Najstariji trag helikoptera seže oko 400 godina prije Krista, kada se u Kini spominje igračka od bambusa oblikovana u oblik helikopterske elise (ili avionskog propelera). I Leonardo da Vinci je skicirao svoje ideje o helikopteru, u 18. stoljeću ideja je razvijana dalje, u 19. stoljeću čak je kratko lebdjela letjelica na parni pogon te jedna na električni, ali moderni helikopter zaživio je tek u 20. stoljeću, od prototipa i brojnih pokušaja početkom stoljeća, prvih primjena 1940-ih, do masovne produkcije sredinom i u drugoj polovici stoljeća. Naziv potječe od grčkih riječi za spiralu i krila, a u ovom ćemo se tekstu osvrnuti na neke tehničke karakteristike helikoptera s jednim pogonskim i jednim stabilizacijskim rotorom. No, osnovni principi rada takvog, najčešćeg helikoptera, vrijede i za brojne varijante: žirokoptere, kvadkoptere, unikoptere, žirodine, avione s pomičnim rotorima/propelerima itd.
Prednost helikoptera u odnosu na letjelicu fiksnih krila poput tipičnog aviona je sposobnost lebdenja i slobodnog kretanja u 3 (odnosno 6) osi pa su helikopteri odlični transporteri ili spasilačka vozila u teže pristupačnim krajevima. Razvoj helikoptera pogonio je i potencijal vojne primjene, a iz svijeta aviomodelarstva s razvojem digitalnih kamera te stabilizacijskog softvera, u posljednje vrijeme helikopterska tehnologija popularna je u tzv. dronovima (točnije, kvadkopterima na daljinsko upravljanje uz određeni stupanj autonomnog leta).
Kako helikopter leti
Helikopter generira uzgon pomoću rotorskih elisa, koja pak funkcioniraju pomoću istih efekata kao i avionsko krilo: svojom polukapljičastom geometrijom ubrzavaju protjecanje zraka na gornjoj površini u odnosu na donju površinu, čime se stvara razlika tlakova i ostvaruje uzgon. Izlaznom snagom motora i kutem elisa upravlja se uspon ili silazak, kretanje po vertikalnoj osi. Elise su artikulirane, što naginje letjelicu i omogućuje joj kretanje naprijed-nazad te bočno lijevo-desno.
Kada snažnije bacite loptu, ako se ne stabilizirate nogom, možete si narušiti ravnotežu zbog sile izbačaja lopte. Iz istog razloga (pojednostavljeno), okretanje osovine rotora (i posljedični otpor zraka) proizvodi silu koja želi rotirati trup helikoptera oko osovine u suprotnom smjeru. Zato helikopter koristi repni rotor okomito postavljen u odnosu na glavni rotor (ili npr. dva glavna rotora koji se okreću u suprotnim smjerovima), koji proizvodi potisnu silu koja poništava taj efekt suprotnog okretanja. Uz to, upravljanjem snagom repnog rotora može se dozvoliti ta rotacija, ili pak rotirati helikopter po vertikalnoj osi u suprotnom smjeru (lijevo-desno).
Vješti pilot može precizno kormaniti u zahtjevnim uvjetima, a ako je i helikopter prilagođen za agilni let, pilotski as može izvoditi akrobacije na granici aerodinamičkih i mehaničkih zakona. Kao i za avione, jedan od ograničavajućih faktora dizajna su vrhovi rotora, koji pri previsokom broju okretaja počinju probijati zvučni zid pa se, osim termo-mehaničkih stresova, stvaraju i kavitacije u zraku pa helikopter počinje gubiti upravljivost i stabilnost. Zato se letjelice posebno projektiraju za let u supersoničnim i hipersoničnim brzinama, a i subsoničnim brzinama bliskim brzini zvuka.
Pogon
U početku razvoja, helikopteri su uglavnom koristili klipne motore, kao i avioni. Aviatički motori bili su relativno pouzdaniji od motora za cestovna vozila, a i specijalizirani za rad u niskom režimu okretaja pa je tako kasnih 1940-ih Preston Tucker odabrao i prilagodio helikopterski šestcilindarski bokser od 5.5 l za pogon u svom Tucker 48 (ili Torpedo) automobilu.
No, ponovo kao i avioni, helikopteri od sredine 20. stoljeća uglavnom koriste turbinske motore, koji su bili povoljni za avijacijske primjene i zbog pouzdanog rada u uvjetima dugih perioda isporuke visoke snage. Turbinski motori koriste lopatice rotora za hvatanje energije izgaranja smjese goriva i zraka. Smjesa se komprimira i kako izgara, usmjeruje se duž motora, ponekad u sve uži kanal, a ta se toplinska energija tada pretvara u kinetičku kao potisak ili mehaničku kao okretanje osovine.
U prvom se slučaju radi o reakcijskom, mlaznom motoru (npr. turbomlaznom ili turboventilatorskom – koji zapravo u konačnici koristi potisak propelera), a u drugom u plinsku turbinu (i u konačnici npr. u turboosni ili turbopropelerski motor). Dodatna razlika između ova dva principa rada je kompresor; mlazni motori okretanje turbine povezuju s kompresorom koji pak tlači smjesu, a plinske turbine izgaranje smjese koriste samo za pogon lopatica, što se za helikoptersku primjenu pretvara u mehaničko okretanje osovine koja na koncu pogoni rotor(e). Zapravo, sve su to varijacije na temu, a razvijane su za specifične primjene, povoljne za specifične ciljeve.
Vrsta pogona češća u eksperimentalnim, ultralakim i specijalnim helikopterima je korištenje nekog oblika potisnog motora (razne varijante mlaznih ili raketnih motora) u vrhovima rotora. Takav pogon ne prenosi moment na trup letjelice pa ne zahtjeva niti proturotirajući repni ili drugi rotor. Početkom 20. stoljeća, dok je studirao aviostrojarstvo, ovaj je pogonski princip ispitivao i poznati filozof Ludwig Wittgenstein.
Simulator leta i muzej
U Krapinskim Toplicama djeluje Heli Center Toplice, centar za obuku pilota. Otvoren je i HeliSpace; radi se o muzeju u prostoru oslikanom kao znanstvenofantasti?na svemirska stanica, u kojem su izložene makete helikoptera te informacije o misijama za kakve se helikopteri ?esto koriste. Zanimljivi posjet za sve uzraste popraćen je ljubaznim osobljem i tabletima s virtualnim vodičima. Naravno, moguć je i posjet simulatoru.
Simulator je replika prave helikopterske kabine, meteorološkim uvjetima i drugim parametrima simulacije upravlja instruktor, a posjetitelj uz kratke upute može sam isprobati osnovne manevre upravljanja helikotperom. Za uspješni let pomaže osnovno razumijevanje kretanja letjelice, ali i igranje simulacijskih igri. Komanda ciklika naginje helikopter bočno i naprijed-natrag (poprečna os – pitch i uzdužna os – roll), kolektiv pak upravlja usponom i spustom okomito, a dvije pedale upravljaju repnim rotorom i skretanjem lijevo-desno (okomita os – yaw). Uz instruktora, pravu kabinu i ozbiljnu simulaciju, u HeliSpaceu može se isprobati zahtjevno, ali zanimljivo upravljanje helikopterom, koristeći osnovne komande: 2 palice i 2 pedale. Za ljubitelje avijacije, svakako zanimljivo iskustvo.
