Spørg Scientariet: Hvorfor har Seahawk-helikoptere højderorslignende vinger på halebommen?

Hvad bruges roret på halen til, vil en læser gerne vide. Illustration: Forsvarets Materiel- og Indkøbstjeneste

Vores læser Peter Andersen har spurgt:

Hvorfor har nogle helikoptere, bl.a. Sikorsky MH-60 Seahawk, højderorslignende vinger på halebommen? Og hvad bruges de til?

Kim Scheel, helikopter-testpilot i Flyvevåbnet, svarer:

Læs også: Spørg Scientariet: Hvordan kan jagerfly flyve på siden?

Der er tale om en såkaldt horisontal stabilisator, som alle konventionelle helikoptere har monteret på halesektionen. Dens primære formål er at bidrage til statisk stabilitet i pitch, altså helikopterens evne til at returnere til en stabil pitch-attitude efter en forstyrrelse. Dette er ønskværdigt, da det i høj grad bidrager til stabil flyvning og effektiv kontrol af helikopteren.

Den horisontale stabilisator er typisk monteret ét af tre steder på halesektionen:

1) Øverst på den vertikale stabilisator (T-tail)
2) Lavt, bagerst på halebommen
3) Længere fremme på halebommen.

Den konkrete placering, størrelse og udformning af den horisontale stabilisator afhænger af helikopterens størrelse, primære opgave og mest af alt af hovedrotorens karakteristika.

Læs også: Spørg Scientariet: Hører piloten på et overlydsfly braget af lydmuren?

For eksempel er en T-tail attraktiv, da den i de fleste regimer er uden for luftstrømmen fra hovedrotoren. Ulempen er, at den kræver en meget stærk og rigid struktur i den vertikale stabilisator og kan være udsat for katastrofale svingninger og vrid som følge af momenter omkring halen.

En lavt monteret stabilisator er strukturelt stabil, men kan udgøre en risiko for helikoptere, som har behov for at lande i ujævnt terræn, såsom militære helikoptere.

Helikoptere er grundlæggende statisk ustabile i pitch på grund afhovedrotorens aerodynamiske egenskaber, og den horisontale stabilisator hjælper til at modvirke disse effekter.

Læs også: Spørg Scientariet: Hvorfor siger en helikopter chop-chop-chop?

Det er meget kompliceret at designe en horisontal stabilisator, som giver en statisk stabil helikopter i alle af de tre primære flyveregimer: hover, hurtig fremmadflyvning og autorotation.

Årsagen til dette er, at luftstrømmen fra hovedrotoren (downwash) rammer den horisontale stabilisator i forskellige vinkler i de forskellige regimer, hvilket resulterer i, at en fastmonteret horisontal stabilisator vil have meget forskellig effekt, afhængig af regimet.

Størrelse, udforming og placering er dermed en kompromis, hvor stabilitet, kontrollabilitet, rigiditet, m.m. har forskellig prioritet, afhængig af helikopterens forventede operative anvendelse.

Læs også: Spørg Scientariet: Hvorfor har passagerfly så få motorer?

Som følge af ovenstående problemer med at designe en fast horizontal stabilisator, som er effektiv i alle flyveregimer, har det, under designet af nogle helikoptertyper, heriblandt Flyvevåbnets nye helikopter til maritime operationer, MH-60R Seahawk, været nødvendigt at designe en bevægelig horisontal stabilisator. En sådan betegnes som en stabilator - sammentrækning af ordene 'Stabilizer' og 'Elevator' (højderor).

En stabilator flyttes op og ned via stempler på baggrund af input fra helikopterens systemer, bl.a. hastighed. Den er således ikke koblet direkte sammen med flyvekontrollerne og er under normale omstændigheder autonom i forhold til pilotens input.

Stabilatoren bevæger sig automatisk fra store positive pitchvinkler i hover, gennem neutral pitch ved fremmadflyvning til store negative pitchvinkler i autorotation. Stabilatoren giver stor manøvredygtighed i alle flyveregimer og bidrager usædvanligt godt til statisk stabilitet i pitch.

Omkostninger forbundet med en stabilator er primært øget vægt og kompleksitet, hvilket medfører behov for en generelt stærkere og tungere struktur i hele halesektionen. Dette er årsagen til, at stabilator-design kun inkluderes, når det ikke er muligt at opnå tilstrækkelig effekt med en fastmonteret horisontal stabilisator.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.