SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC.. 4
SLOVARČEK.. 11
1. POVZETEK.. 12
2. UVOD.. 13
2.1 ZGODOVINA
2.2 POSEBNOSTI MERSKIH ENOT V LETALSTVU.. 14
2.3 RAZDELITEV ZRAČNEGA PROSTORA.. 14
2.4 UPORABNIKI ZRAČNEGA PROSTORA.. 15
3. CNS/ATM SISTEM.. 16
3.1 ATM – SISTEM UPRAVLJANJA LETALSKEGA PROMETA.. 16
3.2 CNS – KOMUNIKACIJE, NAVIGACIJA IN NADZOR.. 16
3.3 AES – SISTEM LETALSKEGA OKOLJA.. 16
3.4 SODELUJOČI V CNS/ATM SISTEMU.. 17
3.4.1 LETALSKI UPORABNIKI.. 17
3.4.2 NELETALSKI UPORABNIKI.. 18
3.4.3 PONUDNIKI STORITEV.. 18
3.5 FUNKCIJSKA RAZČLENITEV.. 22
3.5.1 LETEČA KOMPONENTA.. 22
3.5.1.1 Komunikacije.. 23
3.5.1.2 Navigacija.. 24
3.5.1.3 Nadzor.. 25
3.5.2 OBDELAVA PODATKOV LETALSKEGA OKOLJA.. 25
3.5.2.1 Operacije nad statičnimi podatki 26
3.5.2.2 Obdelava dinamičnih podatkov letalskega okolja. 26
3.5.3 ATFM – UPRAVLJANJE PRETOKA LETALSKEGA PROMETA.. 26
3.5.4 OBDELAVA PODATKOV O POLETIH.. 28
3.5.4.1 Načrt poleta. 28
3.5.4.2 Začetna obdelava načrtov poleta. 28
3.5.4.3 Obdelava in distribucija podatkov o poletih.. 29
3.5.5 KOMUNIKACIJE.. 32
3.5.6 NAVIGACIJA.. 34
3.5.7 NADZOR.. 35
3.5.7.1 Pridobivanje podatkov.. 36
3.5.7.2 Obdelava podatkov nadzora.. 37
3.5.8 ATC ORODJA.. 37
3.5.8.1 ATC vmesnik človek-stroj 38
3.5.8.2 MONA – Nadzorni pripomočki 38
3.5.8.3 MTCD – Zaznava srednjeročnih konfliktov. 38
3.5.8.4 Varnostne mreže.. 38
3.5.8.5 Sekvenčni upravljalec. 38
3.5.9 CNS/ATM PODPORA.. 39
3.5.9.1 Operativni nadzor in upravljanje. 39
3.5.9.2 Tehnični nadzor in upravljanje. 39
3.5.9.3 Upravljanje s podatki 40
3.5.9.4 Zapisovanje in predvajanje. 40
3.5.9.5 Logistična podpora. 41
3.5.10 ASM – UPRAVLJANJE ZRAČNEGA PROSTORA.. 41
4. CNS – KOMUNIKACIJE, NAVIGACIJA, NADZOR.. 42
4.1 KOMUNIKACIJE.. 42
4.1.1 ANALOGNE KOMUNIKACIJE LETALO – ZEMLJA.. 42
4.1.1.1 Zveze na HF frekvenčnem področju.. 43
4.1.1.2 Zveze na VHF frekvenčnem področju.. 43
4.1.1.3 Satelitske govorne zveze. 43
4.1.2 PODATKOVNE POVEZAVE LETALO – ZEMLJA.. 44
4.1.2.1 ACARS.. 44
4.1.2.2 Satelitske podatkovne povezave. 50
4.1.2.3 TFTS.. 52
4.1.2.4 Gatelink. 53
4.1.2.5 Naprednejše HF podatkovne povezave. 53
4.1.2.6 Naprednejše VHF podatkovne povezave. 53
4.1.2.7 VDL-1. 54
4.1.2.8 VDL-2. 54
4.1.2.9 VDL-3. 56
4.1.2.10 VDL-4. 60
4.1.2.11 Izbira VHF podatkovne povezave. 63
4.1.2.12 UAT. 63
4.1.2.13 SSR-S podatkovni prenos. 64
4.1.3 ZEMELJSKA KOMUNIKACIJSKA MREŽA.. 65
4.2 NAVIGACIJA.. 67
4.2.1 TIRNICA.. 67
4.2.2 ZAHTEVANA NAVIGACIJSKA ZMOGLJIVOST. 67
4.2.3 RNAV – PODROČNA NAVIGACIJA.. 67
4.2.4 KONCEPT PROSTEGA LETENJA.. 68
4.2.5 MEDNARODNI KOORDINATNI SISTEM WGS84. 69
4.2.6 KLASIČNI NAVIGACIJSKI SISTEMI 70
4.2.6.1 LORAN – C.. 70
4.2.6.2 NDB, neusmerjeni radijski svetilnik. 70
4.2.6.3 VOR in DME.. 71
4.2.6.4 ILS, sistem za pristajanje pri zmanjšani vidljivosti 73
4.2.6.5 INS/IRS, inercialni navigacijski / referenčni sistem... 74
4.2.7 NAVIGACIJA S POMOČJO SATELITSKIH SISTEMOV.. 74
4.2.7.1 GPS.. 74
4.2.7.2 Diferencialni GPS.. 76
4.2.7.3 EGNOS.. 76
4.2.7.4 Galileo. 78
4.3 NADZOR.. 81
4.3.1 NEODVISNI NADZOR – PRIMARNI NADZORNI RADAR.. 81
4.3.2 NEODVISNI NADZOR S SODELOVANJEM.. 83
4.3.2.1 Sekundarni nadzorni radar (SSR) – način "A/C". 83
4.3.2.2 SDFC – Sistem obdelave in združevanja podatkov nadzora. 86
4.3.2.3 Sekundarni nadzorni radar – način "S". 88
4.3.2.4 SSR-S podatkovna povezava. 93
4.3.2.5 TCAS.. 96
4.3.3 ODVISNI NADZOR.. 98
4.3.3.1 Ročni odvisni nadzor 98
4.3.3.2 ADS, Samodejni odvisni nadzor 98
4.3.3.3 ADS-B, Samodejni odvisni nadzor - difuzija. 99
5. PRIMERI IMPLEMENTACIJE.. 101
5.1 FANS 1/A.. 101
5.2 NEAN.. 102
5.3 PETAL-1. 103
5.4 PETAL-2. 104
6. SKLEP.. 106
7. SEZNAM SLIK IN TABEL. 107
8. LITERATURA.. 109
Obračalnik potiska je sistem, ki pomaga letalu zavirati po pristanku. Običajno je obračalnik potiska vgrajen v turboreakcijske in turboventilatorske motorje potniških in transportnih letal ter letal splošne aviacije. Obračalnik potiska ni nepogrešljiv sistem na teh letalih, je pa v veliko pomoč pri varnem in hitrem zaviranju letal po pristanku in zato skoraj nepogrešljiv.
Z uporabo reakcijskih motorjev so se v letalstvu odprla nova obzorja. Hitrostni, višinski in drugi rekordi so postajali vedno višji in večji. Hkrati s temi rekordi so se večale tudi zunanje dimenzije letal in predvsem njihova masa. Reakcijski motorji so omogočali večje maksimalne vzletne mase letal in tudi višje hitrosti letenja. To je posledično pomenilo tudi višje pristajalne hitrosti letal. Letala različnih kategorij imajo seveda različne pristajalne hitrosti, skupno pa jim je to, da se morajo kar najhitreje in najvarneje ustaviti na pristajalni stezi. Prva letala so bila dokaj počasna in lahka, zato tudi njihovo ustavljanje na pristajalni stezi ni bilo težavno. Zadoščale so zavore, ki so jih imela letala vgrajena v sklopu pristajalnega podvozja. Pozneje so letalom dodali tudi zračne zavore, kar je pristajalno pot še dodatno skrajšalo.
Gibalna količina, ki je produkt mase in hitrosti, je pri današnjih letalih (potniških, vojaških, transportnih …) prevelika, da bi ji lahko nasprotoval le zavorni sistem na pristajalnem podvozju, zato so se pojavile potrebe po dodatnem sistemu ali sklopu sistemov v letalih, ki bi varno in učinkovito nasprotovali tej gibalni količini. Razvili so različne metode, ki jih danes uporabljajo vsa sodobna letala. Glede na kategorijo in namembnost letala konstruktorji izberejo najbolj učinkovit zaviralni sistem.
Sistem, ki je vgrajen v turboreakcijske in turboventilatorske motorje, omogoča predvsem potniškim in tovornim letalom precej krajše pristajalne poti. Del zraka, ki teče skozi motor (vroči ali hladni del), se preusmeri s posebnimi usmerjevalnimi šobami. Smer toka zraka se pri tem spremeni za več kot 90° v primerjavi s pritekajočim zrakom in tako se doseže zaviralni učinek.
Obračalniki potiska so konstruirani tako, da preusmerijo hladni ali vroči zrak iz motorja v smer, nasprotno premikanju letala. Obračalnik potiska ne sme vplivati na delovanje motorja niti, kadar je aktiviran. Deli sistema obračalnika potiska, ki prihajajo v stik z vročim delovnim zrakom, morajo biti izdelani iz materialov, ki prenašajo visoke temperature. Hkrati morajo biti lahki, zanesljivi in učinkoviti. Poleg vsega naštetega morajo zadostiti tudi aerodinamičnim zahtevam. To pomeni, da morajo biti aerodinamično pravilno oblikovani in kadar niso v uporabi (zloženi), ne smejo dodatno povečevati prečnega preseka motorja, ki bi posledično pomenil večji upor letala. V fazi delovanja morajo lopute obračalnika potiska preusmeriti vsaj 40 odstotkov maksimalne potisne sile, ki jo motor lahko razvije. Danes sta najbolj uporabljena obračalnika potiska na turboreakcijskih in turboventilatorskih motorjih školjkasti (clam shell reversers) in kaskadni (cascade reversers) obračalnik.
Za običajne smrtnike, vajene gibanja v dveh dimenzijah, predstavlja zrak za gibanje »neživljenjsko« okolje, ki si ga je podredil z letalnimi napravami, denimo letalom in helikopterjem. Če se vlak giblje v dve smeri, načeloma naprej in vzvratno, to pomeni, da se ga lahko krmari z eno samo roko. Avto je že bolj zapleten, gre naprej in vzvratno kot vlak, vendar tudi levo in desno.
Smer spreminjamo s krmilom – volanom, vožnjo naprej ali nazaj pa z menjalnikom, kar teoretično in praktično (za avtomobile z avtomatskim menjalnikom) pomeni, da avtomobil krmarimo z eno roko in eno nogo.
Vsakdo pa, ki je kdajkoli videl pilotsko kabino letala, - sploh ni nujno, da je bil to velikanski jumbo jet - se je lahko prepričal v malce bolj zapleteno napravo – za krmarjenje. Torej je letenje le bolj zahtevno od vožnje po tleh! Letalo gre tako naprej kot levo in desno, za razliko od avtomobila in vlaka tudi še navzgor in navzdol, ne pa tudi vzvratno. Vseeno pa v pet smeri! In pilot potrebuje za krmarjenje eno roko in obe nogi.
Helikopter je še nekolikanj bolj zapletena naprava, kot je letalo, vsaj kar zadeva smer gibanja in krmarjenja naprave. Gre tako navzgor kot navzdol, tako levo kot desno - celo bočno - in tako naprej kot, kar je posebnost letalnikov, vzvratno, poleg tega pase še vrti okoli osi v eno ali drugo smer urinega kazalca. Gibanj torej kolikor hočete, najbolj pomembno pa je pravzaprav »negibanje« v zraku: lebdenje!
Osnovno krmilo helikopterja je ročica cikličnega hoda, podobna ročici pri letalih. Krmari hod vsakega od krakov glavnega rotorja. Vsi ti kraki (ali najmanj par) med vrtenjem tvorijo en sam disk, sprememba cikličnega hoda (izraženo bolj zapleteno in fizikalno ), pa povzroči, da se helikopter nagne, ker ustvari komponento aerodinamične rezultante Ta rezultanta sil dovoljuje, da se helikopter giblje naprej, nazaj ali bočno. Ali bolj preprosto: ko pilot potisne ročico cikličnega hoda naprej, se tudi disk rotorja nagne naprej in usmeri curek pretočnega zraka nazaj, leti pa naprej. In podobno vzvratno in v smeri obeh bokov.
Kadar pilot potisne ročico cikličnega hoda naprej, se tudi disk nagne naprej in usmeri curek pretočnega zraka nazaj. Vodoravna komponenta rotorja je tako zmanjšana, izravnavo doseže pilot s povečanjem vpadnega kota krakov, kar pa stori z ročic kolektivnega hoda.
Druga je ročica za uravnavanje kolektivnega hoda , ki spreminja korak vseh krakov rotorja in jim spreminja nosilnost. Na tej ročici je tudi ročica za uravnavanje vrtljajev motorja. Ročica hkrati nadzoruje korak vseh krakov rotorja, z dvigom ročice pilot poveča naklonski kot vseh krakov sočasno, s tem pa poveča pretok zraka skozi rotor, kar pri istih obratih rotorja povečuje nosilnost. Z zmanjševanjem obratov rotorja se zmanjšuje tudi vzgon, kar lahko privede do kritične hitrosti; v izogib temu je trebna ob povečevanju kota krakov rotorja povečevati tudi moč motorja, ki tako kompenzira povečani upor. Večina sodobnih helikopterjev s turbinskimi motorji ima vgrajen sistem avtomatskega napajanja z gorivom, ki vzdržuje konstantno hitrost vrtljajev rotorja.
Z nožnimi pedali pilot spreminja korak repnega rotorja in s tem spreminja smer helikopterja po navpično osi. Gre pravzaprav za rotor za uravnovešanje reakcije vrtilnega momenta, ki ga ustvari rotacija glavnega rotorja. Ponavadi je repni rotor, kar pove že ime, postavljen na repu helikopterja in ga poganja kar podaljšana gred iz istega motorja(motorjev), ki poganja(jo) tudi glavni rotor.
Ob že omenjenih gibanjih v vseh smereh, največja prednost pri tem sta vertikalen dvig in/ali spust, pa ima helikopter še eno bistveno prednost pred vsemi letalniki: lebdenje v zraku. In med tem lebdenjem lahko pilot obrača helikopter okoli svoje navpičnice in si tako ogleduje vse okoli sebe.
Osnovna vzgonska površina helikopterja je glavni rotor, pravzaprav bi krake glavnega rotorja lahko primerjali kar s krili, ki se vrtijo. Predstavljamo si lahko krili (ali več), pritrjeni na osrednjo gred , ki se vrti. Vse skupaj podobno ventilatorju pod stropom. Vrteči kraki rotorja so aerodinamično zasnovani enako kot krila letala. Z izjemo, da so kraki helikopterskega rotorja pač tanjši in ožji, saj se morajo vrteti zelo hitro. Torej je v tem primeru vrteče helikoptersko krilo imenovano preprosto glavni rotor. In ko temu glavnemu rotorju dodamo potem samo še vpadni kot posameznih krakov (kril) in poženemo gred v vrtenje, že začne nastajati potreben vzgon za letenje.
Glavni rotor je tudi sicer najpomembnejši del letalnika – helikopterja, saj zagotavlja za letenje potrebni vzgon, ravno tako pa so potem pomembne še krmilne površine, s katerimi nadzoruje pilot gibanje – letenje, obračanje, menjavo višine ipd. Pri vrtenju krakov rotorja nastajajo seveda ogromne obremenitve, ki jih mora ta najpomembnejši sklop helikopterja vzdržati. Torej mora biti rotor izredno trden.
In kako držati helikopter v smeri, saj glavni rotor s svojim vrtenjem povzroča vrtilni moment, ki ga je potrebno izničiti, da bi se helikopter zaradi tega ne vrtel okoli navpične osi? Običajno in največkrat je to pri helikopterjih rešeno z repnim rotorjem, ki ustvarja potisk, ravno tako kot na primer letalski propeler. Prav ta potisk potem preprečuje vrtenje helikopterja. Z nožnimi pedali pilot spreminja korak repnega rotorja - potisk - in s tem spreminja smer helikopterja po navpični osi. Gre pravzaprav za rotor za uravnovešanje reakcije vrtilnega momenta, ki ga ustvari rotacija glavnega rotorja. Ponavadi je repni rotor, kar pove že ime, postavljen na repu helikopterja in ga poganja kar podaljšana gred iz istega motorja (motorjev), ki poganja tudi glavni rotor.
Smeri vrtenja rotorja in repnega rotorja ter vrtilnega momenta
Ta repni rotor je lahko tudi oplaščen, torej v nekakšnem kanalu. Učinek je enak, le da je oplaščeni rotor tišji, imenujejo pa ga fenestron. Prav lahko pa repni rotor nadomestijo z šobo za iztekajoče pline. Plini iztekajo v nasprotni smeri vrtilnega momenta in tako preprečujejo, da bi se trup (helikopter) zavrtel. Razvili so ga ameriški proizvajalci, sistem pa poimenovali NOTAR – brez repnega rotorja. Znana ameriška inovativna družba za proizvodnjo specialnih helikopterjev in tehnološko najbolj zahtevnih delov za letala Kaman je razvila tehnologijo dveh sinhronizirano nasproti vrtečih rotorjev, ki imata osi postavljeni pod kotom. Ob tej so konstruktorji zasnovali še več rešitev, ena sta na primer dva rotorja – koaksialna - na isti gredi, ki se vrtita v obratni smeri, kot na primer pri helikopterjih ruskega proizvajalca Kamov, ali pa sta rotorja vsak sebi na skrajnih delih trupa, prav tako pa se vrtita v obratni smeri. Takšno rešitev so uporabili med drugim pri helikopterju CH-47 chinook. Tudi pri namestitvi rotorjev na koncu kril, kot na primer pri konvertiplanu V-22, se rotorja vrtita v nasprotni smeri.
Pogonski sklop
Ta del helikopterja sestavljajo trije sklop:, bistveni je turbogredni motor, potem še reduktor in transmisije.
Turbogredni motorji so pravzaprav tisti, ki so ustvarili helikopter kot varno in zanesljivo zračno-transportno sredstvo, batni motorji namreč niso dali želenih rezultatov iz več vzrokov, bistveni pa je bil dosti večja poraba goriva, s tem pa primerno krajši dolet, pa tudi velikost je bila za ustrezno enako moč bistveno večja pri batnih motorjih, kot je pri turbinskih.
Turbinski motor je pravzaprav podoben kot pri turbopropelerskih motorjih, pripada praktično isti družini. Običajno ga sestavljata enogredni sistem in prosta turbina (prosta zato, ker gre večji del energije na prosto turbino, ki ni mehansko povezana s turbino za pogon kompresorja), glavni deli pa so dovodnik (zajemnik) zraka , kompresor, zgorevalna komora, turbina, prosta turbina, izpušni sistem, ohišje pogona motorja in reduktor motorja. Dva, lahko bi rekli ravno tako pomembna podsistema, pa sta naprava za zagon motorja in podmazovalna naprava.
Zajemnik-dovodnik zraka je profiliran kanal na prednji strani, skozi katerega se uvaja zrak v kompresor, pri tem konstruktorji motorja poskrbijo, da so izgube čim manjše in zračni tok čim manj moten zaradi stabilnosti tokovnega polja pred komresorjem. Pri velikih hitrostih deluje ta dovodnik zraka kot difuzor v katerem se kinetična energija zraka pretvori v potencialno.
Zrak prihaja v motor skozi vstopnik zraka – profiliran kanal na sprednji strani Zrak potem prehaja v kompresor pri čemer konstruktorji pri zasnovi poskrbijo, da so izgube pri tem karseda majhne in je zračni tok čim manj moten, saj to vpliva na stabilnost tokovnega polja pred kompresorjem. Ta dovodnik zraka hkrati funkcionira kot difuzor, v njem pa se kinetična energija pretvarja v potencialno. Tako stabilen in enakomeren (tok) zraka gre potem v kompresor, bodisi aksialen ali pa centrifugalen (eno ali več stopenjski, pri sodobnih turbogrednih motorjih so kompresorji večinoma večstopenjski), tako stisnjen in že segret zrak gre potem v zgorevalno komoro, v kateri se mu vbrizga še gorivo. Ta zmes goriva in skomprimiranega in segretega zraka se potem vžge in prav nastali produkt zgorevanja potem zagotavljajo potrebno energijo za pogon turbinskega dela motorja, pomožnih pogonskih enot, kot so črpalke in generatorji, zatem pri turbopropelerskem motorju propelerja in v našem primeru namesto tega rotorja. Turbina motorja je preko gredi povezana z kompresorjem, ki z vrtenjem zagotavlja nov zrak in opisani delovni proces se tako ponavlja.
Kadar turbina reakcijskega motorja ne ustvarja potisnega curka ali ne poganja vijaka, temveč rotor helikopterja, imenujemo tak motor turbogredni. Tudi v tem primeru pa mora biti turbinska gred preko reduktorja povezana z rotorjem, da tako zagotovi manjše vrtljaje. Motorji so konstruirani tako, da se večina energije, ki se sprosti v zgorevalni komori, porabi za vrtenje turbine. Izpušni plini zato ob izstopu iz motorja nimajo velike kinetične energije. Prav to dejstvo zagotavlja tem motorjem precej nizko raven hrupnosti.
V ohišju motorja je potem še vrsta različnih naprav, agregatov in napeljav.
Pomemben sklop je seveda reduktor motorja, ki zreducira število vrtljajev na ustrezno raven ali da zmanjšajo smer vrtenja. Turbogredni motorji dosegajo vrtljaje vse od nekaj tisoč pa celo nad 25.000 obratov v minuti, kar je seveda preveč za rotorje in druge gibljive dele, zato je potrebno te vrtljaje zmanjšati. Tako na primer reduktor v turbogrednem motorju helikopterja SA 332 super puma zmanjša število vrtljajev motorja z 22.800 na 265 min-1 za glavni rotor in na 1279 min-1. Glavni reduktor je jasno tisti, ki zreducira število vrtljajev turbine na želeni število vrtljajev glavnega rotorja; obenem pa prenaša vrtljaje še na reduktor repnega rotorja, poleg tega pa zagotavlja še pogon črpalk za olje in hidravličnega bloka. Stopnja reduciranja obratov znaša v navedenem primeru pri super pumi približno 86 :1 za glavni rotor, za repnega 18 : 1.
Transmisija
Transmisija je namenjena prenosu moči motorja na glavni rotor, pa tudi repni rotor, pa tudi za pogon različnih agregatov in naprav. Tako se transmisije tudi imenujejo po teh sklopih.
Gorivni sistem sestavljajo gorivni rezervoarji, črpalke za gorivo, filtri, vodi, oddušni vodi in čep za natakanje goriva. Ta sistem je v helikopterjih bistveno preprostejši kot pri letalih, saj so gorivni rezervoarji nameščeni večinoma vzdolž vzdolžne osi helikopterja, pa tudi količina je precej manjša kot običajno v letalu. Vojaški helikoppterji imajo običajno od 3 do 5 gorivnih rezervoarjev, so pa tudi izjeme s samo enim, na primer SA 341 gazelle, ki ima dva.
Avtorotacija
Ko govorimo o pogonu in njegovih sklopih, moramo reči še nekaj o tem, kako se obnaša helikopter v primeru odpovedi motorja. V tem primeru se ne bo preprosto zrušil. Pilot s kolektivno ročico takoj pomakne krake rotorja na majhne vpadne kote (na nož) kar jim zagotavlja avtorotacijo - samovrtenje zaradi zraka, skozi katerega potuje. To helikopterju tudi zagotavlja potreben vzgon, ki pa nikakor ni dovolj velik za zagotovitev horizontalnega leta, omogoča pa kolikor toliko varno prizemljitev. Je pa res, da na primer v primeru odpovedi motorja med lebdenjem na višinah med 10 in 250 m rotor ne dobi potrebne hitrosti vrtenja in zato na teh višinah lebdenje ni priporočljivo. Ima pa vsak helikopter, glede na svojo maso in ostale lastnosti, predpisano število vrtljajev rotorja za takšne primere in pilot se ravna po teh predpisanih vrednostih.
Elektronska oprema
Eden najpomembnejših sklopov helikopterja je elektronska oprema, znotraj te pa navigacijski sistemi. Teh sta dve vrsti, najprej sredstva za določanje položaja helikopterja v letu ali lebdenju na osnovi signalov, ki so zunaj helikopterja, in avtonomna sredstva, ki so v helikopterju.
Osnovna navigacijska sredstva so radijski kompas, radio-goniometer, usmerjeni radijski svetilniki (VOR,TACAN,ILS), hiperbolična navigacijska sredstev (npr. LORAN), taktična navigacijska sredstva (TACAN) in radarska navigacijska sredstva (slednja se delijo potem na helikopterske dopplerske radarje, radarske radijske višinomere) ter na koncu najsodobnejša, satelitska navigacijska sredstva, kot je na primer GPS.
Vsak helikopter je načeloma opremljen s po dvema radijskima sprejemnikoma-oddajnikoma, radijskim kompasom, giroskopski kompas, radijski višinomer, iterfon in oprema za instrumentalno letenje. Seveda imajo zapletenejšo opremo vojaški in nasploh bojni helikopterji. Predvsem na primer so z navigacijskimi sredstvi dobro opremljeni helikopterji za delovanje nad morjem, manj zapletene navigacijske opreme je v helikopterjih za taktični transport in logistiko.
Posebna oprema
Helikopter je bil nekdaj tipično sredstvo za uporabo zgolj podnevi ali ob zelo svetli noči. Zelo oteženo je bilo že letenje podnevi ob slabem vremenu, sploh pilotom vojaškim helikopterjem, ki potrebujejo zaradi specifičnega načina letenja tik nad tlemi in v zavetju ovir. Vse to je seveda zahtevalo čim boljšo vidljivost, to pa so v skrajnih razmerah omogočile šele naprave, kot je nočnogled, pa tudi sklop in kombinacija drugih naprav in senzorjev, ki podajajo podatke potem na večfunkcionalne zaslone v pilotski kabini, naposled pa tudi že na vizir pilotove čelade.
V času elektrooptičnih naprav druge generacije, so piloti lahko z nočnogledi komajda opazili daljnovode in druge, na primer telefonske vode, pa z zdajšnjimi napravami lahko mirno letijo kjerkoli. Kljub temu je tako, predvsem zelo nizko letenje še vedno zelo zahtevno. Od pilota zahteva poznavanje zemljišča, predvsem pa kondicioniranje, torej redno letenje v nočnih in drugih skrajnih pogojih.
Seveda pa današnja tehnologija že ponuja vrsto naprav tudi za nočno letenje in celo nočno bojno delovanje s helikopterji. V poštev pride seveda predvsem v vojaškem, spektru, morda do določene mere še v iskalno-reševalnem.
Od civilnih helikopterjev, in pa tistih za bolj splošno rabo,se zelo razlikujejo bojni helikopterji in pa vgrajena oprema v njih. Gre predvsem za namerilni sklop opreme, ki je v zadnjih desetletjih zelo napredoval. Ti bojni helikopterji imajo v nosu ali na »jamboru« nad gredjo rotorja ali nad pilotsko kabino vgrajene, posebne kupole v katerih je cela vrsta opazovalno-namerilnih naprav, od IR do TV ter drugih senzorjev. Najsodobnejša in najfunkcionalnejša naprava je FLIR - IR naprava za opazovanje prednje polsfere,. Gre za sklop naprav, med njimi je termovizijska kamera, tako v opazovalni kot namerilni funkciji. Naslednji element tega sklopa je radar, zatem radijski ojačevalnik ter računalnik za obdelavo video signala. Vse te od senzorjev pridobljene podatke pilot prebira z večfunkcionalnih zaslonov v kabini, lahko pa mu poseben sistem te podatke generira na zaslon na vizirju čelade ali na zaslon pred vetrobranskim steklom – HUD.
Za vojaške helikopterje so prav zaradi nizkega ali nočnega letenja ter letenja v najslabših razmerah zelo priporočljive naprave, ki pilota opozarjajo na ovire. Običajno gre za manjšo napravo – helikopterski radar, ki odkriva ovire in jih posreduje na zaslon v kabini ali na pilotov vizir. Senzor odkrije oviro in posreduje podatek, ko je ovira oddaljena še cel km ali nekaj manj. Takšen radar opazi 3 mm debelo žico v razdalji nad 600 m, debelejšo, 14 mm, pa na 900 m. V povezavi z drugimi senzorji in napravami dobiva pilot jasno sliko nevarnosti, v večini primerov pa tudi zvočno opozorilo.
Seveda bi lahko našteli še veliko sistemov, ki jih vgrajujejo v današnje helikopterje, vse od sistemov za reševanje posadk v morebitni nesreči do sistemov za javljanje nevarnosti trčenja v zraku, pa sistemov za protielektronsko zaščito. Večina bojnih helikopterjev ima tudi oklepno zaščito, največkrat jo predstavljajo jeklene plošče ali plošče iz kompozitnih predvsem ogljikovih materialov. S to zaščito varujejo člane posadke pred strelivom vsaj kalibrov osebnih orožij, pa vse tja do kalibra 23 mm. Pilot ima običajno zaščiten sedež, tako da sta njegovo telo in glava varna pred kroglami iz lahkega pehotnega orožja. Zaščiteni pa so tudi nekateri vitalni deli helikopterja, od na primer gorivnih rezervoarjev (so iz samozalepne gume) do motorjev in elektronskih sklopov. Zajemniki zraka so prav tako v dosti primerih zaščite s posebno mrežo, ki preprečuje vstop prašnim delcem.
Oborožitev
Posebno poglavje predstavlja oborožitev helikopterjev. Slednja je nekje, preprosto rečeno, med pehotno in letalsko. Zasledili boste tako vgrajene mitraljeze kalibrov od 7,62 mm navzgor, do topov kalibra 30 mm in vodljivih ter nevodljivih raket.
Ti raketni izstrelki so bili najprej protioklepni, zdaj se jim vse bolj pogosto pridružujejo izstrelki zrak-zrak za obrambo pred nasprotnikovimi helikopterji ali letali. Pri protioklepnih izstrelkih jih večina izhaja iz kopenskih sistemov, takšna sta na primer TOW in HOTR, oba povrhu vsega še kompatibilna z kopenskimi sistemi. To precej poenostavi oskrbo, saj se helikopter med kratkim postankom lahko oboroži kar s kopenskimi verzijami teh izstrelkov.
Rakete zrak-zrak izhajajo iz letalskih sistemov, na primer AIM-9 sidewinder ali Matra mistral, prav lahko pa izhajajo tudi iz sistemov zemlja-zrak. Naštejemo lahko primere, kot so stinger, igla in drugi, ki jih strelci običajno izstreljujejo z ramena.
Zaradi letalnih lastnosti predstavljajo na helikopterjih zelo učinkovito orožje nevodljive rakete, uporabljajo jih zelo na široko. Na helikopterje, večje in zmogljivejše, pa v nekaterih primerih, čeprav redko, pripenjajo tudi bombe s celo 500 kg.
Pomembno in zelo učinkovito orožje helikopterjev so protiladijski izstrelki, namenjeni uničevanju površinskih plovil, in pa torpedi za protipodmorniški boj.
Nad morjem uporabljajo še dve vrsti posebnih helikopterjev, prvi so opremljeni s sonarji za iskanje in odkrivanje ter slednje podmornic (ti ponavadi tudi nosijo protipodmorniško orožje), naslednji pa so tako imenovani minolovci z (elektromagnetnimi in drugimi) napravami za razminiranje.
Helikopterska prihodnost
O tej je tudi veliko govora, nekaj primerov pa smo tudi podrobneje opisali. Med vojaškimi helikopterji jo vsekakor predstavlja RAH-66 (program je bil ukinjen), bojni izvidnik z uporabo tehnologije slabe radarske opaznosti pri konstruiranju in vseh prednosti, ki jih sicer helikopter nudi: torej vertikalnim manevrom, veliko okretnostjo in hitrostjo. Med transportnimi helikopterji je takšen predstavnik sodobne usmeritve evropski NH90, zagotovo helikopter za prihodnja desetletja z rešitvami, ki se bodo zagotovo uveljavile tudi nasploh v konstrukciji transportnih helikopterjev.
Prihodnost je morda, tu ne moremo biti več tako zanesljivi, v konvertiplanih, če bodo le uspeli preseči nekaj tehničnih pomanjkljivosti, ki so botrovale več nesrečam med preizkušanji V-22. Zagotovo bo vse več elektronike v opremi, kar po eni stani olajšuje delo pilotom, po drugi strani pa zapleta vzdrževalcem, kajti integracija vse opreme, vseh sklopov, senzorjev in celotne elektronike v enovit sistem postaja precej zapletena. Sploh pri današnji veliki konkurenčni ponudbi, ko se proizvajalci s tako imenovanim »Costumizingom« trudijo zadovoljiti prav vsaki kupčevi želji in zahtevi, končni rezultat pa so serije praktično povsem različnih helikopterjev, čeprav so vsi istega tipa in celo z enakimi oznakami. Vse to na račun vgradnje opreme in sistemov po željah njegovega veličanstva današnjega dne : kupca.
APU je angleška kratica besedne zveze auxiliary power unit (ali APU) in v neposrednem prevodu pomeni pomožen ali dodatni vir oz. generator, ki sistemom ter različnim funkcijam na letalu nudi električno energijo. V grobem gre za zagotavljanje energije za funkcije, ki nimajo zveze s pogonom letala.
Najzgodnejša letala generatorjev električne energije niso potrebovala, saj praviloma niso imela vgrajenih naprav, ki bi elektriko potrebovale. To se je spremenilo v dvajsetih letih preteklega stoletja, ko so se na krovih letal pojavile radijske in navigacijske naprave, ki so delovale s pomočjo baterij z neposrednim tokom. Kasneje so baterije zamenjali majhni 28-voltni generatorji. Danes tovrstne električne sisteme najdemo le še na manjših športnih letalih.
S prodorom reaktivnega pogona v civilno letalstvo so letala postala mnogo bolj zapletena – opremljena z mnogimi električnimi napravami (instrumenti in displeji v pilotski kabini ter ostala avionika, el. aktuatorji, komunikacijske naprave, el. oprema v potniškem predelu vključno s sistemi za informiranje in zabavo potnikov, sistemi za osvetljevanje in ogrevanje itn.). Oskrba z neposrednim tokom ter 28-voltni generatorji teh potreb niso mogli več pokriti, zato večje reaktivce še danes opremljajo s sistemi za zagotavljanje izmeničnega toka pri 115 voltih (400 Hz).
Letala so opremljena s številnimi sistemi za proizvodnjo energije (generatorskimi sistemi). Ti se delijo na primarne ter rezervne (backup) sisteme, slednji energijo ključnim sistemom zagotavljajo v ekstremnih primerih odpovedi oz. okvar. Primarno energijo običajno zagotovijo generatorji izmeničnega toka, ki so neposredno vezani na reaktivne pogonske motorje.
Potniška in mnoga bojna letala so praviloma vsa opremljena z APU-ji, o katerih je govora v tem članku. APU ni nič drugega kot dodaten vir energije v obliki miniaturnega reaktivnega motorja oz. plinske turbine, ki lahko proizvede dovolj osnega navora, da z njim zaženeš pogonski reaktivni motor letala. APU nudi električno moč, hidravlični pritisk in delovanje prezračevanja letala tudi v času, ko je letalo na tleh. APU-je so skozi razvoj letal montirali na različna mesta – najbolj običajen pa je še vedno položaj APU-ja v repu letala, kjer je lepo vidna tudi izpušna cev na repni konici.
APU je praviloma vedno v uporabi in primarne sisteme za proizvodnjo energije podpira ter jih zamenja, v kolikor pride do odpovedi. Boeing 727 je leta 1963 postal prvi reaktivec z APU-jem, zaradi katerega je lahko pristajal in vzletal z manjših letališč neodvisno od podpore talnih ekip.
Za redke primere, ko odpove tudi APU, so mnoga letala opremljena z dodatno turbino, ki se odpre iz trupa letala in zavrti pod pritiskom zračnega upora. Tako kot velike vetrnice, znane iz nekaterih držav (npr. Danska, Nemčija), zagotovijo električno energijo v sili za delovanje kritičnih sistemov letala vse do varnega pristanka. Na levi sliki je prikazana veternica, ki je vgrajena na letalo A380. Podobno veternico imajo tudi letala A320.
Poseben primer so APU-ji na ameriškem orbiterju Space Shuttle. Njegovi APU-ji se temeljno razlikujejo od APU-jev na potniških letalih, saj proizvajajo hidravlični pritisk in ne električne energije. Space Shuttle nosi 3 odvečne APU-je, vsi pa delujejo z izgorevanjem posebnega goriva hidrazina. APU-ji Shuttla delujejo le med izstrelitvijo (delovanje kontrolnih površin in nagiba šob motorjev) ter priletom in pristankom (delovanje kontrolnih površin in zavor). Pristanek se v ekstremnem primeru lahko izvede z le enim delujočim APU-jem.
Z razvojom kompozitnih gradiv so se v strojegradnji odprle nove meje. Masa konstrukcij enake nostilnosti se je zmanjšala, hkrati pa je konstrukcija tudi bolj odporna na mehanske in kemične vplive. Kompoziti so gradiva, ki so sestavljena iz vsaj dveh različnih komponent. Osnova kompozitnih gradiv so vlakna (največkrat ogljikova – Carbon fiber composits (CFC)) okrepljena z umetno smolo. Vlakna tvorijo neke vrste mrežo preko katere so obremenitve razporedijo na večjo površino, medtem ko smola predstavlja vezivo. Rezultat je kompozitno gradivo, ki ga v kalupih poljubno oblikujemo. Element zgrajen iz CFC je vsaj 20 % lažji v primerjavi z elementom iz aluminijevih zlitin (za enake obremenitve). Oblikovanje elementov iz kompozitnih gradiv je v primerjavi z oblikovanjem kovinskih elementov precej dražje in zahtevnejše. To težavo so oblikovalci zaobšli z novimi oblikami komponent, ki jih je z kompozitnimi gradivi ceneje doseči in z zmanjševanjem števila komponent potrebnih za določen izdelek. Krilce letala Lockheed L-1011 tristar izdelano iz kompozitnih gradiv je 26 % lažje od originalnega krilca. Krilce originalno sestavljeno iz 398 elementov so preoblikovali tako, da ga danes sestavlja le 205 elementov. Število zakovic je pri tem padlo iz 5253 na 2574.
Elemente iz kompozitnih gradiv so v pretežni meri vgrajevali v tiste dele letala, ki niso bili nosilni oziroma podvrženi velikim obremenitvam. Z razvojem tehnologij in dejanskim spremljanjem stanja kompozitov te danes vgrajujejo tudi na obremenjena mesta.
Letala in helikopterji vsebujejo različne sisteme s katerimi je letenje omogočeno in bolj varno.
Bralce vabimo, da nam pošljete vaše prispevke o sistemih na zračnih plovilih.
Sistemi na letalih
✈ APU - (Auxiliary power unit) - pomožni vir energije
✈ Črna skrinjica
✈ FADEC - Digitalni elektronski sistem nadzora motorjev
✈ Kako leti helikopter
✈ Obračalnik potiska
✈ Telekomunikacijski sistemi v letalstvu
✈ Krmilna ročica (side-stick)
✈ Sistem za nočno letenje NVG
✈ Zavihek krila (winglets)
✈ Zaščita letal pred ledom
✈
✈
Gradiva
Vse omenjeno na prejšnjih straneh bi bilo praktično nemogoče doseči brez ustrezne izbire in uporabe materialov za izdelavo zgradbe sodobnih bojnih letal. Letala so začeli graditi z lesom in površine trupa ter kril prevlekli s platnom in tudi zgradba britanskega reaktivca de Havilland vampirja je lesena! Danes so ti materiali bistveno bolj trdni, pojavljajo se prav eksotične zlitine. Začelo se je seveda z aluminijem in njegovimi zlitinami in še dandanes je med najpogosteje uporabljenimi materiali prav zlitina iz litija in aluminija. Potem so prišle velike nadzvočne hitrosti, celo dvakratne, in potrebna je bila tudi ustrezna trdnost. To je zagotavljalo jeklo, na nekaterih izpostavljenih mestih, kot je sprednji rob kril, pa tudi titan. V zadnjem obdobju se zelo uveljavljajo kompozitni materiali, ki imajo vrsto prednosti. So izjemno trdni (osnova so ogljikova vlakna) in relativno lahki hkrati, radarsko pa nevidni, kar je izredno pomembno. Predvsem so ti novi kompozitni materialu bistveno vplivali na zmanjšanje mase bojnih letal, ki je v primerjavi s tovrstnimi letali izpred dvajsetih let že tudi do 40 odstotkov nižja kot masa zgradb klasičnih konstrukcij.
✈ Konstrukcije in konstrukcijska gradiva
✈