یکی از مهم‌ترین موارد در طراحی بالگردها، استفاده از پروانه روی دم آنهاست. اما آیا می‌دانید ملخ عقب هلیکوپتر چه نقشی را در پرواز ایفا می‌کند؟
از ریشه‌های طراحی هواناوهای چرخنده که به دوران رنسانس و ایده‌های اولیه لئوناردو داوینچی بازمی‌گردد تا فناوری های پیچیده امروز، یک اصل اساسی ثابت باقی مانده است: هر وسیله پرنده‌ای برای برخاستن باید توانایی تولید نیروی بالابر کافی داشته باشد تا بر نیروهای گرانش غلبه کند. هواناوهای چرخنده (Rotorcraft) اشکال و ابعاد گوناگونی دارند—از بالگردهای معمولی گرفته تا جایروکوپترها، جایروداین‌ها و حتی بال‌بادبادک‌های روتوردار—اما همه آنها با یک سازوکار واحد کار می‌کنند: چرخش روتور.
در بالگردها، روتور اصلی یا اصطلاحا ملخ، هم‌زمان با چرخش، باعث تولید نیروی بالابری و رانش به جلو می‌شود. این روتور باید به‌صورت پیوسته توسط موتور نیرو بگیرد زیرا بدون انرژی محرکه نمی‌تواند به سرعت لازم برای ایجاد نیروی کافی دست یابد.
همین نیاز بنیادی، علت وجود ملخ عقب هلیکوپتر یا روتور دم (Tail Rotor) در اغلب بالگردهاست؛ روتوری که برای خنثی‌کردن گشتاوری به‌کار می‌رود که روتور اصلی در جهت عکس دوران خود به بدنه اعمال می‌کند.
ملخ عقب هلیکوپتر چگونه کار می‌کند؟
به نقل از Slash Gear، وقتی روتور اصلی نیرو دریافت می‌کند و می‌چرخد، بر اساس قانون سوم نیوتن، گشتاور معکوسی به بدنه منتقل می‌کند. اگر روتور اصلی بسته به جهت ساخت خود (معمولاً خلاف‌گرد یا پادساعت‌گرد) بچرخد، بدنه تمایل دارد در جهت عکس آن دوران یابد.
برای مقابله با این اثر، از پروانه دم هلیکوپتر استفاده می‌شود تا از طریق شفت جداگانه و سیستم فرمان مخصوص، زاویه تیغه‌های خود را تغییر داده و به این ترتیب گشتاور ایجادشده را خنثی کند. نمونه‌ای دیگر از راهکار مقابله با گشتاور، استفاده از دو روتور اصلی چرخان در جهت‌های مخالف است که در مدل‌های تاندم نظیر CH-47 شینوک با بیش از شصت سال قدمت می‌توان مشاهده کرد.
عملکرد پروانه عقب هلیکوپتر دقیقاً بر مبنای همین نیاز به تعادل گشتاور بنا شده است.
هنگامی که خلبان پدال سمت راست را در بالگردی با روتور اصلی پادساعت‌گرد فشار می‌دهد، زاویه ضربه‌ای (Pitch) روتور دم افزایش می‌یابد و گشتاور بیشتری برای چرخاندن بدنه به سمت راست ایجاد می‌کند. در جهت مخالف، با کاهش زاویه تیغه‌ها، گشتاور کاهش یافته و هلیکوپتر به سمت چپ متمایل می‌شود.
از آنجا که گشتاور وابسته به زاویه حمله روتور اصلی و توان موتور است، خلبان هر بار که دسته جمعی (Collective) را بالا می‌کشد یا گشتاور کلی روتور اصلی را تغییر می‌دهد، باید از طریق پدال‌ها متناسب با آن تنظیمات، روتور دم را نیز متعادل کند تا جهت‌گیری هواگرد ثابت بماند.
بالگردهای بدون ملخ عقب چگونه پرواز می‌کنند؟
شاید این سوال برای شما مطرح شده باشد که با حذف ملخ عقب هلیکوپتر در برخی از مدل‌های پیشرفته، این بالگردها چگونه قادر به پرواز هستند.
در پاسخ باید بگوییم که در برخی از مدل‌ها برای حذف کامل پروانه دم بالگرد، از چیزی موسوم به آرایش متقابل (Contra-Rotating) استفاده می‌شود.
در مدل‌های شینوک، دو روتور اصلی روی شفت‌های جداگانه نصب شده‌اند و مسیر تیغه‌ها تا حدی با هم تداخل دارد؛ اما در نمونه‌هایی مثل میل V12 که بزرگ‌ترین بالگرد تاریخ است، روتورهای اصلی روی بالک‌هایی جانبی قرار گرفته‌اند.
گروه دیگری از بالگردهای بدون دم، مانند سری Ka-50 کاموف، از دو روتور چرخان متقابل در یک طرف (Mast) بهره می‌برند که یکی بالای دیگری جای می‌گیرد و با اتصالات کنترلی پیچیده، هر یک به‌طور مستقل ولی در دو جهت مخالف دوران می‌کند. در نتیجه، پرواز آنها بدون داشتن ملخ عقب هلیکوپتر امکان‌پذیر می‌شود. همچنین طرح‌های درگیری تیغه‌ای (Intermeshing) مانند K-MAX به‌واسطه دو روتور مورب روی دو سمت بدنه، ضمن حفظ تعادل گشتاور، امکان ابعادی جمع‌وجورتر و مانورپذیری بیشتر را فراهم می‌کنند.
اگرچه این آرایش‌ها در نگاه اول غیر‌متعارف به نظر می‌آیند، اما همه آنها در اصل از همان قوانین فیزیکی پیروی می‌کنند: وقتی دو روتور اصلی هم‌زمان با زاویه‌های تهاجمی یکسان ولی در جهت‌های مخالف دوران کنند، گشتاورهای مخالف یکدیگر را خنثی و نیازی به روتور دم نمی‌ماند.
به این ترتیب، فارغ از نوع چیدمان روتورها، تمام بالگردها برای تامین تعادل جهت‌گیری و ثبات پرواز، روشی را به‌کار می‌گیرند که در نهایت بر مبنای تولید نیروی بالابری کافی و کنترل گشتاور معکوس استوار است.
