سیستم الکتریک در هلیکوپتر ( برق هلیکوپتر)

نویسنده : محمد شفیع خانی 

سیستم الکتریکی هلیکوپتر به بسیاری از زیر سیستم های الکتریکی خدمت می کند .از این سیستم برای تامین انرژی ایمن اویونیک ، ذخیره انرژی الکتریکی برای روشن کردن موتور هلیکوپتر ، راه اندازی محرک ها ،روشن کردن چراغ های داخلی و خارجی هلیکوپتر ، راه اندازی فن های هلیکوپتر و غیره استفاده می شود.

سیستم های الکتریکی هلیکوپتر از نظر پیچیدگی بین مدل های هلیکوپتر بسیار متفاوت هستند با این حال ، مفاهیم اساسی آن ها ثابت می باشد .هنگامی که موتور هلیکوپتر در حال کارکردن می باشد ، نیروی الکتریکی توسط دینام تولید می شود .این وسیله ای است که انرژی میکانیکی ( تامین شده توسط یک محور چرخان ) را با چرخاندن میدان مغناطیسی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند که باعث ایجاد شار در حال تغییر در سیم پیچ های دینام می شود .با این توضیح که دو نوع متداول موتور مورد استفاده در هلیکوپتر ها موتور رفت و برگشتی و موتور توربینی هستند .موتور های رفت و برگشتی که موتور پیستونی نیز نامیده می شوند ، عموما در هلیکوپتر های کوچک تر و اموزشی مورد استفاده قرار می گیرند زیرا نسبتا ساده تر و ارزانتر هستند .

دینام یک ولتاژ متناوب سه فازی تولید می کند ( به این معنی که از سه سیم پیچ برای تولید جریان استفاده می شود ) . قبل از استفاده در سیستم الکتریکی DC  ، ابتدا باید آن را اصلاح کرد . استفاده از یک سیستم سه فاز ( به جای یک فاز یا دو فاز) منجر به ولتاژ یک سو شده صافتر می شود .یک سو سازی توسط دیود هایی انجام میشود که اغلب در واحد متناوب قرار می گیرند . از آنجایی که دیود ها ی یکسو کننده دستگاه های کوچکی هستند و هم چنین انرژی را تلف می کنند ، معمولا نسبتا داغ می شوند .

یکی دیگر از منابع تامین انرژی در انواع هلیکوپتر ها باتری ها هستند .باتری های مورد استفاده 12 ولت ( عمدتا در هیلکوپتر های کوچک و سبک ) یا 24 ولت هستند .قبل از اینکه جریان DC  به سیستم الکتریکی وارد شود ، باید از قطع کننده مدار عبور کند .هلیکوپتر های بزرگتر از سیستم AC  با فرکانس 400 هر تز به جای آرایش 50/ 60 هرتز استفاده می کنند .دلیل استفاده از این فرکانس بالاتر این است که می توان تجهیزات الکتریکی با جرم کمتر را طراحی کرد .

برق سیستم الکتریکی هلیکوپتر از یک نیکل کادمیوم 24 ولت ، 17 آمپر ساعت به دست می آید که منجر به یک سیستم 28 ولت در هلیکوپتر می شود .

هم اکنون به روند کارکرد سیستم الکتریکی در یک هلیکوپتر معمولی می پردازیم .

سیستم های الکتریکی، در بیشتر هلیکوپترها، منعکس کننده افزایش استفاده از تجهیزات اویونیک پیشرفته و سایر لوازم الکتریکی است. عملیات بیشتر و بیشتر در محیط پرواز امروزی به سیستم الکتریکی هواپیما وابسته است. با این حال، همه هلیکوپترها را می توان بدون هیچ گونه برق الکتریکی در صورت نقص یا اضطراری به طور ایمن پرواز کرد.

هلیکوپترها دارای یک سیستم الکتریکی 14 یا 28 ولتی با جریان مستقیم هستند. در هلیکوپترهای کوچک پیستونی، انرژی الکتریکی توسط یک دینام موتور محرک با استفاده از یک سیستم تسمه و قرقره شبیه به خودرو تامین می شود. این دینام‌ها نسبت به ژنراتورهای قدیمی‌تر مزایایی دارند، زیرا وزن آن‌ها سبک‌تر است، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند و خروجی الکتریکی یکنواختی را حتی در دور موتور پایین حفظ می‌کنند. به عنوان یادآوری، ولت یا ولتاژ را به عنوان اندازه گیری فشار الکتریکی در سیستم در نظر بگیرید، مشابه پوند بر اینچ مربع در سیستم های آب. آمپر اندازه گیری کمیت الکتریکی در سیستم است. به عنوان مثال، یک دینام 100 آمپری مشابه پمپ آب 100 گالن در ساعت است.

هلیکوپترهای توربین از یک سیستم استارت/ژنراتور استفاده می کنند. استارت/ژنراتور به طور دائم به گیربکس لوازم جانبی کوپل شده است. هنگام راه اندازی موتور، نیروی الکتریکی از باتری به استارت/ژنراتور می رسد که موتور را واژگون می کند. هنگامی که موتور روشن می شود، استارت/ژنراتور توسط موتور به حرکت در می آید و سپس به عنوان ژنراتور استفاده می شود.

جریان از دینام یا ژنراتور از طریق یک تنظیم کننده ولتاژ به یک باس ( ترمینال ) بار تحویل داده می شود. تنظیم کننده ولتاژ با تنظیم خروجی دینام یا ژنراتور، ولتاژ مورد نیاز سیستم الکتریکی را ثابت نگه می دارد. ممکن است یک کنترل اضافه ولتاژ برای جلوگیری از ولتاژ بیش از حد تعبیه شود که ممکن است به اجزای الکتریکی آسیب برساند. باس بار برای توزیع جریان به اجزای مختلف الکتریکی هلیکوپتر عمل می کند.

یک باتری عمدتا برای راه اندازی موتور استفاده می شود. علاوه بر این، امکان عملکرد محدود اجزای الکتریکی مانند رادیو و چراغ‌ها را بدون روشن شدن موتور فراهم می‌کند. باتری همچنین منبع ارزشمندی برای تامین برق آماده به کار یا برق اضطراری در صورت خرابی دینام یا ژنراتور است.

آمپر متر یا بار سنج برای نظارت بر جریان الکتریکی در سیستم استفاده می شود. آمپرمتر جریانی را که به باتری می رود و از آن خارج می شود منعکس می کند. آمپرمتر شارژ نشان می دهد که باتری در حال شارژ شدن است. این امر پس از روشن شدن موتور طبیعی است زیرا باتری مورد استفاده در راه اندازی تعویض می شود. پس از شارژ شدن باتری، آمپرمتر باید نزدیک به صفر ثابت شود زیرا دینام یا ژنراتور نیازهای الکتریکی سیستم را تامین می کند.

آمپرمتر تخلیه به این معنی است که بار الکتریکی از خروجی دینام یا ژنراتور بیشتر است و باتری به تامین برق کمک می کند. این ممکن است به این معنی باشد که دینام یا ژنراتور خراب است یا بار الکتریکی بیش از حد است. بار سنج بار وارد شده بر روی دینام یا ژنراتور توسط تجهیزات الکتریکی را نمایش می دهد. RFM برای یک هلیکوپتر خاص، بار نرمال مورد انتظار را نشان می دهد. از دست دادن دینام یا ژنراتور باعث می شود که بار سنج صفر را نشان دهد.

کلیدهای الکتریکی برای انتخاب قطعات الکتریکی استفاده می شوند. برق ممکن است به طور مستقیم به قطعه یا یک رله تامین شود که به نوبه خود برق قطعه را تامین می کند. رله ها زمانی استفاده می شوند که برای یک قطعه خاص به کابل های برقی با جریان بالا و/یا سنگین نیاز باشد که ممکن است از ظرفیت سوئیچ بیشتر باشد.

قطع کننده مدار یا فیوز برای محافظت از قطعات مختلف الکتریکی در برابر اضافه بار استفاده می شود. هنگامی که قطعه مربوطه آن بیش از حد بارگذاری می شود، یک قطع کننده مدار بیرون می زند. قطع کننده مدار ممکن است با فشار دادن مجدد به داخل بازنشانی شود، مگر اینکه اتصال کوتاه یا اضافه بار وجود داشته باشد. در این حالت، قطع کننده مدار همچنان به پاپ ادامه می دهد که نشان دهنده یک نقص الکتریکی است. یک فیوز به سادگی در هنگام بارگیری بیش از حد می سوزد و نیاز به تعویض دارد. در صورت نیاز به تعویض فیوز در پرواز، سازندگان معمولاً یک نگهدارنده برای فیوزهای یدکی تهیه می کنند. چراغ‌های احتیاط روی صفحه ابزار ممکن است برای نشان دادن نقص یک قطعه الکتریکی نصب شوند.