tarpeettoman- ja jopa liiankin suureksi, joten sitä täytyy rajoittaa. Ahtopaineen automaattinen säätö on järjestetty siten, että ennen turbiinia pakokanavassa on ns. hukkaportti, jonka säätöläppää kaytetään imukanavaan ahdetun ilman paineella. Imukanavan paineen noustessa raja-arvoon aukeaa hukkaportti ja päästää osan pakokaasuja purkautumaan turbiinin ohi pakoputkeen. turbiinin läpi virtaava kaasuvirtaus pienenee eikä turbiini jaksa enää nostaa ahtimen pyörintänopeutta, jolloin ahtimen tuottaman paineen nousu tasaantuu.

Turboahdin on erityisen sovelias ilmailukäyttöön, sillä se ei ota tehoa moottorista vaan moottorista poistuvasta pakokaasusta, joka muutoin virtaisi hyödyttömänä ulos pakoputkesta. Turboahdin ei vastaa kovin nopeasti tehopyyntöihin siksi, että ensin tarvitaan ahtopainetta, jotta saadaan lisää pakokaasuvirtausta, joka voi luovuttaa lisää energiaa turbiinille, jotta se voisi pyörittää ahdinta riittävästi tuottamaan lisää ahtopainetta. Lentokoneessa tai helikopterissa tämä hitaus ei kuitenkaan ole kovin merkityksellinen.

Turboahtimella varustetun moottorin käytössä ja erityisesti sammutuksessa on huolellisesti noudatettava valmistajan ohjeita, jotta turboahdin ei vaurioituisi ylikuumenemisen tai voitelun puutteen vuoksi.

Mekaaninen ahdin

Mekaaninen ahdin ottaa voimansa moottorin apulaitevaihteistolta ja toimii yleensä keskipakoisperiaatteella. Mekaanisessa ahdinjärjestelmässä tarvitaan yleensä ahdinpyörän ylikuormituskytkintä. Suurella pyörintänopeudella pyörivän ahdinpyörän massa on niin suuri, että moottorin nopea pyörintänopeuden muutos vaurioittaisi ahdinta. Tämän vuoksi mekaanisen ahtimen ahdinpyörä on kytketty kitkakytkimellä apulaitevaihteistossa olevaan käytinakseliin.

Mekaaninen ahdin antaa kaikilla normaalipyörintänopeuden alueilla aina täyden ahtopaineen, joten moottori vastaa erittäin nopeasti tehon pyyntöihin.

Yliahtaminen

Joissakin lentomoottoreissa korkeuden muutoksen aiheuttama tehon lasku on ehkäisty mahdollisuuksien mukaan ns. yliahtomenetelmällä. Tällaisessa moottorissa ei kaasuläppää saa avata maanpinnalla vallitsevassa ilmanpaineessa täysin auki, vaan moottorin tehoa rajoitetaan "ahtopainerajoituksella". Lentokorkauden kasvaessa ja ilman ohentuessa voidaan kaasuläppää avata enemmän sylinterin normaalin täytössuhteen aikaansaamiseksi. Jossain korkeudessa kaasuläppä on täysin auki ja moottorista saadaan edelleen sama teho kuin maanpinnan ilmanpaineessakin saatiin, mutta noustaessa vielä korkeammalle sylinterin täytös jää vajaaksi imutahdin aikana ja moottorin teho vääjäämättä laskee. Imukanavassa olevaa ahtopainetta, joka näin ahtamattomassa moottorissa on aina pienempi kuin ulkoilman paine, tarkkaillaan AHTOPAINEMITTARIN avulla. Kaasuläpän avaaminen suurentaa ahtopainetta ja lpän sulkeminen pienentää sitä. Tyhjäkäynnillä kaasuläpän ollessa mahdollisimman pienellä ahtopaine on pieni, sillä männät yrittävät imeä ilmaa sylintereihin enemmän kuin sitä tulee imukanavaan ohi kaasuläpän. Moottori sammutettuna ahtopainemittari osoittaa ulkoilman ilmanpainetta.

Ahdetussa moottorissa sylinterin täytös säilyy vakiona hyvin suuriin lentokorkeuksiin. Ahdin, joko turbo- tai mekaaninen-, pumppaa ilmaa sellaisella paineella, että maanpinnan ilmanpaineessa tapahtuvaa täytöstä vastaava sylinterin täytös saadaan aikaan lentokorkeuden aiheuttamasta ulkoilman paineen alenemisesta huolimatta. Joidenkin ahdettujen moottoreiden imukanavassa on ylipainetta jo maanpintaolosuhteissakin. Tällöin sylinterin täytös on maanpintaolosuhteissakin parempi kuin ahtamattomissa moottorissa ja ahdettu moottori antaa suuremman tehon kuin vastaava ahtamaton moottori.

Mäntämoottorin apujärjestelmät

Mäntämoottori tarvitsee joitakin apujärjestelmiä, jotka eivät välttämättä ole moottorin osia vaan kuuluvat osittain tai kokonaan helikopterin osiin. Tällaisia ovat:

1) Sytytysjärjestelmä

2) Voiteluainejärjestelmä

3) Polttoainejärjestelmä

4) Moottorin säädinjärjestelmä

5) Moottorin valvontajärjestelmä

Sytytysjärjestelmä

Sytytysjärjestelmä koostuu moottorin pyörittämästä magneetosta, magneeton yhteydessä olevasta jakajasta, sytytysjohdoista ja sytytystulpista. Tavallisesti helikopterissa sytytyskytkimen jättäminen päälle ei aiheuta samanlaista vaaraa kuin lentokoneessa, jossa joku voi kääntää potkuria ja aiheuttaa moottorin käynnistymisen ennalta arvaamatta. Helikopterissakin sytytyskytkin tai -avain käännetään kuitenkin aina moottorin sammuttaamisen jälkeen OFF-asentoon.

Jos nelisylinterisellä moottorilla varustetussa helikopterissa vioittuu yhden sylinterin sytytysjärjestelmä ei helikopteri voi säilyttää vaakalentotilaa, eikä pääse yleensä edes maasta leijuntaan. Kuusisylinterinen moottori toimiessaan viidellä sylinterillä mahdollistaa leijunnan juuri ja juuri jalakset irti maasta. Mittapuuna tehon suhteen on, ettei max. ahtopainearvoja ylitetä.

Voitelujärjestelmä

Voiteluainejärjestelmän öljysäiliö voi sijaita kampikammion yhteydessä kuten yleisimmin on, mutta se voi olla sijoitettu myös moottorista erilleen.

Helikopterin voiteluainesäiliöissä on aina joko mittalasi tai mittatikku öljymäärän mittaamista varten. Monien moottoreiden ominaisuus on se, että jos öljysäiliö täytetään täyteen ennen jokaista lentoa kuluu lennolla enemmän öljyä kuin jos säiliö olisi jätetty vajaammaksi. Tämä tapahtuu erityisesti niissä helikoptreissa, joissa voiteluöljy säilytetään kampikammion alaosassa. Kun tunnet moottorin öljynkulutuksen, älä vierasta lentää helikopterilla, jonka säiliö ei ole täysi lennolle lähdettäessä. Varmistu kuitenkin, ettei öljymäärä ole niin alhainen suhteessa öljyn kulutukseen, että öljymäärä laskisi alle minimin ennen laskeutumista ja uutta öljymäärän tarkastusta.

Polttoainejärjestelmä

Polttoainejärjestelmässä merkittävin osa on polttoainesäiliö tai -säiliöt. Säiliöistä polttoaine johdetaan joko siirtopumppujen kautta tai omalla paineellaan ensin polttoainehanalle sitten suotimelle ja lopuksi moottorin käyttämälle polttoainepumpulle. Polttoainepumppu ja sitä edeltävä järjestelmä on yleensä osa helikopteria ja pumpun jälkeinen osa polttoainejärjestelmää on osa moottorin polttoainejärjestelmää.

Polttoainehana toimii palohanana eikä sitä kaikissa helikopterityypeissä suljeta normaalin käytön aikana edes viikkoja kestävän seisontajakson ajaksi. Hana voi olla joko mekaanisesti toimiva, kaapelilla käytettävä tai sähkömoottorin ohjaama. Mikäli polttoainejärjeselmä toimii gravitaatioperiaatteella voidaan polttoainehana sulkea lennon jälkeen jottei polttoainetta valu maahan tai hallin lattialle.

Tehonsäätö

Ohjaaja säätää mäntämoottorin toimintaa kiertokaasun, seossäätimen, kampalaitteen ja magneettokytkimien avulla.

Kiertokaasu on vasemmalla kädellä käytettävä kiertyvä kädensija nousuohjaussauvan päässä. Kiertosuunta tehon lisäämiseksi vaihtelee eri maissa valmistettujen helikopterien kesken. Suomessa yleisin on länsimainen tapa jossa kiertämällä kahvaa vastapäivään moottoriteho lisääntyy. Jollei tehonsäätöjärjestelmässä ole "kampalaitetta" on kiertokaasua säädeltävä aina jos lentotilaa muutetaan. Kampalaite säätää automaattisesti moottoritehoa ennakolta säädetyn ohjelman mukaan ohjaajan muuttaessa pääroottorin lapakulmia nousuohjaussauvan asentoa muuttamalla. Tehon säätö tapahtuu joko kaapelin tai laakeroitujen ja nivelöityjen tankojen välityksellä. Jos kyseessä on kaasutinmoottori säätää kiertokaasu kaasuläppää ja kiihdytyspumppua. Ruiskutusmoottorissa säädetään ilmaläppää. Automatiikka huolehtii oikeasta polttoaineen ruiskutusmäärästä imukanavistoon virtaavan ilmamäärän mukaan. Seossäädintä, joka ruiskutusmoottoreissa yleensä säätää ainoastaan tyhjäkäyntiseoksen, liikutetaan välitystangolla ilmaläpän vivustolta. Välitystangon pituutta säätämällä voidan säätää oikea tyhjäkäyntiseos. Tyhjäkäyntiä suuremman tehon seossäätö tapahtuu täysin automaattisesti säätimen penkkisäädössä asetetun seossuhteen mukaisesti.

Moottorin valvonta

Moottoria valvotaan mittareiden, varoitusvalojen sekä käyntiäänen mukaan.

Moottorinvalvontamittareita ovat:

1) Pyörintänopeusmittari

2) Ahtopainemittari

3) Öljynpainemittari

4) Öljynälmpömittari

5) Sylinterinpään lämpömittari

Varoitusvaloja on yleensä vähän. Joissakin helkikoptereissa on öljyn ylilämmön varoitusvalo, mutta öljynpaineen varoitusvalo on jo harvinainen. Sähköinen moottorin lastunvaroitus on myös melko harvinainen mäntämoottoreissa, mutta yleinen turbiinimoottoreissa.

Usein helikopterin ja miksei lentokoneenkin varoitusjärjestelmistä puhuttaessa jätetään mainitsematta "AUDIOVAROITUS". Moottorin käyntiääntä seuraamalla ja niinsanotulla "PERSTUNNOLLA" voi ohjaaja ennakoida useita moottorin käyntihäiriöitä, joista imuilmakanavan jäätymisen aiheuttama moottorin käynnin muutos on ehkäpä yleisin.

Turbiinimoottorit

Turbiinimoottoreiden toimintaperiaate ei ole niin yleisesti tunnettu kuin mäntämoottorin, siksi kuvailen turbiinimoottorin toiminnan pääpiirteittäin. Esimerkkimoottorina on Allison 250-sarja.

Turbiinimoottoria, joka aikaansaa työntövoimaa kiihdyttämämällä kaasuvirtauksen suureen nopeuteen kutsutaan suihkumoottoriksi. Sellaista turbiinimoottoria, joka muuttaa kaasuvirtauksen lämpö ja liike-energian mekaaniseksi energiaksi kutsutaan kaasuturbiinimoottoriksi.

Kaasuturbiinimoottorin toiminta perustuu tavallisen suihkumoottorin toimintaan. Moottorista ulos puhaltavaan suihkuvirtaukseen sijoitetaan johdesiivistö ja turbiinipyörästö, joka muuttaa kaasujen sisältämän energian liike-energiaksi.

Turbiinimoottorieista puhuttaessa esiintyvät myös termit potkuriturbiini, puhallinturbiini ja vapaaturbiini.

Maallikkoa askarruttaa usein, että mikä ihmeen voima se on, joka saa laajenevan kaasuvirtauksen työntymään ulos moottorin turbiinin puoleisesta päästä. Ratkaisu on yksinkertainen. Ahdin nostaa moottorin sisällä olevan ilman paineen heti ahtimen jälkeen suuremmaksi kuin se on missään muualla moottorin sisällä. Ahtimelta turbiiniin suuntaan kulkiessaan ilman paine alenee koko ajan. Mihinkäs se ilma muualle virtaisi kuin pienemmän paineen suuntaan eli turbiinin ohi ulkoilmaan.

Ahdin imee ilmaa vapaasta ilmatilasta. Jokainen ahtimen pyörivä siivistö kiihdyttää ilman virtausnopeutta ja ohjaa virtauksen johdesiivistölle, joka uudelleen suuntaa ilmavirtauksen, hidastaa virtausnopeutta ja samalla nostaa painetta. Aksiaaliahtimessa nämä vaiheet toistuvat useita kertoja perräkkäin. Sitä mukaa kuin ilmaa puristetaan suurempaan paineeseen sen tilavuus pienenee ja virtauspoikkipinta-alaa täytyy pienentää, jotta virtausnopeus ja paine säilyisi.

Radiaali- l. keskipakoisahdin toimii samalla periaatteella kuin aksiaaliahdinkin osat ovat vain hieman eri malliset ja yhdellä aksiaaliahtimen asteella saadaan aikaan parempi painesuhde kuin yhdellä radiaaliahtimen osalla. Nimi keskipakoisahdin kertoo jo, että kyseessä on keskipakoisvoimaan perustuva ahdin. Mitä suurempi tiheys keskipakoisahtimeen tulevalla ilmalla on sitä suuremman keskipakoisvoiman ahtimen linkopyörä aikaansaa. Keskipakoisahtimessa ilman virtausnopeus kiihdytetään hyvin nopeasti ja ilma johdetaan sen jälkeen laajenevaan diffusoriosaan, jossa virtausnopeus alenee. Dynaamisen ja staattisen paineen summa on vakio. Virtausnopeuden alentaminen pienentää dynaamista painetta ja kasvattaa vastaavasti staattista painetta. Tämä tapahtuma on ymmärrettävissä helpoimmin tutkittaessa keskipakoisahtimen toimintaa. Keskipakoisahdin on sitä tehokkaampi mitä tiheämpää ainetta se pumppaa. Siksi kaasut ensin puristetaan aksiaaliosassa tiiviiksi ja vasta lopuksi johdetaan keskipakoisasteelle.

Ahtimelta kaasuvirtaus johdetaan polttokammioon ja sen sisällä olevaan lieskaputkeen. Lieskaputkeen sumutettu polttoaine sekottuu ilmavirtaukseen ja syttyy joko sytytyskipinän sytyttämänä käynnistyksen aikana tai polttokammiossa olevan kuumuuden sytyttämänä moottorin jo normaalisti käydessä. Turbiinimoottorit eivät tarvitse sytytyskipinää moottorin käynnistyttyä. Palamisesta johtuen kaasuvirtauksen lämpötila nousee nopeasti ja lämpötilan noustessa kaasut laajenevat voimakkaasti. Laajentuneiden kaasujen on purkauduttava ulos johonkin suuntaan ja ne hakeutuvat tietysti siihen suuntaan missä staattinen paine on pieni eli turbiiniin. Polttokammioon tulevasta ilmasta johdetaan lieskaputken sisään polttoainesuuttimen puoleisesta päästä n. 15%. Tämä osa ilmamäärästä osallistuu kokonaan palamiseen. Muualta lieskaputken sisään johdetusta ilmasta vielä 10% osallistuu palamiseen ja n. 72% jäähdyttää kuumia kaasuvirtauksia ennen niiden joutumista turbiiniin. Jäljelle jäävä 3% kokonaisilmamäärästä johdetaan lieskaputken ja polttokammion välisessä tilassa turbiinipyörien jäähdytykseen, labyrinttitiivisteiden tiivistykseen ja ilmavirtauksen aiheuttaman turbiinipyöriin kohdistuvien aksiaalisten voimien kumoamiseen.

Polttokammiossa mahdollisimman paljon jäähdytetty kaasuvirtaus syöksyy tyrbiinin johdesiivistölle. Turbiinin johdesiivistö kiihdyttää kaasujen virtausnopeutta ja suuntaa ne edulisessa kulmassa turbiinipyörälle. Johdesiivistö alentaa kaasuvirtauksen lämpötilaa. Turbiinipyörä hyödyntää liike-energian jolloin kaasujen virtausnopeus alenee. Koska kaasujen sisältämää energiaa muutetaan liike-energiaksi ei kaasuvirtauksen lämpötila nousekkaan virtausnopeuden alentuessa vaan osa lämpöenergiaakin muuttuu liike-energiaksi ja todellisuudessa myös lämpötila alenee. Kokonaispaine säilyy suunnilleen vakiona ilmavirtauksen läpäistessä turbiinipyörän. Seuraava johdesiivistö kiihdyttää jälleen kaasuvirtauksen nopeuden ja alentaa kokonaispainetta. Viimeisen turbiiniasteen jälkeen olisi edullisinta jos kaasuvirtauksen kokonaispaine, -lämpötila ja -virtausnopeus olisivat mahdollisimman lähellä ulkoilman painetta tällöin suurin mahdollinen osa polttoaineen vapauttamasta energiasta olisi muuttunut turbiinissa liike-energiaksi.

Kaasunkokoaja kerää turbiinilta tulevan kaasuvirtauksen ja suuntaa sen haluttuun suuntaan.

Apulaitteet

Kaasuturbiinimoottori tarvitsee joitakin apulaitteita toimiakseen. Helikopterin järjestelmät tarvitsevat myös energiaa ja moottorista täytyy saada ulosottoja esimerkiksi pääkäyttöakselille ja pyörimisnopeuden mittareille. Näitä tarpeita varten on kaasuturbiinimoottoriin liitetty hammaspyörävaihteisto. Vaihteistoa voidaan käyttää sekä moottorin alkupyöritysvoiman välittämiseen että voiman ulosottoon moottorin käynnistyttyä.

Kaasuturbiinimoottori on edullisimmillaan toimiessaan suurella teholla. Helikopterissa käytetään koko lennon ajan suhteellisen suurta tehoasetusta yleensä yli 70% maksimitehosta. Tämä yhdessä erinomaisen hyvän teho/painosuhteen kanssa tekee turbiinimoottorista ihanteellisen helikopterin moottorin. Monesta moottorityypistä saadaan tarvittaessa tehoa reilusti yli nimellisen maksimitehon ja se luo turvallisuutta. Moottorit on myös helppo ylimitoittaa tehoreservin suhteen, sillä moottorin paino ei kasva suhteessa tehon kasvuun. Alla taulukko ALLISON-moottoreiden kehityksestä:

Vuosi	Tyyppi	Teho	Paino
	250 SERIE
1965	Allison 250C- 18	317 hp	67 kg
1971	Allison 250C- 20	400 hp	71 kg
	250 SERIE II
1977	Allison 250C- 20B	420 hp	71 kg
	250 SERIE III
1978	Allison 250C-28 B&C	500 hp	104 kg
	250 SERIE IV
1978	Allison 250C- 30	650 hp	104 kg
	SERIE 500
1981	Allison 280-C1	850 hp	100 kg
	250 SERIE II
1987	Allison 250R	450 hp	71 kg

Sarjojen 250/I-V kehitystyö johti aivan uudenlaisen moottorikonstruktion syntyyn. Sinäänsä Allison 280-C1 moottori ei toimintaperiaatteeltaan ole sen kummenpi kuin muutkaan, mutta uusi metallurgia ja ennenkaikkea parantuneet kuumien osien jäähdytysmenetelmät ovat mahdollistaneet kevyen moottorin tehon nostamisen 850 hp:n saakka. Tärkeintä kuitenkin on, että samalla kun teho/painosuhdetta on saatu parannettua on polttoaineen kulutustakin voitu alentaa peräti 30% 250-sarjan moottoreiden polttoaineen ominaiskulutukseen nähden.

Sarja 500 on ollut toistaiseksi enemmänkin kokeilusarjaa ja tällainen moottori on asennettu esimerkiksi BELL X-15 kokeilulentokoneeseen, jossa on kääntyvät potkurit pystysuoraan nousua ja laskeutumista varten.

Kaasuturbiinin polttoainesäädinjärjestelmä

Turbiinimoottoreissa olevat vakiokierrossäätimet tekevät niistä ohjaajalle miellyttäviä, helposti käsiteltäviä moottoreita. Nykyiset moottorit ovat erittäin nopeita vastaamaan ohjaajan tehonmuutos käskyihin ja normaalissa operoinnissa pääroottorin kierrosluku ei muutu paria prosenttia enempää lentotilan mukaan muuttuvasta tehonmuutoksista huolimatta. Niissä moottoreissa joissa on mekaanisesti toimiva vakiokierrossäädin (keskipakoisvoimaan perustuva) tarvitaan takaisinkytkentä noususauvalta pyörimisnopeussäätimelle, jotta tehonmuutos ei aiheuttaisi ns. "GOVERNOR DROP"-ilmiöstä johtuvaa pyörimisnopeuden muutosta.

Governor Drop johtuu siitä, että keskipakoisvoimalla toimivan säätimen on ensin havaittava pyörimisnopeuden muutos ennenkuin se osaa lisätä moottoritehoa. Muuttunut pyörimisnopeus säilyy niin kauan kuin kyseinen muuttunut tehoasetus on voimassa. Mekaanisella takaisinkytkennällä kerrotaan pyörimisnopeussäätimelle, että nyt pyydetään lisää tehoa. Säätimen sisällä tapahtuisi keskipakoispainojen asennon muutos ja keskipakoisvoimaa vastaan painiskelevan jousen jännityksen muutos, mutta takaisinkytkennällä siirretään vastajousen kiinityspistettä juuri sen verran kuin tehonmuutos edellyttää. Näin aikaansaadaan vakiopyörintänopeus säätimen venttiileiden avaamiseen tai sulkemiseen tarvittavasta liikkeestä huolimatta .

Kaasuturbiinimoottorin voitelujärjestelmä

Turbiinimoottoreiden voitelujärjestelmä eroaa melkoisesti mäntämoottorin vastaavasta järjestelmästä. Turbiinimoottorin voitelujärjestelmä joudutaan suunnittelemaan:

1. Kuula tai rullalaakereiden voiteluun.

2. Vetohammastuksien voiteluun.

3. Hammaspyörien voiteluun.

4. Kestämään suuria lämpötiloja.

5. Jäähdyttämään tehokkaasti laakereita.

6. Pieniviskositeettiselle voiteluaineelle.

7. Normaalista poikkeaville tiivistejärjestelmille sopivaksi.

8. Osaksi mittausjärjestelmää.

Jotta edellämainitut vaatimukset voitaisiin täyttää ei tavallisten orgaanisten voiteluaineiden käyttö ole mahdollista. Turbiinimoottoreissa käytetään synteettisesti valmistettuja erittäin korkealaatuisia öljyjä. Öljyjä on käytössä kahta kategoriaa (öljytyyppiä), joiden keskenään sekoittaminen on ehdottomasto kielletty. Varmista öljytyyppi aina ennen öljyn lisäystä.

Voitelujärjestelmä koostuu öljysäiliöstä, paineöljypumpusta, paineensäätimestä, öljysuotimesta, voitelusuuttimista, paluuöljyn kokoajista, paluuöljypumpuista ja öljynlauhduttimesta.

Voiteluainesäiliö

Voiteluainesäiliö on sijoitettu hyvin tuuletettuun ja siten myös yvin jäähdytettyyn tilaan. Voitelujärjestelmän tilavuus Allison 250-moottoreissa on 3.5 - 5 l, josta noin yksi litra on moottorissa, lauhduttimessa ja putkistossa. Öljysäiliö on painetiivis astia eikä sieltä ole huohotusta vapaaseen ilmaan, vaan huohotus johdetaan moottorin vaihteistoon ja sieltä ilma-öljyeroittimen läpi vapaaseen ulkoilmaan. Säiliön korkki on yleensä salvalla suljettavaa tyyppiä. Lukitussalvan alaspainaminen puristaa säiliön korkin tiivisteen täyttöaukon kaulusta vasten vipumekanismin välityksellä. Säiliön pohjassa on tyhjennyshana, josta moottoriöljy voidaan laskea rungon alle menevää tyhjennysputkea pitkin ulos. Pääsääntöisesti öljynlämpötilan mittausjärjestelmät mittaavat jo lauhdutetun öljyn lämpötilaa, siispä öljyn lämpömittausanturi sijaitsee yleensä öljysäiliöstä moottorille lähtevän putken liittimessä. Öljysäiliöltä öljy virtaa moottorin paineöljypumpulle.

Paineöljypumppu

Paineöljypumpun tehtävä on tuottaa voitelujärjestelmään riittävä öljyvirta. Öljynpaine muodostuu öljyvirran, virtausaukkojen ja öljyn viskositeetin funktiona. Paineöljypumput ovat melko nopeasti pyöriviä hammaspyöräpumppuja ja niitä tarvitaan harvoin enemmän kuin yksi/moottori. Paineöljypumppua pyöritetään vapaaturbiinimoottoreissa sekä suorissa turbiineissa ahtimen hammasketjustolta. Voitelua varten tarvittava öljynpaine on 10 - 15 psi, mutta esimerkkimme Allison 250-sarjan moottoreissa öljynpaine on säädetty 115 - 130 psi:n paineeseen. Näin korkeata öljynpainetta ei tarvita voiteluun, mutta sitä käytetään vääntömomentin mittausjärjestelmän vastapaineena. Aiheesta enemmän moottorin vaihteistoa käsittelevässä osassa.

Öljysuodin

Öljysuodin toimii voiteluöljyn roskaneroittimena. Voiteluöljysuodin on rakenteeltaan metalliverkkosuodin ja se voidaan pestä ultraäänipesulla huoltojen yhteydessä. Suodin kerää öljyn mukana liikkuvat pienet metallihiukkaset verkkosiivilään ja estää niiden aiheuttamat vauriot laakeroinneille. Erityisesti turbiinimoottorissa muodostuvan, öljyn ylikuumenemisesta johtuvan karstan siivilöiminen pois voiteluöljyvirrasta on öljysuodattimen toinen tärkeä tehtävä. Karsta sinänsä ei vaurioita laakereita, mutta keräännyttyään voiteluöljysuuttimiin se rajoittaa öljyvirtausta ja huonontaa laakerin voitelua. Karsta voi myös tukkia koko voiteluöljykanavan ja aiheuttaa moottoririkon. Öljysuotimissa on aina ohivirtausventtiili siltä varalta, että suodin tukkeutuisi. Joissakin malleissa ohivirtauksen aukeaminen aiheuttaa varoitusvalon syttymisen mittaritaulun varoitusvalopanelissa.

Paineensäädin

Öljynpaineen säädin sijaitsee välittömästi suotimen jälkeen. Siksi vasta suotimen jälkeen, että esim. öljypumpun vaurion aiheuttamat metallilastut eivät kulkeutuisi paineensäätöventtiilin väliin estämään säätimen toimintaa. Allison 250-sarjan moottoreiden öljypumppu voi tuottaa öljyvirtauksen, joka nostaa paineen yli 130 psi. Ohivirtaustyyppisellä paineensäätimellä vuodatetaan öljyä paineöljylinjasta takaisin pumpun imupuolelle siten, että öljynpaine rajoittuu n. 115 - 130 psi:n paineeseen. Öljynpaineenmittausliitin sijaitsee paineensäätöventtiilin jälkeen öljykanavassa.

Voitelusuuttimet

Voiteluainesuuttimet ovat paineöljykanavien päätepisteitä. Niistä öljy suihkutetaan voideltaviin kohteisiin, laakereille, hammaspyörille ja kammastuksille. Öljysuihku suunnataan erittäin tarkasti haluttuun voitelukohteeseen, varsinkin laakereille.

Paluuöljyn kokoajiat

Paluuöljyn kokoajia tarvitaan, jotta laakereille suihkutettu öljy ei jäisi liian pitkäksi ajaksi laakeripesään. Öljyn nopeasti poisvaluttamiseen on kaksi syytä. Ensiksikin laakereissa muodostuu runsaasti lämpöä ja laakereille suihkutetaan rajoitettu öljymäärä. Jos öljy viipyisi kauemmin laakeripesässä ei se kykenisi enää jäähdyttämään laakeria vaan lämpiäisi nopeasti laakerin lämpötilaan. Toiseksi vähäinenkin liikaöljy laakeritilassa aiheuttaa suurella nopeudella pyörivään laakeriin melkoisen väliainevastuksen, joka muuttuu välittömästi lämmöksi. Valuttamalla ja pumppaamalla kertaalleen laakerin läpi kulkenut öljy mahdollisimman nopeasti pois laakeritilasta saadaan laakerin voitelu- ja jäähdytydominaisuuksia parannettua.

Paluuöljypumppu

Paluuöljypumpulla(illa) imetään laakeripesästä valuva öljy ja usein myös labyrinttitiivisteiden välistä vuotava ilma pois ja seos siirretään öljynlauhduttimen kautta öljysäiliöön. Koska eri paikoista moottoria palautuu eri määrät öljyä on paluuöljypumppuja yleensä useampia kuin yksi. Moottorin labyrinttitiivisteet toimivat siten, että ne päästävät jatkuvasti hieman ilmaa laakereiden voiteluöljytilaan. Ilma joutuu voitelyöljyn sekaan ja kulkeutuu öljyn mukana öljysäiliöön. Paluuöljypumppujen pumppauskapasiteetin on riitettävä sekä öljyn että ilman pumppaukseen. Allison 250-sarjan moottoreiden kaksi erillistä paluuöljypumppuyksikköä muodostavat yhteensä neljä öljyn imu- ja pumppauslinjaa.

Öljynlauhdutin

Öljynlauhdutin jäähdyttää moottorissa kuumentuneen voiteluöljyn. Öljyn virtausta lauhduttimen läpi ohjaa termostaattiventtiili, joka estää kylmän öljyn pääsyn lauhduttimeen. Lauhduttimen läpi puhalletaan ilmaa mekaanisesti pyöritettävältä puhaltimelta. Lentokoneissa ei vastaavia puhaltimia ole erillisinä laitteina, sillä potkurivirralla ja patopaineella saadaan aikaan riittävä jäähdytysteho.

Apulaitevaihteisto

Apulaitevaihteisto sisältää kaksi erillistä hammaspyöräketjustoa. Kaasunkehittimen hammasketjusto (N1) on kytketty ahtimeen ja kaasunkehittimen turbiiniin. N1-hammasketjuston ukana pyörivät kaikki käynnistykseen ja moottorin käyntiin, polttoaineen tuottoon ja -säätöön liittyvät laitteet. Työturbiinin hammasketjustossa (N2) pyörivät mukana tehon tuottamiseen ja ulostuloakselin pyörintänopeuden säätöön tarvittavat laitteet.

N1-hammasketjuston laitteet:

1) Ahdin (N1)

2) Kaasunkehittimen turbiini (N1)

3) Voiteluöljypumppu

4) N1-pyörimisnopeusmittarin generaattori

5) Polttoainesäädin

6) Käynnistin / Generaattori

7) Ilma/öljy-eroitin

8) Lisäkäytin

N2-hammasketjuston laitteet:

1) Työturbiini (N2)

2) Vääntömomenttimittarin hammaspyörä

3) N2-pyörimisnopeusmittarin generaattori

4) Governor (N2-pyörimisnopeussäädin)

5) Voiman ulosottoakseli

Vääntömomenttimittari

Vääntömomenttimittarin tarkoitus on antaa ohjaajalle tarkka tieto moottorin kuormitusasteesta. Mittarilla mitataan käytännössä vinohampaisen hammaspyörän aiheuttamaa aksiaalista voimaa. Tätä voimaa vastaan suunnataan "HELICAL"-pyörän sisällä olevassa sylinteritilassa vallitseva moottorin voiteluöljynpaine. Vääntömomenttimittari mittaa sitä painetta, mikä jaksaa pitää vinohampaisen "HELICAL"-pyörän paikoillaan akselilla. Vääntömomentin lisäys lisää aksiaalista kuormitusta. Helical-pyörän siirtyminen aksiaalisessa suunnassa avaa öljykanavaa, joka päästää lisää öljyä sylinteritilaan ja aksiaalista voimaa vastaan työntävä öljynpaine sylinteritilassa nousee. Vääntömomenttimittarissa havaitaan öljynpaineen nousu, joka voidaan lukea suoraan paineena PSI tai vääntömomenttiarvona % (prosenttia). Sylinteritilasta on vakiovuodatus ulos, joka mahdollistaa paineen alenemisen vääntömomentin pienentyessä ja sisäänvirtauskanavan sulkeutuessa.

Huohotus

Moottorin öljysäiliö ei huohota suoraan ulkoilmaan, vaan huohotus tapahtuu moottorin apulaitevaihteiston kautta. Apulaitevaihteistossa N1-hammasketjustaooa on keskipakoistyyppinen ilma/öljy-eroitin, joka estää öljyn poistumisen voitelujärjestelmästä, mutta sallii labyrinttitiivisteiden läpi vuotaneen, öljyn mukana voitelusäiliöön virranneen ilman poistua voitelujärjestelmästä. Apulaitevaihteiston oikeasta kyljestä lähtevä huohotinputki johdetaan esim. pakoputkeen tai helikopterin rungon ulkopuolelle.

Voiman ulosotto

Voimanulosottoa varten apulaitevaihteistossa on aukot molempiin suuntiin eteen ja taakse. Moottorista voidaan ottaa siis tehoa ulos joko etupuolelle, takapuolelle tai molempiin samanaikaisesti.

VOIMANSIIRTO

   

Helikopterin voimansiirto on jatkuvasti lennolla kuormitettuna oleva järjestelmä. Ilman voimansiirron toimintaa ei helikopteri voi lentä ja voimansiirron vaurioituessa osittainkin voi helikopterin ohjaaminen käydä mahdottomaksi. Lentokoneessa olevien järjestelmien lisäksi helikopterissa on monimutkainen voimansiirtojäjestelmää. Voimansiirron monimutkaisuus johtuu siitä, että siirrettävät voimat ovat suuria, siirtoetäisyydet pitkiä, akseleiden pyörimisnopeuserot suuria ja akseleiden kulmat poikkeavat toisistaan. Usein voimansiirto käyttää myös joitakin apulaitteita kuten puhaltimia, generaattoreita jne.keana suhteena mäntämoottorihelikopterin voimaansiirron akseleiden pyörimissuhteista olen koonnut seuraavan taulukkon:

Moottori                        1800 - 3300 RPM
Pääroottori ja sen akseli   	 180 -  400  " 
Pyrstöroottorin käyttöakseli	1500 - 2200  " 
Pyrstöroottorit	        	2500 - 3400  " 

Kasuturbiinihelikopterissa vastaavat pyörimisnopeudet:

Moottori                        2200 - 6200 RPM
Pääroottori ja sen akseli	 180 -  400  " 
Pyrstöroottorin käyttöakseli	1500 - 6000  " 
Pyrstöroottorit 		1800 - 2800  " 

Voimansiirron osat

Voimansiiron osat: (tyypillinen mäntämoottorihelikoptereille)

1) Moottorin ulostuloakseli   
2) Hihna- tai keskipakoiskytkin  
3) Vapaakytkin
4) Päävaihteisto  
5) Pääroottorin vetoakseli 
6) Pyrstöroottorin vetoakseli 
7) Pyrstöroottorin akselin välivaihteistot tai nivelet 
8) Pyrstöroottorin vaihteisto 
9) Pyrstöroottorin akseli (yleensä osa vaihteistoa)  

Vapaakytkin

Vapaakytkin mahdollistaa helikopterin voimansiirron toiminnan vaikka moottori olisi pysähtynyt.

Vapaakytkin sijaitsee moottorin ja pääroottorilta pyrstöroottorille menevän voimansiirtolinjan välissä. Pääroottorin ja pyrstöroottorin välistä voimansiirtoa ei milloinkaan voida katkaista, vaan roottorit pyörivät aina kiinteässä suhteessa toisiinsa nähden. Vapaakytkimet ovat yleensä öljyvoideltuja umpinaisia yksiköitä, joita on vaikea eroittaa voimansiirrosta erillisenä laitteena, sillä ne sijaitsevat usein jonkin toisen osan sisällä. Vapaakytkimissä oleva öljymäärä on pieni, usein alle 1 dl. Jos vapaakytkimestä havaitaan valuvan öljyä on kytkin ja sen toiminta aina tarkastettava mekaanikon toimesta.

Voimansiirtoakselit

Voimansiirtoakselit ovat yleensä onttoja, ohutesinäisiä alumiini- (pyrstöroottorille) tai teräsakseleita (pääroottorille). Akseleiden molemmissa päissä on vetohammastus, joskus liukuva ja joissakin kiinteä. Helikoptereiden vetoakseleissa ei ole liitoshammastuksia vaan molempiin päihin on kiinitetty teräskalvosta tai teräslevypakasta tehdyt laippakytkimet, jotka välittävät vääntömomentin ja joustavat. Monenlaisia ristiniveliä ja hammastettuja niveliä käytetään myös. Voisi sanoa, että niin on monta vetoakselijärjestelmää kuin on helikoptertyyppejäkin.

Yhteistä kaikille voimansiirtojärjestelmille on, että kaikki osat on huollettava ja tarkastettava huolellisesti valmistajan huolto-ohjeiden mukaan. Joissakin helikoptereissa on tehtävä voimansiirrolle erikoistarkastuksia, joita ohjaaja joutuu suorittamaan jopa lentojen välisessä tarkastuksessa. Yleensä tällaiset tarkastukset ovat tilapäisiä ja poistuvat muutostöiden yhteydessä. Voimansiirto on myös järjestelmä, jonka vikojen havaitsemiseen tarvitaan aijemmin mainittua "perstuntoa" ja tarkkaa korvaa.

Huoltohenkilökunta voi tarkastaa ohjaajan havaitsemat oudot äänihavainnot stetoskoopilla, joka on osoittautunut erinomaiseksi vian paikallistajaksi.

Vaihteistot

Helikopterin pääroottorin vaihteisto on voimansiirtojärjestelmän rasitetuin osa. Vaihteisto muuttaa moottorilta tulevan vääntömomentin suunnan vaaka-akselilta pystyakselille ja alentaa sisääntuloakselin suuren pyörintänopeuden pääroottorille sopivaksi lisäten samalla vääntömomenttia.

Vaihteistot ovat rakenteeltaan erillaisia. Käytössä on pelkistä kartiohammaaspyöräpareista monikerroksisiin planeettavaihteistoihin saakka. Käytettävä vaihteistotyyppi on paljolti riippuvainen pyörimisnopeuden alentamistarpeista.

Kaikki vaihteistot ovat öljyvoideltuja. Joidenkin vanhojen helikoptereiden vaihteisto voideltiin moottoriöljyllä (Bell 47), mutta nykyisin vaihteisteisot voidellaan erikoisöljyillä. Turbiinimoottorikäyttöisissä helikoptereissa vaiheistot voidellaan usein samalla öljytyypillä kuin moottorikin, mutta molemmilla (kaikilla) vaihteistoilla ja moottorilla on oma voitelujäärjestelmänsä.

Päävaihteistosta välitetään monenlaista tietoa ohjaamoon. Riippuen tyypistä helikoptereissa esiintyy allaolevia järjestelmiä, joko kaikki tai vain osa mainituista.

1) Pääroottorin pyörintänopeusmittaus 2) Pääroottorin vääntömomenttimittaus 3) Voiteluöljyn paine 4) Voiteluöljyn lämpö 5) Voiteluöljyn määrä (yleisimmin mittalasilla) 6) Lastunvaroitus (merkkivalo ohjaamolle) 7) ** Audiovaroitus *** (ohjaajan kuulema käyntiääni)

Pyrstövaihteisto

Pyrstövaihteisto on 900 kulmavaihteisto, joka samalla muuttaa pyrstöroottorin käyttöakselin pyörintänopeuden pyrstöroottorille sopivaksi. Vaihteisto on roiskeöljyvoideltu ja nykyisin kaikissa pyrstövaihteistoissa on mahdollista käyttää sähköistä metallilastun varoitinjärjestelmää.

Osana pyrstövaihteistoa on pyrstöroottorin ohjausjärjestelmä, joka tavalla tai toisella kiinittyy pyrstövaihteistoon. Ohjausliikkeet pyrstöroottorin kulmansäätövivustolle välitetään joko pyrstöroottorin vetoakselin läpi akselilla vaihteiston "takana" olevalta ohjauslaakerilta tai pyrstöroottorin vetoakselin päälle kiinnittyvän ohjauslaakerin välityksellä.

Vaihteistojen kehitys

Eräänä luotettavuuteen vaikuttavana tekijänä nykyisin suunniteltaviin helikoptereihin pyritään valmistamaan sellaiset voimansiirron komponentit, että ne kestäisivät lentoa jopa 30 min ilman öljyä (kuivakäyntiaika). Useimmat nykyisin käytössä olevat helikopterin vaihteistot eivät käytännössä toimi kuivana kuin muutamia minuutteja riippuen voimansiirron välittämästä tehosta.

Vaihteistojen kehitystyössä painopiste on siirtymässä vaihteistojen rakenteen kehittämisen lisäksi vaihteistojen äänettömyyden kehittämiseen. Nykyisissä turbiinimoottorikäyttöisissä helikoptereissa yli puolet ohjaamomelusta johtuu voimansiirron aiheuttamista äänistä.

POLTTOAINEJÄRJESTELMÄ

   

Polttoaineet

Mäntämoottorit käyttävät polttoaineekseen nykyään ilmailukäytössä lähes ainoana olevaa AVGAS 100LL bensiiniä. Bensiinin oktaaniarvo on 100 ja merkintä LL tarkoittaa "Low Lead", eli vähälyijyinen. AVGAS 100LL (väriltään sininen) bensiinin tetraetyleenilyijypitoisuus TEL. on 2,0 ml/USgal. Bensiinin sisältämä lyijy on myrkyllistä ja sen joutumista iholle tai silmiin tulee välttää. Autobensiinin ja lentobensiinin oktaaniarvoja ei voi verrata keskenään sillä niiden määrittelyperuste on erillainen. Autobensiini ei ole luvallinen helikopterin polttoaine, jollei kyseisen helikopterin ja moottorin valmistaja ole nimenomaan hyväksynyt autopolttoaineiden käyttöä.

Lentopetrooli JET-A1, joka on turbiinimoottoreiden polttoaine (Kerosiini), on bensiiniä raskaampi tisle. Kerosiinin ominaisuuksiin kuuluu se, että se voi "imeä" vettä itseensä. Pienet määrät vettä eivät siis näy kerosiinitynnyrin tai polttoainesäiliön pohjalla, vaan vesi on jakautunut tasaisesti kaikkialle tynnyrin sisältämään polttoaineeseen. Tämän vuoksi lentopetroolin vesikoe on tehtävä joko vesikoeampullin, vesikoetahnan tai -paperin avulla. Merkkinä veden esiintymisestä lentopetroolin seassa vedenilmaisin muuttaa väriänsä. Vesi lentopetroolin seassa on vaarallisimmillaan silloin, kun se on jakaantunut tasaisesti polttoaineeseen +4OC - -15OC lämpötilassa. Lentopetroolin virratesa polttoainejärjestelmään polttoaineen seassa oleva vesi saattaa hyytyä jäämassaksi, erityisesti suotimiin. Tätä varten erityisesti lentopetroolin (Kerosiinin / Jet A1) seassa tulisi käyttää jäänestoainetta aina kun toimitaan jäätymiselle alttiissa olosuhteissa. Tarkat jäänestolisäaineen käyttöohjeet ovat helikopterin lentokäsikirjassa.

Jäänestoaine on Metyl Sellosolv nimistä ainetta, kauppanimeltään "Prist" ja se erittäin myrkyllistä sekä syövyttävää, joten sitä tulee käsitellä erityisellä varovaisuudella. Tulee myös huomioida, että Pristillä on taipumus painua säiliön pohjalle, jolloin vesipensanäyte voi olla melkoisen syövyttävää. Pristin lisäyksen yhteydessä on myös huomioitava, ettei sitä saa koskaan kaataa polttoainesäiliöön sellaisenaan, vaan se on aina sekoitettava ensin polttoaineeseen tai sumutettava säiliöön samaan aikaan polttoaineen kanssa sekottumisen varmistamiseksi.

Poltto- ja voiteluaineiden ominaispainot:

kg/l lbs/gal Lentobensiini AVGAS 100LL 0,72 6.0 Kerosiini JET-A1 0,79 6,6 Moottoriöljy OIL 80 0,88 7,3

Polttoainesäiliöt

Polttoainesäiliö on joko kevytmetalli-säiliö tai kumipussi, joka on muotoiltu runkorakenteeseen varatun polttoainesäiliötilan muotoiseksi. Kaikista polttoainesäiliöistä on oltava huohotus ulkoilmaan ja ohjaajan on hyvä tutustua huohottimien sijaintiin, jotta niiden puhtaus tulisi tarkastettua päivittäin. Jokaisessa polttoainesäiliössä on myös veden laskuhana. Koska vesi on polttoainetta painavampaa laskeutuvat vesipisarat paikallaan olevassa polttoaineessa pikkuhiljaa polttoainetankin pohjalle. Ennen päivän lentotoiminnan aloittamista ja ennen kuin helikopteria liikutetetaan tai sähkoisiä polttoainepumppuja käynnistetään, lasketaan polttoainesäiliön pohjalta polttoainenäyte, jonka puhtaus tarkastetaan. Polttoainenäytteet otetaan myös polttoaineputkiston alimmasta kohdasta ja suodinpesistä. Näytteen ottojärjestys on tärkeä sillä muutoin kelvoton polttoaine voi jäädä näytteenottopaikkojen väliseen putkistoon. Sähköiset polttoainepumput saa käynnistää vasta säiliön pohjalta otetun vesinäytteen puhtauden toteamisen jälkeen. Polttoaineputkiston ja suotimien vesinäytteitä ei kaikissa helikoptereissa voi laskea ilman polttoaineen siirtopumppujen tekemää painetta. Esimerkiksi Agusta 206:ssa ei suotimien vesipensahanoja saa aukaista ilman polttoaineen sähköisten siirtopumppujen painetta. Paineettoman järjestelmään avattu ilmareikä päästää putkistossa olevan polttoaineen valumaan takaisin polttoainesäiliöön ja polttoainesäätimiin joutunut ilma saattaa joissakin epäedullisissa olosuhteissa aiheittaa moottorin toimintahäiriöitä.

Ota aina polttoaineen vesikoenäytteet siinä järjestyksessä kuin polttoaine virtaa järjestelmässä, jotta et siirtäisi likaista polttoainetta polttoaineputkistoon.

Polttoaineen siirtojärjestelmät

Polttoaineen siirtojärjestelmät ovat kevyissä helikoptereissa mahdollisimman yksinkertaisia. Helikopterin runkoon kuuluvina laitteina ei tarvita muuta kuin säiliö polttoaineen määräanturilla, polttoainehana, suodinkuppi vesipensahanalla ja tarpeellinen putkisto. Kohokaasuttimella varustettu moottori ei tarvitse lainkaan polttoaineen siirtopumppua, jos kohokammioon syötettävällä polttoaineella on riittävä hydrostaattinen paine.

Moottoreissa, joiden sijainti polttoainesäiliöön nähden on epäedullinen tai moottori jostakin muusta syystä tarvitsee polttoaineen paineen nostamista (ruiskutusmoottorit) ennen kuin polttoaine johdetaan moottorin omaan polttoainejärjestelmään tarvitaan sähköistä polttoainepumppua "Booster" tai "Start Pump". Näillä pumpuilla saadaan mäntämoottorin ruiskutusjärjestelmälle syötettyä niin korkea paine (10 - 30 psi), että moottorikäyttöisen polttoainepumpun vaurioiduttua voidaan lentoa jatkaa sähköisen pumpun tuottaman polttoaineen paineen turvin. Turbiinimoottorilla varustetuissa helikoptereissa ko. pumppuja käytetään joko järjestelmän peruspaineistukseen (Agusta 206) tai startti- ja ilmauspumppuina (MDHC 500).

Polttoainehanalla suljetaan polttoaineen virtaus säiliöltä muuhun polttoainejäjestelmään. Käytännössä helikopterin polttoainehanat ovat palohanoja, jotka suljetaan tarvittaessa. Usein polttoainehanoja käytetään ainoastaan huoltojen yhteydessä sulkemaan säiliöltä tuleva polttoainevirtaus avattavalle polttoainesuotimelle. Polttoainehana sijoitetaan usein mahdollisimman lähelle polttoainesäiliön ulostuloliitintä, jolloin sen käyttöön tarvitaan kaukokäyttöjärjestelmä. Polttoainehanan käyttö voi olla kaapeli-, tanko- tai sähkövälitteinen.

Polttoainesuotimet ovat polttoaineen roskan eroittimia. Suotimet eivät kykene eroittamaan suurempia vesimääriä polttoaineesta ja kokemus on osoittanut, että likainen tai vetinen polttoaine mahdollistaa useinmiten moottorin käynnistyksen ja lämmityskäytön. Moottorin tehon lisäyksen yhteydessä polttoaineen virtausnopeus kasvaa ja lika tai vesi imeytyy syvemmälle järjestelmään. Suotimet tukkeutuvat vähitelen ja ohivirtaukset aukeavat. Kun noususauvaa nostetaan moottorin teho vielä hiukan kasvaa ja seurauksena on moottorin tehon nopea laskeminen polttoaineen puutteesta johtuen tai peräti moottorin sammuminen välittömästi nousun jälkeen. Tässä tilanteessa lentokoneella oltaisiin vielä kiitoradan päällä, mutta helikopteri saattaa olla jo laskukelvottoman alustan päällä.

Ilmailumääräykset

Huom! Ilmailumääräysten taso on vuodelta 1989 eikä niiden tunnistekooditus ja sisältö vastaa tätä päivää!

Polttoaineiden käsittelyssä on noudatettava erityistä varovaisuutta ja kaikkien polttoaineen käsittelyyn liittyvien laitteiden on oltava maadoitettuja staattisen sähkön aiheuttaman kipinöintivaaran ja tulipalovaaran vuoksi.

Tutustu allamainittuihin ilmailumääräyksiin ja huomioi niissä olevat polttoaineen käsittelyohjeet, tankkausmääräykset ja muut lentämiseen liittyvät polttoaineen kanssa tekemisissä olevat asiat.

AIR T1-11, Ilma-alusten tankkaus.

AIR T1-11, Ilma-alusten moottoreissa käytettävät polttoaineet.

AIR T8- 4, Lentobensiini AVGAS 100 LL käyttö ........

AIR T8- 5, Lentokoneen mäntämoottorin polttoaineseoksen laihennus.

AIR T8- 7, Jään muodostuminen mäntämoottoreiden imukanavistoon

OPS M1- 7, Poltto ja voiteluainemäärät lennolla.

VOITELUJÄRJESTELMÄ

   

Voitelujärjestelmää tarvitaan moottorin liikkuvien osien välisen kitkan vähentämiseen, moottorin osien jäähdyttämiseen sekä moottorin sisäisten osien korroosiosuojaukseen. Helikopterin mäntämoottorin voitelujärjestelmän toimintaperiaatteet ovat täysin samat kuin lentokoneiden mäntämoottoreissakin. Lentokoneiden mäntämoottoreiden voitelujärjestelmään voit tutstua esim. Ammattikasvatushallituksen kustantaman Lentokoneen Mäntämoottorit I ja II avulla. Turbiinimoottorin voitelujärjestelmä on käsitelty osassa 7.

SÄHKÖJÄRJESTELMÄ

   

Helikopterin sähköjärjestelmän muodostavat:

1) akku

2) starttimoottori

3) generaattori

4) jännitteensäädin

5) ylijänniterele

6) sähköverkosto

7) lämpölaukaisijat

8) sähkökytkimet

9) järjestelmän käyttämät laitteet

Periaatteessa helikopterin sähköjärjestelmä toimii kuten mikä tahansa ajoneuvon tai ilma-aluksen sähköjärjestelmä. Sama Ohmin laki pätee niin helikopterissa kuin muuallakin. Maallikko voi ajatella sähköverkoston kuten vesijohtoverkoston. Missä kulkee suuri johto siellä voidaan kuljettaa suuri määrä virtaa johtimen ylikuormittumatta, missä on kytkin siitä ei sähkö pääse kulkemaan ennen kuin "hana" avataan. Kahdessa vierekkäisessä johdossa suurempaa pitkin virtaa enemmän vettä tai sähköä kuin pienempää pitkin jne. Lentäjän tarvitsee harvoin perehtyä sähköjärjestelmän toimintaan perusteellisesti vaikka sen ilma-aluskohtaisesta tuntemuksesta olisikin paljon hyötyä häiriötilanteita ajatellen.

Akut

Helikopterin sähköjärjestelmät ovat joko 14 V tai 28 V järjestelmiä. Energiavarastona mäntämoottorihelikoptereissa on lyijyakku ja turbiinimoottorikäyttöisissä- Nikkeli-Cadmium-akku (lisävärusteena saatavilla myös lyijyakkuja). Akku on eroitettavissa muusta sähköjärjestelmästä päävirtakytkimellä, jonka käyttökytkin merkitään "BATT ON/OFF".

Lyijyakku

Helikoptereiden lyijyakku ei ole tavallinen auton akku eikä auton akkua saa vaihtaa ilma-alukseen hyväksytyn akun tilalle. Selvin ero ajoneuvon akkujen ja lentokoneen akkujen välillä on akkujen huohotusjärjestelmissä. Lentokoneen akku ei vuoda akkuhappoja ulos akkuun vaikka akku kiepautettaisiin ylösalaisin. Akkukennon korkissa oleva suljinmekanismi estää akkuhappojen vuotamisen kennoista ulos.

Akkukotelon rakenne on myös tarkastettu ja tarvittavat muutokset tehty ennen ilmailukäyttöön hyväksymistä. Kemialliselta toiminnaltaan auton-ja helikopterin lyijyakut ovat samanlaisia. Kaikkia puhtaita lyijyakkujen huoltovälineitä voidaan käyttää molemmissa akuissa.

Lyijyakku kootaan kennoista, joiden nimellisjännite on 2 volttia. Kennojen lukumäärä määrää akun napajännitteen. Kahdentoista voltin akussa on 6 kpl 2 V:n kennoja ja 24 V:n akussa on 12 kpl 2 V:n kennoja. Sähköjärjestelmän nimellisjännite ilmoitetaan yleensä olevan joko 14 V tai 28 V. Tämä johtuu siitä, että generaattorin tuottaessa sähköä järjestelmään jännite todellakin kohoaa 14 tai 28 voltin tasolle. Jotta akkuun virtaisi sähköä, siis akku lataantuisi, tulee järjestelmän jännitetason ylittää akun jännite niinpaljon, että jokaista akkukennoa kohti muodostuu selvä jänniteero. Ladattaessa lyijyakun kennojännite nouseekin helposti 2,35 volttiin.

Akun kapasiteetti ilmoitetaan amperitunteina. Akku, jonka kapasiteetti on 30 Ah (amperituntia) pystyy teoriassa luovuttamaan 30 A:n virran yhden tunnin ajan tai yhden amperin virran 30 h:n ajan. Kevyiden helikoptereiden lyijyakkujen amperituntimäärät ovat 40 - 60 Ah:n. Akun paino on pois helikopterin hyötykuormasta ja siksi akku mitoitetaan juuri riittävän tehoiseksi käynnistystä sekä sähköjärjestelmän tarvitsemaa varavoimatarvetta ajatellen.

Lyijyakun varaustila voidaan määritellä akkunesteen ominaispainomittarilla. Täyteen ladatun akun ominaispaino 1.300 - 1.275 ja akku on tyhjä jos ominaispaino on 1.240 - 1.200. Akun lämpötilan ollessa reilusti alle +20OC tai yli +35OC täytyy ominaispainolukemaa korjata korjaustaulukon mukaan.

Lyijyakkuun lisätään tislattua- tai ionivaihdettua vettä. Yleensä akun täyttöaukossa on holkki, jonka alareunan tasalle akkuvesi täytetään.

Nickel-Cadmium akku

Nickel-Cadmium akku (Ni-Cad) akku eroaa lyijyakusta, sanoisimpa, täysin. Lyijyakun hapan elektrolyyttineste onkin Ni-Cad-akussa emäksistä. Akun lataustilaa ei voida määritellä elektrolyytin ominaispainoa mittaamalla. Akkuun lisätään kyllä tislattua vettä, mutta ennen veden lisäystä on tiedettävä akun lataustila. Se tietysti tiedetään, että latauksen jälkeen akku on täysi mutta varaustila ja energiasisältö voidaan määritellä ainoastaan syväpurkaustarkastuksen kautta. Syväpurkauksessa akku ladataan ensin täyteen, jonka jälkeen sitä kuormitetaan tunnetuissa olosuhteissa. Purkauksen aikana akusta luovutettu sähkömäärä mitataan ja näin voidaan määritellä akun varastoituna ollut sähkömäärä. Puretussa akkukennossa ei ole sähköä, eikä vapaata nestettä. Kaikki neste on imeytynyt kennoihin. Täysin purettu Ni-Cad-kenno voidaan säilyttää pitkiäkin aikoja täysin purettuna ja kennon navat oikosuljettuina.

Nickel-Cadmium akkua ei saa ladata, eikä säilyttää samassa tilassa lyijyakkujen kanssa, eikä lyijyakun huoltoon käytettyjä huoltovälineitä saa käyttää Ni-Cad-akkuihin. Akkuvesiastiankin kautta saattaa Ni-Cad-akkuun joutua haitallinen määrä lyijyakun rikkihappoa, joka neutraloi Ni-Cad-akussa olevan elektrolyyttinesteen. Akun huolto on ammattimiehen työtä, eikä helikopterin ohjaaja voi tehdä itsenäisesti mitään akun huoltotoimia perehtymättä erityisesti Ni-Cad-akun huollon erityispiirteisiin.

Akun vioittuessa sen sisältämä sähköenergia voi purkautua akun sisällä kennosta toiseen aiheuttaen akun nopean kuumenemisen, joskus jopa räjähdyksen. Kaikki ilmailukäytössä olevat Ni-Cad-akut tulee olla varustettu lämpötilavaroitusjörjestelmällä. Varoitusjärjestelmä voi olla akun sisään rakennettu tai akun ulkopinnan lämpötilaa tunnisteleva järjestelmä. Akun lämpötilan noustua yli 65OC tason syttyy kojetaulussa keltainen "BATT TEMP"-varoitusvalo. Lämpötilan noustua yli 75OC syttyy punainen varoitusvalo. Keltaisen valon syttymisen jälkeen on akku kytkettävä irti sähköjärjestelmästä kääntämällä päävirtakytkin "BATT OFF"-asentoon. Sähköjärjestelmä toimii tämän jälkeen generaattorin varassa. Jos punainen valo syttyy on lento keskeytettävä mahdollisimman pian räjähdysvaaran vuoksi. Kuuman akun irroittaminen helikopterista saattaa olla vaarallista, joten on parasta, että akku jätetään paikoilleen jäähtymään.

Kaikkien edellämainittujen erikoisuuksien lisäksi Ni-Cad-akku on erikoinen myös hyödyllisellä tavalla. Akun käyttöikä on pitkä ja siihen voidaan tarvittaessa vaihtaa akkukennoja yksitellen. Sen latausaika on lyhyt ja se on erittäin tehokas myös alhaisissa lämpötiloissa. Pienikin Ni-Cad-akku pystyy luovuttamaan valtavan energiamäärän lyhyessä ajassa. Pienen turbiinimoottorikäyttöisen helikopterin tyypillinen akku on 17 Ah / 24 V. Tällainen akku luovuttaa yli 360 A:n virran käynnistysnappulan painamisen hetkellä ja vielä 30 sek kuluttuakin, moottorin kiihdytyttyä lähelle tyhjäkäyntinopeutta akusta otetaan 70 A:n virta. Akun napajännite putoaa käynnistyksen alussa akun kunnosta riippuen 14 - 18 volttiin. Näitä käynnistyksiä voidaan tehdä peräkkäin kolme kappaletta akkua lataamatta ilman, että akkutehon huomattavaa heikkenee, mutta sitten neljäs yritys - akku vain loppuu.

Ni-Cad-akun ominaisuus on erittäin pitkä ja tasainen sähkön tuotto suurella virralla.

Ni-Cad-akun kennon ominaisjännite on 1.25 V ja latauksen aikana kennojännite nousee 1.55 V:n tasolle. Matalasta kennojännitteestä johtuen Ni-Cad-akussa on enemmän kennoja kuin vastavassa lyijyakussa. Nimellisjännitteeltään 28 V järjestelmän akussa voi olla 19 tai 20 kennoa. Vastaavasti latausjänniteet ovat tasoa 28.5 V tai 29.5 V. Ulkoilman lämpötilan mukaan latausjännitettä säädellään yhden voltin haarukassa. Lämpöisessä latausjännite säädetään alemmaksi ja kylmässä korkeammaksi.

Litium akut

Helikoptereissakin tultaneen enemmän ja enemmän siirtymään Litium-akkuihin, joita on kahta päätyyppiä, litiumioni akku (Li-ion) ja litium polymeeri (Li-po) akku. Kaikki Litium-tyyppiset akut vaativat erittäin tarkan hoidon ja vaurioituessaan ne ovat vaarallisia väärin käytettynä tai väärin ladattuna, joten niiden käytön ja huollon osalta on noudatettava erityistä varovaisuutta.

Starttimoottorit/Generaattorit

Mäntämoottorin käynnistinmoottori toimii helikopterissa aivan kuin lentokoneessakin. Useissa helikoptereissa käynnistin kytketään magneettoavaimesta kiertämällä. Tällöin magneetot ovat automaattisesti oikein valittuja. Niissä helikoptereissa, joissa käynnistinpainike on erillinen on muistettava, että magneettokytkin asetetaan lentokäsikirjan antaman ohjeen mukaan ennen käynnistimen painamista.

Joissakin helikoptereissa moottoria pyöritetään käynnistimellä muutama kierros ennen magneettojen päällekytkemistä. Tällä tavalla pyritään parantamaan kaasujen jakautumista sylintetreihin ennen sytytysvirran kytkemistä. Moottori käynnistyy varmemmin eikä sen pyörintänopeus pyri ryntäilemään heti käynnistyksen jälkeen koska seossuhteessa ei tapahdu nopeita vaihteluita. Tällainen järjestys on käytössä erityisesti ruiskutusmoottorilla varustetuissa helikoptereissa, joiden moottorin käynnistys on jonkin verran tarkempaa touhua kuin kaasutinmoottorilla varustettujen.

Jos moottori ei käynnisty, jää käynnistinmoottori kytkeytyneeksi starttikehään ja moottoria pyöritettäessä käynnistinmoottori pyörii moottorin mukana moottoria takaperin pyöritettäessä ja normaaliin pyörimissuuntaan pyöritettäessä hakakytkin hyppii yli auheuttaen rallattavan äänen. Tämä on kytkinlaitteen normaali toimintatapa. Käynnistinmoottori kytkeytyy irti seuraavassa normaalissa käynnistyksessä pyörimisnopeuden noustua riittävästi.

Mäntämoottorin käynnistinmoottoriin kohdistuvien suurten hetkellisten kuormitusten johdosta sen kiinitys on syytä tarkastaa aika-ajoin helikopterin huoltovälin aikanakin.

Käynnistinmoottorin läpi kulkee hyvin vaihteleva virta 50 - 200 A. Näinkin suuri virta kuumentaa jäähdyttämättömän käynnistinmoottorin nopeasti, eikä käynnistyksiä pidä jatkaa loputtomiin esim. maavirtalaitteen avulla. Jollei moottori käynnisty kolmen ensimmäisen normaalin pituisen käynnistysyrityksen aikana anna käynnistimen jäähtyä, tarkasta onko käynnistysmenetelmäsi oikea ja onko esim. polttoainehana auki jne.

Mikäli käynnistin ns. potkaisee takaisin, käynnistinmoottorin kiihdyttämä pyörintänopeus hidastuu äkillisesti ikäänkuin johonkin törmäyksen takia, löytyy syy todennäköisesti sytytysjärjestelmästä. Tällainen vika rikkoo nopeasti käynnistinmoottorin ja saattaa aiheuttaa starttikehän hampaiden katkeamisen sekä muita moottorivaurioita.

Käynnistin/generaattori turbiinimoottorissa

Kaasuturbiinimoottoreiden käynnistinmoottorit ovat yleensä kaksitoimisia. Käynnistyksen aikana käytetään käynnistin/generaattoria käynnistimenä ja normaali operoinnissa se kytketään tasavirtageneraattoriksi.

Tällaisesta tasavirtageneraattorista saadaan riittävästi tehTällaisesta tasavirtageneraattorista saadaan riittävästi tehoa, sillä sen pyörintänopeus nousee lennolla on vakio ja riittävän suuri, aina 12 000 RPM saakka. Käynnistyksen aikana käynnistimen läpi kulkee melkein 400 A:n virta. Käynnistin lämpiää voimakkaasti ja ennen generaattoriksi kytkemistä tulisi käynnistimelle sallia noin 1 min. jäähtymisaika. Heti generaattorin päällekytkemisen jälkeen generaattori lataa akkua jopa 150 A:n virralla. Virta tasaantuu nopeasti ja normaalioperoinnissa generaattori tuottaa ainoastaan helikopterin normaalin sähköjärjestelmän tarvitseman virran 10 - 30 A.

Johdotus

Helikopterissa käytetään teflon päällysteisiä seosalumiinijohteella olevia johtimia. Nykyaikaisen lentokonesähköjohtimen eriste on hyvin ohut, mutta erittäin kulutuskestävä. Useasti johdin on hangannut rakenteeseen selvän kolon. Hankautuminen levittää mustaa väriä hankauskohdan ympätille ennen kuin johtimen eriste kuluu puhki aiheuttaen oikosulun ja lämpölaukaisimen aukeamisen.

Sähköjärjestelmän johdotus mitoitetaan kussakin järjestelmän osassa kulkevan enimmäisvirran mukaan. Johtimien koko valitaan taulukoista. Johdotuksen mitoitisen lentokonesähköjohtimen eriste on hyvin ohut, mutta erittäin kulutuskestävä. Useasti johdin on hangannut rakenteeseen selvän kolon ja levittänyt alumiinia kulutettaessa syntyvää mustaa väriä laajalti ympärilleen, ennen kuin johtimen eriste kuluu puhki aiheuttaen oikosulun ja lämpölaukaisimen aukeamisen.

Sähköjohtojen tarkastuksessa käytetään usein kokeilumenetelmää. Liitäntäterminaalilta lähtevää johtoa vedetään hieman, jos johto irtoaa oli se viallinen, kokeilun jälkeen se on poikki ja korjattava. Tällaisella tarkastusmenetelmällä saadaan usein aikaan enemmän haittaa kuin hyötyä. Normaaleissa lentojenvälisissä- ja päivätarkastuksissa ei paine-, lämpö- ja muilta antureilta lähteviin johtimiin tulisi koskea, jollei vikaa ole epäiltävissä.

Sulakkeet/Lämpölaukaisimet

Sulakkeet ja lämpölaukaisimet suojaavat helikopterin sähköjärjestelmän johdotuksia ylikuormituksilta. Ylikuormitus voi aiheuttaa johtimen kuumentumisen punahehkuun ja aina poikkipalamiseen saakka. Akulta virta johdetaan päävirtareleen kautta plus-kiskolle (päävirtakisko). Generaattorin tuottama sähkö tulee takavirtareleen kautta myös plus-kiskolle. Molemmat näistä päävirtalinjoista ovat lämpölaukaisijoilla suojaamattomia virtapiirejä. Plus-kiskolta virta jaetaan kaikkialle helikopterin sähköjärjestelmään. Välittömästi plus-kiskon yhteyteen on kytketty lämpölaukaisimet, jotka laukeavat automaattisesti auki niiden läpi kulkevan virran noustua säädettyä suuremmaksi. Sähköjärjestelmän jokainen virtapiiri mitoitetaan järjestelmän tarvitseman enimmäisvirran mukaan.

Lämpölaukaisimen voi olla kytkimestä erillään oleva virtasuoja tai se voi olla yhteenrakennettuna kytkimen kanssa ns. lämpölaukaisinkytkin.

Lämpölaukaisjan auettua lennolla se voidaan palauttaa joko painamalla (erillinen lämpölaukaisin) tai kääntämällä kytkintä (lampölaukaisinkytkin). Uudelleenkytkennän voi tehdä 10 - 20 sek laukaisimen aukeamisen jälkeen. Jos järjestelmässä ei ole mitään erityisempää vikaa, vaan kyseessä on lämpölaukaisimen toimintahäiriö tai tilapäinen ylikuormitus, jää laukaisin kiini. Jollei laukaisin tunnu jäävän hetkeksikään päälle on parempi odottaa 2 - 5 minuuttua järjestelmän tärkeydestä riippuen ennen uutta kytkentäyritystä. Äkillisesti kuumentunut lämpölaukaisin saattaa varastoida lämpöä jonkin aikaa sisällään niin, ettei se suostu kytkeytymään ennen jäähtymistään. Toisaalta äkillisesti noussut virta on merkki siitä, että jossain kohdassa järjestelmää kulkee tavallista suurempi virta ja senkin takia on hyvä jähdyttää järjestelmää. Jos lämpölaukaisija ei jää kiini-asentoon ei sitä saa pitää väkisin päällä. Väkisinkytkennän seurauksena saattaa olla tulipalo.

Kytkimet ja releet

Tärkein kytkin helikopterin sähköjärjestelmässä on PÄÄKYTKIN. Pääkytkimellä ohjataan päävirtarelettä, joka kytkee akulta tulevan jännitteen helikopterin plus-kiskoon. Kytkimen käyttövipu on aina punainen. Vaikka akku olisikin irtikytketty sähköjärjestelmästä asettamalla päävirtakytkin "OFF"-asentoon ei sähköjärjestelmä siitä huolimatta ole täysin virraton, sillä päävirtakytkimelle on tultava aina sähkö, jotta se voisi "ON"-asennossa kytkeä virran päävirtareleen solenoidille. Päävirtakytkimessä saattaa olaa kolmaskin asento "EXT BATT", joka kytkee ulkopuolisen virtaliitännän koneen sähköjärjestelmään.

Uusissa koneita päävirta kytketään releen välityksellä, mutta vanhemmissa koneissa päävirta kytketään suoraan suuikokoisella pääkytkimellä.

Generaattorikytkin ohjaa generaattorin tai alternaattorin kenttävirtaa. Kytkimessä saattaa olla asentojen "GEN ON" ja "GEN OFF" lisäksi myös "RESET", jota tarvitaan mikäli ylijänniterele on laukaissut generaattorin pois päältä.

Muut sähköjärjestelmän kytkimet ovat tavallisesti viputyyppisiä kytkimiä, joiden tarkoitus on merkitty kytkimen viereen samoin kuin "ON"- ja "OFF"-asennotkin. Sähköisellä polttoainehanalla varustetun helikopterin polttoainehanan käyttökytkin on maalattu punaiseksi.

Tärkeimmät, lennolla väärinkäytettynä vaaraa aiheuttavat kytkimet on yleensä suojattu joko suojaläpällä tai jousikuormitteisella kytkinnupilla.

MITTARIJÄRJESTELMÄ

   

Mittariopin perusteena on käytettävä esim. Ammattikasvatushallituksen julkaisemaa Lentäjän Mittarioppia.

Helikopterin mittarijärjestelmä jakautuu kahteen pääryhmään:

1) Lennonvalvontamittareita ovat mm: -nopeus -korkeus -lentosuunta -sijainti

2) Järjestelmien valvontamittareita ovat mm: -polttoainemäärä ja paine -moottorinvalvontamittarit -voimansiirron ja roottorin valvontamittarit -sähköjärjestelmän valvontamittarit

Kussakin helikopteriluokassa on pieniä eroja vaaditun mittarivarustuksen suhteen. lmailumääräys OPS M4-6 luettelee yksityiskohtaisesti kaikki minimivarustukseen kuuluvat mittarit ja varusteet. Mittareiden toimintaperiaatteen mukaan niitä voidaan tarkastella ryhmittäin alkaen pitot/staattisesta järjestelmästä.

Pitot/staattinen järjestelmä

Pitot/staattinen järjestelmä mittaa helikopterin ympärillä vallitsevaa staattista (paikallaan olevan ilman paine) painetta sekä kokonaispainetta, joka muodostuu pitotputkeen vaikuttavan staattisen paineen ja eteenpäinliikkumisesta johtuvan patopaineen summasta.

Staattisen paineen aukot on sijoitettu helikopterissa sellaiseen kohtaan, missä liikkeestä aiheutuva paineenmuutos on mahdollisimman vähäistä. Ohjaajan tulee tietää staattisen aukon sijaintipaikka kussakin lentämässään helikopterissa. Ei olisi ensimmäinen kerta jos ohjaaja konetta puhdistaessaan ja vahatessaan tietämättään täyttää staattisen paineen aukot vahalla. Siinä on sitten ihmettelemistä, että mikä vialla. Hyönteiset tunkeutuvat joskus pitot/staattiseen järjestelmään aiheuttaen epämääräisiä mittarinäyttämiä. Vesi on kuitenkin kaikista kavalin ja yleisin häiriön aiheuttaja. Staattiseen linjaan kertynyt vesipisara saattaa aikaansaada nopeusmittarissa varsin suuriakin virhenäyttämiä häiriten samalla korkeusmittaria ja pystynopeusmittaria. Sekä pitot-, että staattisessa linjassa on veden poistoliittimet linjan alimmassa kohdassa. Mittareiden epäluotettavan toiminnan havaitsemisen jälkeen on näiden liittimien tarkastus ensimmäinen toimenpide. Vedenpoistotulpan avaamisen jälkeen ei pidä puhaltaa staattiseen aukkoon tai pitotputkeen veden tyhjentämiseksi linjasta. Puhaltamalla aikaansaatu paine saattaa vioittaa nopeusmittaria ja pystynopeusmittaria hyvinkin helposti. Korkeusmittari on vahvempi tässä suhteessa.

Säilytettäessä helikopteria ulkosalla tulisikin sekä pitot- että staattisenpaineen aukot suojata hyönteisiltä, pölyltä ja "puhaltelioilta" sopivilla hyvin merkityillää peitteillä. Tilapäisiä suojia kuten teippiä tms ei tule käyttää, sillä niitä ei huomaa helposti ja paikoilleen jäädessään ne saattavat aiheuttaa lentoturvallisuusriskin lennolle lähdettäessä.

Jos linjoja puhalletaan on ne oltava irti molemmista päistä. Pitot/staattisen linjan avaukseen jälkeen järjestelmän tiiveys tulee tarkastaa huoltomekaanikon toimesta ilmailumääräyksen ohjeen mukaisesti.

Näyttöpaneelit eli digitaliset näytöt

Katso referenssi nestekidenäytöistä.

Nopeusmittari

Nopeusmittari on paine-eroa mittaava aneroidimittari, jonka aneroidin liike on välitetty nopeutta osoittavalle osoittimelle. Mittariasteikko on yleensä MPH (mailia tunnissa) ja KTS (solmua = meripenikulmaa tunnissa) arvoilla varustettu.

Nopeusmittari voi osoittaa nopeutta vain mikäli pitot- ja staattisen järjestelmän välille syntyy paine-eroa. Liikuteltaessa mittarin antureita (pitotputkea ja staattista aukkoa) tyhjiössä suurella nopeudella ei mittari voi osoittaa nopeutta, sillä tyhjiö ei aikaansaa paine-eroa aneroidikaammioissa. Toisaalta jos antureita liikutetaan esim veden alla on näyttö suuri jo aivan pienellä liikenopeudella. Tämä selittänee sen, miksi nopeusmittarin näyttövirhe suurenee lentokorkeuden kasvaessa ja ilman lämpötilan muuttuessa.

NOPEUSMITTARI mittaa:

Kokonaispaine - staattinenpaine

      ─────┬───────
    ┌──────┴────────────────────────────────────────────┐
    │ Kokonaispaine = staattinenpaine + dynaaminenpaine │
    └───────────────────────────────────────────────────┘

Korkeusmittari

Korkeusmittari on herkkä tyhjiöaneroidimittari, jonka osoittimen nollakohtaa voidaan säätää ilmanpaineen muutosten mukaan. Nollakohtaa voidaan verrata joko millibariasetukseen tai inHG (tuumaa elohopeapatsasta) asetukseen. Johdetun VFR-lennon ja IFR-lennon varustukseen kuuluu millibari-asteikolla varustettu tarkkuuskorkeusmittari.

KORKEUSMITTARI mittaa: Staattistapainetta

Pystynopeusmittari

Helikopterin pystynopeusmittareiden ongelmana on pääroottorilta tulevat mekaaniset värähtelyt ja staattisen paineen aukkoon kohdistuvat paineiskut. Jotkut pystynopeusmittarityypit menevät resonanssivärähtelyyn roottorin värähtelytaajuuden kanssa. Ainoa korjausmenetelma on tällöin toisen ominaisvärähtelytaajuuden omaavan mittarin vaihto. Jos paineiskut aiheuttavat pystynopeusmittarissa värähtelyä on ne poistettavissa staattiseen linjaan asennettavan vaimenninpullon avulla. Huomattava on kuitenkin, että vaimenninpullolla on ominaisuutena hidastaa jo muutenkin jäljessä laahaavan pystynopeusmittarin näyttöä.

PYSTYNOPEUSMITTARI mittaa: Stattisenpaineen muutosnopeutta

Lämpömittaukset

Lämpömittaukset perustuvat yleensä "Wetstonin silta"-mittaukseen. Tällaisessa sillassa vertaillaan mittarin sisällä olevaa vertailuvastusta mittauspisteen luona olevaan lämpötilan mukaan muuttavan vastuksen. Riippuen muuttuvan vastuksen arvosta kulkee virta mittarin sisällä eri reittejä. Virta aiheuttaa mittarin sisällä olevaan kahteen kelaan osoittimeen vaikuttavat magneettikentät. Magneettikenttien keskenäinen suhde määrää mittarinäyttämän. Tällainen mittari näyttää virrattomana yleensä nolla-arvoa. Nolla-arvoon osoitin siirretään joko kestomagneetilla tai jousella.

Suuremmat läämpötilat voidaan mitata lämpötilaeromittauksella "Termo couple"-mittauksella. Termo couple-mittaus perustuu kahden erillaisen metallin liitoksessa syntyvään sähkövirtaan. Mittarin tunnistinmateriaaleina on esim. alumel ja cromel tai kupari ja konstantani metalliset johtimet, jotka ovat liitetyt toisiinsa johtimien molemmista päistä. Eri lämpötiloissa olevissa liitoksissa syntyy erilaiset varaukset ja matala jännite, mutta suhteellisesti suurempi virta alkaa virrata johdinsilmukassa. Silmukassa kulkeva virta mitataan ja tarvittaessa vahistetaan sähköisesti näyttölaitetta varten.

Termo couple-mittarit, jotka eivät tarvitse sähköistä vahvistusta ovt täysin riippumattomat helikopterin sähköjärjestelmän toiminnasta. Mittari näyttää aina todellista lämpötilaeroa.

Sähköisesti vahvistettu Termo couple-näyttö on yleensä tavallista Termo couplea-näyttöä tarkempi. Virrattomana näyttölaitteen osoitin saattaa näyttää mitä arvoa tahansa ja onkin huomioitava, että esim. turbiinimoottorikäyttöisen helikopterin sammutuksen yhteydessä ei mittarijärjestelmää saa kytkeä virrattomaksi ennen kuin turbiini on varmasti pysähtynyt.

Paineiden mittaukset

Painemittaukset tehdään yleensä joko johtamalla paine putkella mittarille ja mittaamalla painearvo Bordon-kaarella tai käyttämällä Wetstonin-siltaa ja paineanturin mittaamaa vastusarvoa paineen muuttamiseksi sähköisti mitattavaksi arvoksi.

Pyörimisnopeuksien mittaukset

Pyörimisnopeuksia mitataan sekä mekaanisilla, että sähköisillä mittausjärjestelmillä. Perinteinen auton nopeusmittarin tapaan toimiva pyörrevirtamittari on yleinen mittaustapa pienille pyörintänopeuksille kuten mäntämoottorin pyörintänopeus ja roottorin pyörintänopeus. Mittarin näyttö on kalibroitu näyttämään pyörimisnopeutta 1/min ja samassa mittarissa saattaa olla useampia päällekkäisiä osoittimia, jotka normaalissa lennossa ovat päällekkäin.

Suurempia pyörintänopeuksia ja pidempiä mittausetäisyyksiä varten on kehitetty sähköinen ns. prosenttimittari. Mittarissa on kolme pääosaa. Generaattori, moottori ja pyörrevirtamittari. Kolmivaiheinen generaattori tuottaa pyöriessään virran, joka johdetaan kahta johdinta ja runko kolmantena johtimena mittarissa olevalle moottorille. Moottori pyörii pyörivän virtakentän mukana ja välittää pyörintänopeuden generaattorilta moottorille. Moottorin akselille on kytketty tavallinen pyörrevirtamittari, joka osoittaa moottorin pyörintänopeutta. Tällaisen prosenttimittarin generaattorin on pyörittävä suhteellisen suurella pyörintänopeudella, jotta generaattori synnyttäisi tarvittavan sähkövirran luotettavaa näyttöä varten. Sen laitteen, jonka pyörintänopeutta mitataan mittarin ulostuloakseli suunnitellaan pyörintänopeutta 4200 RPM varten. Generaattorin pyöriessä 4200 RPM näyttää mittarin osoitin 100% pyörintänopeutta. Jos mitattavan laitteen pyörintänopeusmittarin akseli pyörii normaali toiminnassa nopeammin kuin 4200 RPM voi tällainen prosenttimittari näyttää normaalin toiminnan pyörintänopeudeksi esim. 104%.

Nestemäärien mittaukset

Yleisin nestemäärien mittaustapa helikopteissa on sähköinen kellukeanturilla varustettu Wheatstonin-siltamittari. Mittausjärjestelmassä saattaa olla useampi kuin yksi anturi esim. yksi anturi/säiliö. Epäsäännöllisen muotoiset polttoainesäiliöt saattavat myös aiheuttaa sen, että osa säiliön polttoainemäärästä on mitattava toisella, eritavoin kalibroidulla mittarilla kuin loppuosa.

Jännitemittari

Sähköjärjestelmästä helikopterissa mitataan vain virtaa ja jännitettä. Jännite- eli volttimittari ei ole pakollinen varuste, ellei helikopterin mittarijärjestelmään liity sellaisia hyrrämittareita, joiden käyttövoimaa, sähköä, tarkkaillaan volttimittarin avulla.

Virtamittaus on huomattavasti tärkeämpi. Virtaa mitataan yleensä ns sivuvirtamittarilla, jossa virtapiirissä kulkeva virta johdetaan sarjavastuksen läpi. Vastuksen rinnalle kytketään millivolttimittari, joka mittaa sarjavastukseen häviävän jännitteen määrän. Sarjavastukseen häviää vain muutama millivoltti, joten se ei vaikuta oleellisesti virtapiirin toimintaan. Sarjavastus voi olla generaattorin ja maadoituksen välillä, jolloin virtamittarille menevissä johtimissa on vain muutaman millivoltin jäännite. Jos sarjavastus on generaattorin + johtimessa ovat molemmat virtamittarin johtimet jännitteellisiä ja ne on suojattava lämpölaukaisimilla tai sulakkeilla.

Tärkeämpää kuin se miten virta mitataan on tietää mistä virta mitataan. Eri helikopterityypeissä käytetään joko AMPPERIMITTARIA tai KUORMITUSMITTARIA.

Ampperimittari

Ampperimittari (AMMETER) osoittaa akulta tulevan tai akkuun menevän virran määrän. Mittauspiste sijaitsee akun ja päävirtakiskon välissä. Osoittimesta voidaan lukea sekä virran suunta, että virran määrä.

Amperimittarissa nolla-arvo (0) on yleensä keskellä ja vasemmalle ovat purkuarvot (-) ja oikealle latausarvot (+).

Tyypillisesti ampperimittari osoittaa suurta purkuarvoa (-) moottoria käynnistettäessä käynnistinmoottorilla. Mäntämoottorihelikoptereissa käynnistinmoottorin virta ei yleensä kulje amperimittarin sarjavastuksen kautta, vaan käynnistinreleelle lähtevä johdin lähtee mahdollisimman suoraan akulta. Moottorin käynnistyttyä ja generaattorin päällekytkemisen jälkeen mittari näyttää ensin suurempaa latausarvoa (+) ja akun lataustilan tasaannuttua näyttö siirtyy lähellä nollaa. Kuormitusmuutokset virtapiirissä eivät juurikaan vaikuta ampperimittarin näyttöön, jos generaattori (tai alternaattori) voi tuottaa riittävän sähkötehon.

Kuormitusmittari

Kuormitusmittari (LOADMETER) osoittaa generaattorin kuormitusta. Kun generaattori tuottaa sähköä ja sen syöttämää virtapiiriä kuormitetaan näyttää kuormitusmittari generaattoria kuormittavan sähköisen kuorman määrää, virta-arvona tai suhteellisena lukemana maksimi kuormitusarvosta.

Kuormitusmittarin nolla-arvo on mittarin vasemmassa reunassa ja max. arvo mittarin oikeassa reunassa. Kuormitusmittari ei osoita negatiivisia mittausarvoja.

Kuormitusmittarin anturi (sarjavastus) on kytketty joko generaattorin ja maadoituspisteen väliin tai generaattorin ja päävirtakiskon väliin.

Tyypillisesti kuormitusmittari näyttää nollaa käynnistettäessä moottoria käynnistinmoottorilla. Tällöin generaattorilla ei tietenkään saa olla kuormaa ja takavirran estorele estää virran kulun päävirtakiskolta generaattorin läpi runkoon. Kun generaattori kytketään päälle näyttää kuormitusmittari ensin suurempaa virta-arvoa, sillä käynnistyksen yhteydessä purkautunut akku varautuu voimakkaasti ja ottaa suuren virran sähköjärjestelmästä. Akun varaustilan tasaannuttua pienenee kuormitusmittarin näyttämä. Normaalissa lentotilassa kuormitusmittari näyttää sitä virta-arvoa, jonka helikopterin sähkölaitteet, kaikki yhteensä, ottavat. Laskuvalonheittimen päällekytkeminen saa kuormitusmittarin hypähtämään suuremmalle virta-arvolle, joka säilyy, kunnes valonheitin sammutetaan jälleen.

MINIMIVARUSTEET JA LENTOKELPOISUUS

    Tiedot vuodelta 1989 ja ne tulee päivittää!

Helikopterin minimivarusteet ja lentokelpoisuus

Helikopterin minimivarusteet on lueteltu ilmailumääräyksessä OPS M4-6 "Helikoptereiden minimivarustus yksityis- ja ansiolentotoiminnassa". Tässä määräyksessä käsitellään helikoptereiden max. lentoonlähtömassaltaan alle 2700 kg varusteita. Minimivarustukseen kuuluvat kaikki sellaiset lennonvalvontalaitteet ja varusteet, joilla on suoranaista merkitystä lentoturvallisuuteen ja lentotehtävän suorittamiseen. Täten esim radiosuunnistuslaitteet ovat minimivarustukseen kuuluvia laitteita edellyttäen, että lentotoimintaa suoritetaan radiosuunnistusta vaativissa lento-olosuhteissa. Ennen jokaista lentoa on helikopterin päällikön päätettävä onko helikopterissa oleva toimintakuntoinen varustus riittävä lentotehtävän loppuunsuorittamiseen.

Mikäli helikopterissa on aikaisempia vikoja ja ne on käsitelty normaaleiden tarkastus- ja kirjausmenettelyjen mukaan on jokainen mahdollisesti lentokelpoisuuteen vaikuttava vika kirjaattu tyyppikelpuutuksen omaavan mekaanikon toimesta helikopterin "HOLD ITEM"-listaan.

H U O M !

Helikopterin ohjaaja ei saa tehdä kirjauksia Hold Item-listaan, ellei hänellä ole voimassa olevaa ko. helikopterityypin huoltomekanikon lupakirjaa.

Ohjaajan tulee ennen lentoa tarkistaa, että HOLD-ITEM-listassa ei ole kirjattuna sellaisia vikoja joilla on vaikutusta suunnitellun lentotehtävän suorittamiseen. Esimerkiksi hold item-listaan vialliseksi kirjattu ulkopuolisen kuorman koukku ei estä normaalin matkustajien kuljetuslennon lentämistä. Ko helikopterin lentokelpoisuus on rajoitettu, mutta kone ei ole lentokelvoton. Esimerkkitapauksessa helikopterin lentokelpoisuus on evätty vain siltä osin kuin se vaikuttaa tietyn tehtävän suorittamiseen.

Jos helikopterissa esiintyy vika tai häiriö, joka evää koko helikopterin lentokelpoisuuden ei tällaista vikaa voi kirjata Hold Item-listaan, vaan se on kirjattava helikopterin matkapäiväkirjaan ja kirjaus on tehtävä esimerkiksi:

"Pääroottorin sulkalaakeripesä viallinen. Helikopteri ei ole lentokelpoinen. 25.9.1989 Matti Meikäläinen Korjaamo."

Jotta helikopteri olisi jälleen lentokelpoinen on matkapäiväkirjassa oltava edellistä merkintää vastaava merkintä esimerkiksi:

"Pääroottori korjattu. Helikopteri on lentokelpoinen. 25.9.1989 Matti Meikäläinen Korjaamo"

Mittarivarustus

Minimi mittarivarustus määräytyy lentotehtävän mukaan. Mittariston normaali toiminta tarkastetaan ennen lentoa. Kaikista mittareista tarkastetaan niiden normaalit näyttämät, lasien kunto ja mittareiden merkinnät.

Radiovarustus

Radiojärjestelmien perustiedoiksi suosittelen:

Ilmailun Radio ja Tutkalaitteet Alpo Rinta-Opas Väinö K.Lehtoranta Ilmailutuotanto Oy

Radiovarustuksen lentokelpoisuus määräytyy kuten muillakin varusteilla kunnossa olevien laitteiden ja aijotun lennon tarpeiden mukaan.

Helikopterin yhteysradioiden koeilu suoritetaan yleensä kuuntelemalla lennon valmisteluun tarpeellisia radiojaksoja ja ennen lentoa pyydettävien lennonjohtoselvitysten avulla.

Suunnistusradioiden kokeiluun ei maassa aina ole mahdollisuutta lainkaan tai kokeilu saattaa antaa väärän tuloksen. Esimerkiksi lentokonehallin välittömässä läheisyydessä suoritettu ADF:n kokeilu saattaa osoittaa ADF:n näyttävän väärin radioaaltojen heijastumisesta johtuen. Lennolla laite voi toimia kuitenkin virheettömasti. Huomattava on myös, että yleensä suunnistusradioantennit on sijoitettu helikopterin pohjaan ja ovat helikopterin maassa ollessa erityisen epäedullisessa paikassa.

Muut lennonvalvontalaitteet

Varoitusvalot, mittarivalot jne. tulee tarkastaa ennen lentoa. Mittarivalojen jokaisen lampun tarkastaminen saattaa olla mahdotonta kirkkaassa auringonpaisteessa, mutta jos lento suoritetaan siten, että se päättyy hämärään, jolloin mittarivaloja tulisi käyttää on mittarivalot tarkastettava yksitellen suojaamalla mittari kerrallaan valolta käsien avulla ja tarkastamalla lamput tällä tavoin.

Varoitusvaloista on tarkastettava jokaisen valon toiminta ja merkintäteksti. Tarkista myös, että juuri ne valot palavat joiden kuuluukin, ettei valokalusteet ole vahingossa vaihtuneet vääriin paikkoihin. Samalla voi vielä kerran harkita mitä onkaan tapahtunut, jos TUO valo syttyy.

Ohjaamovarusteet

Ohjaamossa, matkustamossa ja/tai ohjaajan saatavilla tulee olla vähintäin seuraavat varusteet (yölento).

Varuste	Tarkastusjakso/Voimassaolo
Tulensammutuspullo	Voim. 1v
Ensiapulaukku	Voim. 2v
Taskulamppu	Tark. joka lento
Matkapäiväkirja	Tark. joka lento
Lentokäsikirja	Revisiointipalv.
Tarkastuslista	kunnes muutoksia
Lentokelpoisuustodistus	Voim. 1v
Punnituspöytäkirja	Voim. 5v
Rekisteröimistodistus	Kunnes muutoksia
Katsastuspöytäkirja	Voim. 1v tai 2v
Radioperuskatsastuspöytäkirja	Kunnes muutoksia
Radioaseman käyttölupa	Voim. 5v
Vakuutustodistus	Voim. 1v
Vuosikortti (laskeutumismaksu)	Voim. 1v
Ansiolentotoimilupa	Voim. 0.5 - 3v
Lentolupakirja	Voim. 0.5 - 2v

Varusteiden kunto ja tarkastusjakson voimassaolo, sekä asiakirjojen voimassaolo ja asiatietojen oikeellisuus tulee tietää tai varmistaa ennen lentoa.

Lisäksi ohjaamossa on oltava suunnattava ja himmennettävä lisävaäaistus yölennoilla. Valaisin ei saa ottaa virtaa samasta virtapiiristä mittarivalojen kanssa.

Huomioi myös, että vaikka asiakirjat ovat koneessa ja ne on muuten ajantasalla saattavat seuraavat seikat vaikuttaa lentokelpoisuuteen:

Matkapäiväkirjassa saattaa olla edellisten ohjaajien kirjaamia vikailmoituksia.

Huoltojakso on saattanut ylittyä tai jakso voi ylittyä seuraavan lennon aikana. Edellinen huoltomerkintä on matkapäiväkirjassa.

Hold Item-listassa saattaa olla mekaanikon kirjaamia lentotoimintaa rajoittavia vikoja.

Katsastuspöytäkirjassa saattaa olla ilmailuviranomaisen kirjaamia lentokelpoisuutta rajoittavia vikoja.

Lennoilla laajoille vesialueelle tulee ohjaamossa miehistön ja matkustajien saatavilla olla uimaliivit ja helikopterissa helikopterin kelluttavat varusteet. Pelastusliivit tulisi mieluiten pukea ennen lentoa.

Helikopterin käyttövarusteet

Käytännössä helikopterin käyttöhuolto vaatii muutamia varusteita pidettäväksi jatkuvasti helikopterissa mukana, ellei toiminta tapahdu pääsääntöisesti huoltopisteestä käsin. Tällaisia varusteita voivat olla.

- puhdistusrätti - moottoriöljy - vaihteistoöljy - lisäpolttoainekanisterit - molemmista päistä suljettava öljysuppilo - polttoaineen tankkaussuppilo, säämiskällä (bensiini) - polttoaineen tankkaussuppilo, suodattimella (JET A1) - polttoainepumppu (maastotankkaukset) - pa-säiliön vesinäytteen ottoastia - vesikoevarusteet - öljykorkkien avaamiseen mahd. tarvittavat työkalut - yleistyökalut (esim. ovien irroittamiseen) - varmistuslankaa - siirtopyörät - lapalukot - pää- ja pyrstöroottorin lapasuojat - pitotputken ja staattisten aukkojen suojat - moottoritilan ja ohjaamon peite - ilmanotto- ja pakoaukkojen suojat - ankkurointiköydet pysäköintiä varten

Varusteiden käsittelyssä on erittäin tärkeätä, että voiteluöljyn ja polttoaineen käsittelyssä käytetyt välineet säilytetään puhtaina.

Jos kaikki luetellut varusteet otetaan kerralla mukaan ei matkustajia enää mukaan sovikkaan. Varusteet on valittava lentotehtävän, helikopterityypin ja lennon välilaskupaikkojen mukaan mahdollisen yöpymisen huomioiden. Oheista listaa voit käyttää tarkastuslistana, jottei jotakin tärkeätä unohtuisi.

Huolto

   

HUOM! Viimeisten vuosien aikana ilma-alusten huoltovaatimukset ovat muuttuneet paljon, josta syystä tämän kappaleen tiedot eivät ole ajan tasalla!

Helikoperin huolto koostuu useista eri tasoisista toimenpiteistä. Pienimpänä on ohjaamotarkastus välilaskussa ja suurimpana koko helikopterin peruskorjaus.

Huoltotoimenpiteet jaoitellaan seuraavasti:

Tarkastus Teikjä

- ennen lentoa tarkastukset Ohj - lennon jälkeinen tarkastus Ohj/Mek - ennen päivän ensimmäistä lentoa Ohj/Mek - erikoistarkastukset ilmailumääräysten tai valmistajan ohjeiden mukaan Ohj/Mek/Korj - määräaikaishuoltotarkastukset Mek/Korj - 25 h - 50 h - 100 h - 200 h - 300 h - 400 h - 600 h - 900 h - 1000 h - 1200 h - vuosihuolto - vuositarkastus Korj - katsastukset IH - vauriokorjaukset Korj - perushuolto Korj - peruskorjaus Korj

Tekijä-lyhenteet: Ohj = Ohjaaja Mek = Mekaanikko Korj = Korjaamo/Huoltoyritys IH = Ilmailuhallitus

Kullekkin helikoptertyypille on omat huoltojaksonsa eikä ohjaajan välttämättä tarvitse tietää muuta kuin milloin seuraava määräaikainen huoltotoimenpide tulee suorittaa.

Varsinaiset huoltotoimenpiteet kirjataan helikopterin matkapäiväkirjaan, josta ohjaaja voi tarkastaa viimeeksi tehdyn huoltotoimenpiteen ja milloin seuraava huoltotoimenpide tulee suorittaa, seuraavasti:

╔══════════════════════════════════════════════════════════╗
║ Tehty  25.11.1988/    200 h:n huolto käyntiajalla 1375 h.║
║ Seuraavaksi tehtävä    25 h:n huolto käyntiajalla 1400 h.║
║ Vantaa 25.11.1988/ Matti Meikäläinen Korjaamo Leko No 123║
╚══════════════════════════════════════════════════════════╝

Lentoa edeltävä tarkastus

Ennen jokaista lentoa on ohjaajan varmistuttava siitä, että helikopteri on lentokelpoinen edellisen lennon jälkeen. Ennen lentoa tehtävän tarkastuksen suoritusohjeet ovat ko helikopterityypin lentokäsikirjassa.

Lennon jälkeinen tarkastus

Lennon jälkeinen tarkastus ei ole tietääkseni yhdenkään helikopterin valmistajan määrittelemän tarkastusohjelman mukainen. Olen ottanut tämän ohjeen mukaan siksi, että helikopteri on tyypillisesti ilma-alus, joka jää lentotehtävän jälkeen johonkin laskeutumispaikkaan ja seuraavan lennon lentää joku toinen ohjaaja. Jos lennon jälkeistä tarkastuskierrosta ei tehdä voi esim lennolla irronnut tarkastusluukku viivyttää seuraavaa lentoa.

Lennon jälkeisellä tarkastuksella ohjaaja voi määritellä jäikö helikopteri hänen lentonsa jälkeen virheettömään kuntoon vai olisiko ennen seuraavaa lentoa tehtävä joitakin tarkastus-, korjaus- tai huoltotoimenpiteitä. Mikäli joitakin toimenpiteitä tarvitaan on niiden suorittaminen mielekkäämpää heti lennon jälkeen kuin vasta seuraavalle lennolle lähtevän ohjaajan tekemänä ennen lentoaan. Lento voidaan joutua siirtämään tai jopa peruuttamaan vain sen takia ettei lennonjälkeistä tarkastusta ole tehty ja sen havaintojen pohjalta vaikkapa tilattu mekaanikkoa korjaamaan vika! Moottoriöljyn lisäys on parempi tehdä lennon jälkeen, mutta polttoaineen tankkaus on sovittava erikseen tapauskohtaisesti, sillä joillakin helikoptereilla tehdään sellaisia lentotehtäviä, että polttoainesäiliöt eivät voi olla täynnä painon vuoksi!

Palattuasi lennolta kierrä kone ympäri, kiinitä lapalukko(t), suojaa tarpeelliset paikat ja pidä silmäsi auki onko jokin toimenpide tarpeen ennen seuraavaa lentoa.

Päivätarkastus

Päivätarkastus tehdään enne päivän ensimmäistä lentoa. Jos lento suoritetaan kotikentältä tulisi päivätarkastus suorittaa mekaanikon toimesta ansiolentokäytössä olevalle helikopterille. Maasto-operoinnissa ohjaaja voi tehdä kuusi tarkastusta peräkkäin ja seitsemmännen tekee mekaanikko.

Päivätarkastuksesta on tehtävä kirjaus matkapäiväkirjaan merkiten myös tarkastuksen kelloajan. Päivätarkastus on voimassa 24h.

Määräaikaishuollot

Määräaikaishuollot tekee AIR M4-1 mukaan määritelty huoltaja tai huolto-organisaatio. Jokaisella helikopterityypillä on yksilölliset huoltojaksot ja useinmiten huoltojaksoista puhuttaessa esim. 100 h:n huolto voi tarkoittaa ensimmäistä, toista, kolmatta jne. 100 h:n huoltoa. Helikopterissa jonka huoltojärjestelmään kuuluvat huollot 100h, 200h, 600h ja 1200h tehdään 1200:n lentotunnin kohdalla 12. 100h:n, kuudes 200h:n ja toinen 600h:n sekä ensimmäinen 1200h:n huolto.

Katsastus

Helikopterin katsastuksen tekee Ilmailuhallituksen helikopterikatsastaja tilauksesta. Katsastuksella IH varmistaa helikopterin lentokelpoisuuden ja jatkaa lentokelpoisuustodistuksen voimassaoloaikaa harkintansa mukaan, normaalista yksityiskäytössä kaksi vuotta ja ansiolentokäytössä yhden vuoden. Katsastaja kirjaa havaitsemansa puutteet katsastuspöytäkirjaan ja määrittelee ajan, johon mennessä lupakirjan omaavan mekaanikon on otettava kantaa ko vikaan.

Radiolaitteiden erilliskatsastuksesta on luovuttu ja radiolaitteet katsastetaan nykyisin ilma-aluksen katsastuksen yhteydessä. Erillistä radiokatsastustodistusta ei helikopterin asiakirjojen joukossa enää tarvita, mutta sellainen saattaa vielä kuitenkin siellä esiintyä. Vanhat radiokatsastustodistukset saa hävittää.

Vuositarkastus

Vuositarkastuksen voimassaoloaika päättyy sen kalenterikuukauden loppuun jona on tullut täyteen yksi kalenterivuosi edellisen vuositarkastuksen kuittauspäivämäärästä. Vuositarkastus voidaan tehdä kaksi kuukautta ennen vuositarkastusjakson päättymistä sen vaikuttamatta vuositarkastusjaksoon.

MITÄ SE ON! Jos ensimmäinen vuositarkastus on tehty 20.10.1987 päättyy tämän vuositarkastuksen jakso 31.10.1988. Jos -88 vuonna tehtävä vuositarkastus on tehty 25.08.1988 (vähemmän kuin kaksi kk. ennen jakson päättymistä) ei alkuperäinen vuositarkastusjakso siirry vaan -88 vuonna tehdyn vuositarkastuksen tarkastusjakso päättyy vasta 31.10.1989.

Ohjaaja on siis vastuussa siitä, että huoltojaksoja ei ylitetä. Huoltojakso voi olla myös joku tasatunneista poikkeava käyntiaika esim. seitsemäs 100 h:n huolto tehdään käyntiajalla 636 h.

Tarkastusjaksojen viimeisen voimassaolohetken määrittely helikopterissa olevien asiakirjojen pohjalta onkin ohjaajalle monesti aika työlästä. Suosittelen, että ohjaaja keskustelisi huolto- ja tarkastusjaksoista helikopterin huoltajan kanssa. Lisäksi hänen on itse varmistuttava, ettei aikoja ylitetä suoritettavan lentotehtävän aikana.

Käyntiaikavalvottavat laitteet

Helikopterissa on runsaasti käyntiaikavalvottavia laitteita. Ohjaaja on vastuussa siitä, että helikopterilla ei lennetä käyntiaikavalvottujen laitteiden käyntijaksojen yli.

Käytännössä ohjaajalla itsellään ei ole helppoa tapaa selvittää laitteiden käyntiaikoja ja mahdollisia muita tarkastusrajoituksia. Ohjaajan tulee pitää riittävästi yhteyttä helikopterin huoltajaan, jotta hän on selvillä käyntiaikavalvottujen laitteiden vaihtotarpeesta. Yleensä riittää, jos ohjaaja tietää lentotuntimäärän ja/tai kalenteriajan mitä ei saa ylittää ennen laitevaihtoa tai tarkastustyötä.

Huoltotoimintamääräykset

   

HUOM! Viimeisten vuosien aikana ilma-alusten huoltovaatimukset ovat muuttuneet paljon, josta syystä tämän kappaleen tiedot eivät ole ajan tasalla! Huoltotoiminta perustuu Liikenneteen turvallisuusviraston (Trafi) julkaisemiin määräyksiin sekä helikopterin valmistajatehtaan ja Liikenneteen turvallisuusviraston hyväksymään huoltotoimintakäsikirjaan, ohjeisiin ja määräyksiin.

Helikopterin ohjaajan on hyvä tutustua seuraaviin Ilmailuhallituksen julkaisemiin huoltotoimintamääräyksiin:

- AIR M4-1 Helikoptereiden huoltotoimintavaatimukset

- AIR M4-2 Helikoptereiden määräaikaishuollot

- AIR M4-10 Helikoptereiden vuositarkastus

- AIR M4-18 Helikoptereiden tarkastuslistat

- AIR M4-20 Helikoptereiden turvavyöt

- AIR M4-20 Helikoptereiden turvavyöt

- AIR M4-21 Helikopterin eräiden hallintalaitteiden merkitseminen

Huoltotoiminnassa noudatetaan ensisijaisesti sitä erikoisohjetta (huoltotoimintakäsikirjaa), jonka Ilmailuhallitus on ko helikopterin huoltotoimintaa varten hyväksynyt. Samalla noudatetaan niitä Ilmailuhallituksen, valmistajan ja FAA:n (Federal Aviation Administration) julkaisemia ohjeita, joita koskevaa menettelyä ei ole erikseen huoltotoimintakäsikirjassa määritelty.

Teknillinen päiväkirja

Suomalaisten ilmailumääräysten mukaan jokaisessa suomalaisessa helikopterissa on oltava teknillinen päiväkirja. Tähän kirjaan merkitään kaikki helikopterin lentokelpoisuuteen vaikuttavat teknilliset asiat.

Kirjan välissä ovat seuraavat osat:

Muutos- ja korjauspäiväkirja, runko Muutos- ja korjauspäiväkirja, moottori Huoltokortti, runko Huoltokortti, moottori Laitekortit, yksi kutakin valvottavaa laitetta varten

Muutos ja korjauapäiväkirjoihin merkitään kaikki suoritetut mutos- ja tarkastusmääräykset, muutostyöt, suurehkot korjaukset, perushuollot, peruskorjaukset, pääkomponenttien irroitukset ja asennukset. Ilmailuviranomainen tekee myös mm. katsastusmerkinnän teknilliseen päiväkirjaan.

Huoltokortteihin merkitään kaikki helikopterille suoritetut määräaikaishuoltotoimenpiteen niiden suoritusjärjestyksessä. Huoltokortista selviää helikopterin huoltohistoria.

Laitekorteilla seurataan helikopterin käyntiaikarajoitettujen laitteiden huoltohistoriaa ja elinikää. Jokaiselle sarjanumeroidulle käyntiaikavalvottavalle laitteelle on avattu oma laitekortti, johon merkitään laitteen elinaikana laitteelle tehdyt toimenpiteet. Laitteen irroituksen yhteydessä sen laitekorttiin merkitään irroitus ja kortti liitetään irroitetun laitteen mukaan. Irroitetun laitteen tilalle asennettavassa laitteessa on oltava vähintäin SAATTOKORTTI, jossa olevalla virallisella kuittauksella vahvistetaan laitteen huoltohistoria ja saattokorttiin merkityt käyntiaikatiedot. Jos laitteelle ei ole avattu laitekorttia on se asennuksen yhteydessä avattava ja liitettävä teknillisen päiväkirjan väliin muiden laitekorttien joukkoon.

Export Certificate

Ulkomailta hankitulla ilma-aluksella on oltava myyntimaan ilmailuviranomaisen myöntämä "EXPORT CERTIFICATE", jolla myyjämaan ilmailuviranomainen vakuuttaa myytävän helikopterin täyttävän myyntimaan ilmailuviranomaisen asettamat lentokelpoisuusvaatimukset. Ilman Export Certificatea maahantuodun helikopterin lentokelpoiseksi saamiseen Suomessa tarvitaan erityistarkastuksia. Export Certificate ei takaa, että ilma-alus täyttäisi automaattisesti suomalaiset lentokelpoisuusvaatimukset.

LOPPUSANAT

   

Toivon, että tämä koulutusmateriaalin antoi tietopohjan, jonka toivon sytyttävän lukijaa kiinnostuksen kerätä lisää tietoa helikoptereista ja vielä paremmin ymmärtämään miten helikopteri on rakennettu ja miten se toimii. Kenties tästä syntyy jollekin kipinä ilmailun pariin siirtymiseksi kuten allekirjoittaneelle kävi, kun ilmailukipinän tarttui allekirjoittaneeseen, opiskellessani Kansanvalistusseuran kirjekurssilla lentokoneen moottoreita ja lentokoneen rakenteita, muun opiskelun ohessa.

Pertti Lehtinen

Lähteet

   

• Helicopter Aerodynamics
• Basic Helicopter Handbook EA-AC 61-136
• Flight Instructors Handbook EA-AC 61-138
• Englantilais Suomalainen Ilmailusanasto Määritteineen
• Helicopter Performance Stability, and Control
• Helicopter Design & Data Manual, S. J. Dzik
• Ilmailun radio- ja tutkajärjestelmät. Ilmailutuotanto Oy, ISBN 951-95244-6-0
• Lentokonerakenteet ja Järjestelmät, Esko Lähteenmäki
• Lentäjän mittarioppi, Tapani Vänttinen, Ammattikasvatushallitus
• Lentomoottorioppi, Esko Lähteenmäki
• Practical Helicopter Aerodynamics By R. W. Prouty