Śmigłowce

Definicja śmigłowca lub helikoptera brzmi troszkę dziwnie.

Gdyż jest to  (gr. héliks, D. hélikos – skręcony; pterón – skrzydło) – statek powietrzny cięższy od powietrza, który wytwarza siłę nośną dzięki ruchowi obrotowemu wirnika lub wirników napędzanych przez silnik, a obecnie coraz częściej przez 2, a czasem nawet 3 silniki.

Wirnik zbudowany jest z odpowiednio profilowanych łopat osadzonych w głowicy.

Chociaż pierwsze projekty maszyn działających na tej zasadzie tworzył Leonardo da Vinci, pierwszy lot śmigłowca, zaprojektowanego przez francuskiego producenta rowerów Paula Cornu, miał miejsce w 1907 roku.

Najlepsze osiągi tej maszyny to zawis na wysokości ok. 1,5 m przez ponad minutę. 28 września 1912 roku duński inżynier i wynalazca Jacob C. H. Ellehammer zaprezentował swój „śrubowy samolot” na polach pod Kopenhagą.

Maszyna zawisła kilkadziesiąt centymetrów nad ziemią, by stojący obok konstruktor mógł po chwili wyłączyć silnik.

Było wiele mniej lub bardziej udanych prób konstruktorów na całym świecie, ale pierwszym śmigłowcem, którego lot był w pełni sterowany, był niemiecki Focke-Wulf Fw61, skonstruowany przez inż. Heinricha Focke w 1936 roku.

Pierwszym śmigłowcem, który trafił do służby, był niemiecki Flettner F1-282 – mała, dwumiejscowa maszyna obserwacyjna i łącznikowa, której prototyp oblatano w 1941 roku, a do 1943 zbudowano ok. 20 sztuk.

Początkowo stosowana w Kriegsmarine w ochronie konwojów, potem do współpracy z artylerią.

Za twórcę śmigłowca powszechnie uważa się rosyjskiego konstruktora, pracującego od roku 1919 w Stanach Zjednoczonych, Igora Sikorskiego, który w latach 1939-1941 zaprojektował Vought-Sikorski 300.

Była to pierwsza działająca maszyna z jednym wirnikiem nośnym i śmigłem ogonowym, które rozwiązywało problem momentu reakcyjnego (zwanego też momentem oporowym), jaki oddziaływa na kadłub śmigłowca, a pochodzi z napędu wirnika nośnego.

Ten układ, zwany klasycznym, jest wykorzystywany do dziś w większości maszyn.

Kolejnym typem wprowadzonym na wyposażenie był Sikorski R-4 oblatany w styczniu 1942 roku, wyprodukowany na zlecenie US Navy w ilości 131 sztuk.

W roku 1944 znalazły one zastosowanie w Birmie do ewakuacji zestrzelonych pilotów.

Śmigłowce dwuwirnikowe mogą mieć wirniki umieszczone współosiowo (na jednej osi, obracające się w przeciwnych kierunkach – układ Kamowa) lub w układzie podłużnym (z przodu i z tyłu kadłuba), który został zapoczątkowany przez konstruktora polskiego pochodzenia Franka Piaseckiego, rzadko w układzie krzyżowym (układ Flettnera), wyjątkowo w układzie poprzecznym (np. udany Focke-Wulf Fw61 i nieudany Mi-12).

Kombinacja ruchu postępowego i ruchu obrotowego względem osi wirnika umożliwia śmigłowcom wykonanie manewrów, do których przez wiele lat nie były zdolne żadne samoloty.

Przykładowo możliwe jest poruszanie się po okręgu tak, aby nos śmigłowca zwrócony był cały czas w kierunku jednego punktu znajdującego się w środku okręgu (piruet).

Śmigłowiec jest maszyną, w której duża liczba elementów konstrukcji jest poddawana obciążeniom o zmiennej wartości i kierunku. Obciążenia te powodują szkodliwe drgania i naprężenia a w efekcie zmęczenie materiału.

Z tego względu wiele elementów śmigłowca wymaga kosztownych prac serwisowo-naprawczych, co sprawia, że jego eksploatacja jest dużo kosztowniejsza niż samolotu.

W razie zaniedbań w zakresie przeglądów i remontów śmigłowca może dojść, na skutek zmęczenia materiału, do pęknięcia któregoś z istotnych elementów (np. łopaty wirnika głównego), co może być przyczyną poważnego w skutkach wypadku.

W przypadku awarii silnika, śmigłowiec może stosunkowo bezpiecznie szybować i wylądować wykorzystując awaryjną procedurę autorotacji wirnika głównego.

Dla swobodniejszego wyboru miejsca przyziemienia konieczny jest jednak zapas wysokości i/lub szybkości, dlatego operacje w zawisie na niskiej wysokości są uważane za niebezpieczne. 

Śmigłowiec, dla wykonania tej samej pracy użytecznej, wymaga – w stosunku do samolotu – dużo więcej energii, spala zatem więcej paliwa - jest tym samym droższy w bieżącej eksploatacji.

Pomimo bardziej złożonego sterowania, wyższych kosztów zakupu i eksploatacji w porównaniu z samolotami, śmigłowce, ze względu na swoje szczególne właściwości (głównie możliwość pionowego startu i lądowania oraz zawis) znalazły swoje miejsce w grupach ratowniczych, wojsku i wszędzie tam, gdzie istnieje konieczność lądowania na niewielkiej powierzchni oraz precyzyjnych manewrów na niewielkiej wysokości w trudnych i niedostępnych warunkach terenowych, a także w trudnych warunkach atmosferycznych.

Przykładem specjalistycznego wykorzystania śmigłowca może być (rutynowa) konserwacja przewodów linii przesyłowych wysokiego napięcia przechodzących przez trudno dostępny teren (np. góry), wykonywana w zawisie, bez wyłączania prądu w linii, często z wprowadzaniem wirnika pomiędzy przewody pod napięciem.