Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Proses manufaktur

Helikopter

Latar Belakang

Helikopter diklasifikasikan sebagai pesawat sayap putar, dan sayap putarnya biasanya disebut sebagai rotor utama atau hanya rotor. Tidak seperti pesawat sayap tetap yang lebih umum seperti sport biplan atau pesawat terbang, helikopter mampu lepas landas dan mendarat vertikal langsung; itu juga bisa melayang di posisi tetap. Fitur-fitur ini menjadikannya ideal untuk digunakan di mana ruang terbatas atau di mana kemampuan untuk mengarahkan kursor ke area yang tepat diperlukan. Saat ini, helikopter digunakan untuk membersihkan tanaman, menggunakan pestisida, mengakses daerah terpencil untuk pekerjaan lingkungan, mengirimkan pasokan kepada pekerja di anjungan minyak maritim terpencil, mengambil foto, membuat film, menyelamatkan orang yang terjebak di tempat yang tidak dapat diakses, mengangkut korban kecelakaan, dan memadamkan api. Selain itu, mereka memiliki banyak aplikasi intelijen dan militer.

Banyak individu telah berkontribusi pada konsepsi dan pengembangan helikopter. Idenya tampaknya berasal dari bionik, artinya berasal dari upaya untuk mengadaptasi fenomena alam—dalam hal ini, buah pohon maple yang berputar dan bercabang dua—ke desain mekanis. Upaya awal untuk meniru polong maple menghasilkan whirligig, mainan anak-anak yang populer di Cina serta di Eropa abad pertengahan. Selama abad kelima belas, Leonardo da Vinci, pelukis, pematung, arsitek, dan insinyur Italia yang terkenal, membuat sketsa mesin terbang yang mungkin didasarkan pada pusaran air. Sketsa helikopter berikutnya yang masih hidup berasal dari awal abad kesembilan belas, ketika ilmuwan Inggris Sir George Cayley menggambar pesawat rotor kembar di buku catatannya. Selama awal abad kedua puluh, orang Prancis Paul Cornu berhasil mengangkat dirinya dari tanah selama beberapa detik dengan helikopter awal. Namun, Cornu dibatasi oleh masalah yang sama yang akan terus mengganggu semua perancang awal selama beberapa dekade:belum ada yang menemukan mesin yang dapat menghasilkan daya dorong vertikal yang cukup untuk mengangkat helikopter dan beban signifikan (termasuk penumpang) dari tanah. .

Igor Sikorsky, seorang insinyur Rusia, membangun helikopter pertamanya pada tahun 1909. Ketika prototipe ini maupun penerusnya pada tahun 1910 tidak berhasil, Sikorsky memutuskan bahwa dia tidak dapat membuat helikopter tanpa bahan dan uang yang lebih canggih, jadi dia mengalihkan perhatiannya ke pesawat terbang. Selama Perang Dunia I, insinyur Hungaria Theodore von Karman membangun sebuah helikopter yang, ketika ditambatkan, dapat melayang untuk waktu yang lama. Beberapa tahun kemudian, pembalap Spanyol Juan de la Cierva mengembangkan mesin yang disebutnya autogiro dalam menanggapi kecenderungan pesawat konvensional kehilangan tenaga mesin dan crash saat mendarat. Jika dia bisa merancang sebuah pesawat di mana angkat dan dorong (kecepatan maju) adalah fungsi yang terpisah, Cierva berspekulasi, dia bisa menghindari masalah ini. Autogiro yang kemudian ia ciptakan menggabungkan fitur helikopter dan pesawat, meskipun lebih mirip yang terakhir. Autogiro memiliki rotor yang berfungsi seperti kincir angin. Setelah digerakkan dengan meluncur di tanah, rotor dapat menghasilkan daya angkat tambahan; namun, autogiro ditenagai terutama oleh mesin pesawat konvensional. Untuk menghindari masalah pendaratan, mesin dapat diputus dan autogiro diistirahatkan secara perlahan oleh rotor, yang secara bertahap akan berhenti berputar saat mesin mencapai tanah. Populer selama tahun 1920-an dan 1930-an, autogiro berhenti diproduksi setelah penyempurnaan helikopter konvensional.

Helikopter itu akhirnya disempurnakan oleh Igor Sikorsky. Kemajuan dalam teori aerodinamis dan bahan bangunan telah dibuat sejak usaha awal Sikorsky, dan, pada tahun 1939, ia mengudara dengan helikopter operasional pertamanya. Dua tahun kemudian, desain yang ditingkatkan memungkinkannya untuk tetap tinggi selama satu setengah jam, membuat rekor dunia untuk penerbangan helikopter berkelanjutan.

Helikopter itu digunakan militer segera setelah diperkenalkan. Meskipun tidak digunakan secara luas selama Perang Dunia II, medan hutan Korea dan Vietnam mendorong penggunaan helikopter secara luas selama kedua perang tersebut, dan penyempurnaan teknologi menjadikannya alat yang berharga selama Perang Teluk Persia juga. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, industri swasta mungkin menyumbang peningkatan terbesar dalam penggunaan helikopter, karena banyak perusahaan mulai mengangkut eksekutif mereka melalui helikopter. Selain itu, layanan antar-jemput helikopter telah menjamur, khususnya di sepanjang koridor perkotaan di Timur Laut Amerika. Namun, di antara warga sipil, helikopter tetap terkenal karena penggunaan medis, penyelamatan, dan bantuannya.

Desain

Tenaga helikopter berasal dari mesin piston atau turbin gas (baru-baru ini, yang terakhir mendominasi), yang menggerakkan poros rotor, menyebabkan rotor berputar. Sementara pesawat standar menghasilkan daya dorong dengan mendorong udara di belakang sayapnya saat bergerak maju, rotor helikopter mencapai daya angkat dengan mendorong udara di bawahnya ke bawah saat berputar. Lift sebanding dengan perubahan momentum udara (massa dikalikan kecepatannya):semakin besar momentum, semakin besar gaya angkat.

Sistem rotor helikopter terdiri dari antara dua dan enam bilah yang dipasang pada hub pusat. Biasanya panjang dan sempit, bilah berputar relatif lambat, karena ini meminimalkan jumlah daya yang diperlukan untuk mencapai dan mempertahankan daya angkat, dan juga karena memudahkan pengendalian kendaraan. Sementara helikopter yang ringan dan serba guna sering kali memiliki rotor utama dua bilah, pesawat yang lebih berat dapat menggunakan desain empat bilah atau dua rotor utama terpisah untuk mengakomodasi beban berat.

Untuk mengemudikan helikopter, pilot harus menyesuaikan pitch baling-baling, yang dapat diatur dengan tiga cara. Dalam kolektif sistem, nada semua bilah yang terpasang pada rotor adalah identik; dalam siklus sistem, nada setiap bilah dirancang untuk berfluktuasi saat rotor berputar, dan sistem ketiga menggunakan kombinasi dari dua yang pertama. Untuk menggerakkan helikopter ke segala arah, pilot menggerakkan tuas yang mengatur pitch kolektif dan/atau tongkat yang menyesuaikan pitch siklik; mungkin juga perlu menambah atau mengurangi kecepatan.

Tidak seperti pesawat terbang, yang dirancang untuk meminimalkan curah dan tonjolan yang akan membebani pesawat dan menghambat aliran udara di sekitarnya, helikopter memiliki hambatan yang sangat tinggi. Dengan demikian, perancang belum menggunakan jenis roda pendarat yang dapat ditarik yang akrab bagi orang-orang yang telah menyaksikan pesawat lepas landas atau mendarat — keuntungan aerodinamis dari sistem semacam itu secara proporsional tidak signifikan untuk sebuah helikopter. Secara umum, roda pendaratan helikopter jauh lebih sederhana daripada pesawat terbang. Sedangkan yang terakhir membutuhkan landasan pacu yang panjang untuk mengurangi kecepatan maju, helikopter hanya harus mengurangi daya angkat vertikal, yang dapat mereka lakukan dengan melayang sebelum mendarat. Dengan demikian, mereka bahkan tidak memerlukan peredam kejut:roda pendarat mereka biasanya hanya terdiri dari roda atau selip, atau keduanya.

Satu masalah yang terkait dengan bilah rotor helikopter terjadi karena aliran udara di sepanjang masing-masing bilah sangat berbeda. Ini berarti bahwa gaya angkat dan tarikan berfluktuasi untuk setiap bilah sepanjang siklus rotasi, sehingga memberikan pengaruh yang tidak stabil pada helikopter. Masalah terkait terjadi karena, saat helikopter bergerak maju, gaya angkat di bawah bilah yang memasuki aliran udara pertama tinggi, tetapi yang di bawah bilah di sisi berlawanan dari rotor rendah. Efek bersih dari masalah ini adalah membuat helikopter tidak stabil. Biasanya, cara untuk mengkompensasi variasi gaya angkat dan tarik yang tidak terduga ini adalah dengan membuat bilah fleksibel yang terhubung ke rotor dengan engsel. Desain ini memungkinkan setiap blade untuk digeser ke atas atau ke bawah, menyesuaikan dengan perubahan dalam gaya angkat dan seret.

Torsi, masalah lain yang terkait dengan fisika sayap yang berputar, menyebabkan badan pesawat (kabin) helikopter berputar ke arah yang berlawanan dari rotor, terutama saat helikopter bergerak dengan kecepatan rendah atau melayang. Untuk mengimbangi reaksi ini, banyak helikopter menggunakan rotor ekor, bilah terbuka atau kipas saluran yang dipasang di ujung boom ekor yang biasanya terlihat pada pesawat ini. Cara lain untuk menangkal torsi memerlukan pemasangan dua rotor, terpasang pada mesin yang sama tetapi berputar ke arah yang berlawanan, sementara desain ketiga yang lebih hemat ruang menampilkan rotor kembar yang terjerat, seperti pengocok telur. Alternatif tambahan telah diteliti, dan setidaknya satu desain NOTAR (tanpa rotor ekor) telah diperkenalkan.

Bahan Baku

Badan pesawat, atau struktur dasar, dari sebuah helikopter dapat dibuat dari bahan komposit logam atau organik, atau kombinasi keduanya. Persyaratan kinerja yang lebih tinggi akan mendorong perancang untuk menyukai komposit dengan rasio kekuatan-terhadap-berat yang lebih tinggi, seringkali epoksi (resin) yang diperkuat dengan kaca, aramid (serat nilon yang kuat dan fleksibel), atau serat karbon. Biasanya, komponen komposit terdiri dari banyak lapisan resin yang diresapi serat, direkatkan untuk membentuk panel yang halus. Substruktur berbentuk tabung dan lembaran logam biasanya terbuat dari aluminium, meskipun baja tahan karat atau titanium kadang-kadang digunakan di area yang mengalami stres atau panas yang lebih tinggi. Untuk memudahkan pembengkokan selama proses pembuatan, pipa struktural sering diisi dengan natrium silikat cair. Bilah sayap putar helikopter biasanya terbuat dari resin yang diperkuat serat, yang dapat direkatkan dengan lapisan lembaran logam eksternal untuk melindungi tepinya. Kaca depan dan jendela helikopter terbuat dari lembaran polikarbonat.

Manufaktur
Proses

Igor Sikorsky mengemudikan pesawatnya, VS-300, di dekat tanah dalam demonstrasi tahun 1943 ini.

Pada tahun 1939, seorang emigran Rusia ke Amerika Serikat menguji apa yang akan menjadi prototipe terkemuka untuk helikopter selanjutnya. Sudah menjadi produsen pesawat yang makmur di tanah kelahirannya, Igor Sikorsky melarikan diri dari revolusi 1917, tertarik ke Amerika Serikat oleh kisah-kisah Thomas Edison dan Henry Ford.

Sikorsky segera menjadi produsen pesawat yang sukses di tanah air angkatnya. Tapi mimpinya adalah lepas landas vertikal, terbang dengan sayap berputar. Dia bereksperimen selama lebih dari dua puluh tahun dan akhirnya, pada tahun 1939, menerbangkan penerbangan pertamanya dengan pesawat yang dijuluki VS 300. Ditambatkan ke tanah dengan tali panjang, pesawatnya terbang tidak lebih tinggi dari 50 kaki dari tanah pada beberapa penerbangan pertamanya. Meski begitu, ada masalah:pesawat terbang ke atas, ke bawah, dan ke samping, tetapi tidak ke depan. Namun, teknologi helikopter berkembang begitu pesat sehingga beberapa benar-benar digunakan oleh pasukan AS selama Perang Dunia II.

Helikopter berkontribusi langsung pada setidaknya satu teknologi produksi revolusioner. Saat helikopter tumbuh lebih besar dan lebih kuat, perhitungan presisi yang diperlukan untuk rekayasa bilah, yang memiliki persyaratan yang ketat, meningkat secara eksponensial. Pada tahun 1947, John C. Parsons dari Traverse City, Michigan, mulai mencari cara untuk mempercepat rekayasa pisau yang diproduksi oleh perusahaannya. Parsons menghubungi International Business Machine Corp. dan meminta untuk mencoba salah satu komputer kantor kerangka utama baru mereka. Pada tahun 1951, Parsons bereksperimen dengan membuat perhitungan komputer benar-benar memandu alat mesin. Ide-idenya akhirnya berkembang menjadi industri peralatan mesin computer-numerical-control (CNC) yang telah merevolusi metode produksi modern.

William S. Pretzer

Badan pesawat:Mempersiapkan tabung

Membentuk detail lembaran logam

Membuat inti dari komponen komposit

Membuat badan pesawat

Memasang mesin, transmisi,
dan rotor

Sistem dan kontrol

Perakitan akhir

Kontrol Kualitas

Setelah komponen tubular telah terbentuk, mereka diperiksa untuk retakan. Untuk menemukan cacat, pekerja merawat tabung dengan penetran cair fluoresen yang merembes ke dalam retakan dan cacat permukaan lainnya. Setelah menyeka kelebihan cairan, mereka membersihkan tabung yang dilapisi dengan bubuk halus yang berinteraksi dengan penetrant untuk membuat cacat terlihat. Setelah komponen tabung dilas, mereka diperiksa menggunakan sinar-X dan/atau metode penetran fluoresen untuk menemukan kekurangannya. Setelah selesai, kontur detail lembaran logam diperiksa terhadap templat formulir dan dikerjakan dengan tangan sesuai kebutuhan. Setelah diautoklaf dan dipangkas, panel komposit diperiksa secara ultrasonik untuk mengidentifikasi kemungkinan kerusakan pada laminasi atau rongga berisi gas yang dapat menyebabkan kegagalan struktural. Sebelum pemasangan, mesin dan subrakitan transmisi diperiksa dengan cermat, dan peralatan uji khusus, yang dirancang khusus untuk setiap aplikasi, digunakan untuk memeriksa sistem perkabelan. Semua komponen lainnya juga diuji sebelum perakitan, dan pesawat yang telah selesai diuji terbang selain menerima inspeksi keseluruhan.

Masa Depan

Proses dan teknik manufaktur akan terus berubah sebagai tanggapan terhadap kebutuhan untuk mengurangi biaya dan pengenalan material baru. Otomatisasi dapat lebih meningkatkan kualitas (dan menurunkan biaya tenaga kerja). Komputer akan menjadi lebih penting dalam meningkatkan desain, menerapkan perubahan desain, dan mengurangi jumlah dokumen yang dibuat, digunakan, dan disimpan untuk setiap helikopter yang dibuat. Selain itu, penggunaan robot untuk memutar filamen, pita pembungkus, dan menempatkan serat akan memungkinkan struktur badan pesawat dibuat dari potongan yang lebih sedikit dan lebih terintegrasi. Dalam hal bahan, resin termoplastik berkekuatan tinggi yang canggih menjanjikan ketahanan benturan dan kemampuan perbaikan yang lebih besar daripada hidung saat ini seperti epoksi dan polimida. Komposit logam seperti aluminium yang diperkuat dengan serat boron, atau magnesium yang diperkuat dengan partikel silikon karbida, juga menjanjikan rasio kekuatan terhadap berat yang lebih tinggi untuk komponen penting seperti kotak transmisi sambil mempertahankan keunggulan ketahanan panas logam dibandingkan bahan organik.


Proses manufaktur

  1. Pertemuan Teknologi Kendaraan Otonom
  2. Bagaimana A3 Membantu Anggota Selama Krisis Ini
  3. Program keandalan dapat berbeda selama masa-masa sulit
  4. Personil pemeliharaan pertahanan dihormati selama simposium DoD
  5. Peran IoT dalam perawatan kesehatan selama Covid-19
  6. Cara Mendorong Percepatan Pertumbuhan Bisnis Selama COVID-19
  7. Kiat Mengurangi Gangguan Selama Tahun Baru Imlek
  8. Meningkatkan Efisiensi Manufaktur Selama COVID-19
  9. Memitigasi Risiko Keamanan Siber Selama Krisis
  10. Mesin CNC Terbaik untuk Dibeli Selama Obral Natal