Hi,
1. Warum dreht sich bei einem Hubschrauber der Rotor und nicht etwas die
Führer-Kapsel? Klar es liegt wohl an den aerodynamischen Eigenschaften
der Führer-Kapsel, aber woran genau?
2. Was würde passieren, wenn man die Führer-Kapsel durch einen zweiten
Rotor ersetzen würde und das ganze in der Luft aussetzt? Es gibt wegen
dem Motor also eine Relativbewegung zwischen den Rotoren. Wird der
Betrag der Winkelgeschwindigkeit der Rotoren relativ zu einem
Beobachter, der neben den Rotoren einfach fällt gleich sein oder wird
sich einer der Rotoren schneller bewegen als der andere?
3. Wie lenkt man einen Hubschrauber eigentlich? Ich habe überlegt, dass
man wahrscheinlich den Winkel zwischen Führer-Kapsel und Rotor ein wenig
verändern kann und so ein Lenken möglich ist. Stimmt das?
Wenn es nur ein großes Computer-Netzwerk geben würde, mit Informationen
zu allen möglichen Themen die man jederzeit abrufen könnte... dann wärst
du sicherlich nicht in dieses Forum gekommen um sowas zu fragen.
Hast du schonmal gemerkt, dass Helikopter neben den Hauptrotor hinten
auch noch ein kleines Propellerchen (Heckrotor) dran haben?
Lenken geht über den Neigungswinkel des Rotors. Drehen über den
Heckrotor.
Na jeder Heli hat doch einen Heck-Rotor oder wenn es ein Koax-Heli ist
einen 2. unter dem Hauptrotor angebrachten, gegenläufig laufenden Rotor.
Der Heckrotor oder beim Koax der untere Rotor hebt das Drehmoment des
Hauptrotors auf, so dass der Heli geradeaus fliegt und sich die Kanzel
eben NICHT mitddreht.
1. Achse: "Gieren"
Indem man den Heckrotor etwas langsamer oder etwas schneller laufen
lässt, kann man den Heli dann nach links oder rechts drehen.
Man kompensiert damit also entweder genau das Drehmoment -> Heli fliegt
geradeaus
oder man kompensiert es nicht vollständig (indem man ihn also langsamer
laufen lässt) -> Heli dreht in Laufrichtung des Hauptrotors)
oder man überkompensiert das Drehmoment -> Heli dreht sich entgegen der
Laufrichtung des Hauptrotors.
2. Achse: "Pitch"
Rauf und runter geht es mit der sog. "Kollektiven Blattverstellung" - da
wird der Winkel der Rotorblätter verändert (also flacher oder steiler
gestellt), so dass der Heli mehr oder weniger auftrieb hat.
3. Achse: "Rollen"
Das links und rechts "strafen", passiert über das seitliche neigen der
Rotorblätter. Genauer: Über die "Zyklische Blattverstellung".
4. Achse: "Nicken"
Das vorwärts und rückwärtsfliegen wird ebenfalls über das neigen oder
heben der Rotorblätter nach vorne oder hinten (also oben und unten,
besser gesagt) gesteuert. (läuft benfalls über die Zyklische
Blattverstellung)
Der Rotorkopf besteht also aus einer ziemlich komplexen Mechanik, damit
so ein Teil überhaupt steuerbar ist.
Wenn du's noch genauer wissen willst, dann wäre es wohl besser du
googelst mal danach...
EDIT: kleine Korrektur
Markus H. schrieb:
> 3. Achse: "Rollen"> Das links und rechts "strafen", passiert über das seitliche neigen des> Hauptrotors.> 4. Achse: "Nicken"> Das vorwärts und rückwärtsfliegen wird ebenfalls über das neiegen oder> heben des Rotors nach vorne oder hinten gesteuert.
Einspruch!
Der Rotor wird nie geneigt! Wie sollte er auch, der ist an der starren
Rotor/Motorachse befestigt. Die Nick- oder Rollbewegung selbst ist Folge
der Steuerbewegung, nicht Ursache. Klar "neigt" sich der Rotor im Bezug
auf den Boden, nicht aber im "System Heli".
Das Stichwort "Pitchverstellung" sowie dasjenige von haku
"Taumelscheibe" in Kombination mit dem Gockel sollte zur Erkenntnis
führen, dass der Anstellwinkel der Rotorblätter während der Rotordrehung
zyklisch verstellt wird.
> Der Rotorkopf besteht also aus einer ziemlich komplexen Mechanik, damit> so ein Teil überhaupt steuerbar ist.
In der Tat.
Markus H. schrieb:
> Na jeder Heli hat doch einen Heck-Rotor oder wenn es ein Koax-Heli ist> einen 2. unter dem Hauptrotor angebrachten, gegenläufig laufenden Rotor.>
Kleine Korrektur:
Es gibt auch Helis, die weder einen Heck-Rotor noch einen 2-ten Rotor
haben.
Bei denen wird der Drehmomentausgleich dadurch erzeugt, dass die vom
Hauptrotor nach unten gedrückte Luft ja den Ausleger umfließt. Dieser
Ausleger ist jetzt aerodynamisch so geformt, dass er durch diesen
Luftstrom genau die notwendige Kraft erzeugt um das Drehmoment des
Motors auszugleichen
> Der Heckrotor oder beim Koax der untere Rotor hebt das Drehmoment des> Hauptrotors auf, so dass der Heli geradeaus fliegt und sich die Kanzel> eben NICHT mitddreht.
Ausgeglichen muss das Drehmoment des Motors werden und nicht das des
Rotors. Stellt man bei einem Heli im Flug den Motor ab, so ist auch das
Giermoment weg und der Heckrotor hat keine Arbeit mehr
> 1. Achse: "Gieren"> Indem man den Heckrotor etwas langsamer oder etwas schneller laufen> lässt, kann man den Heli dann nach links oder rechts drehen.
Einspruch:
Ausser bei den kleinen Modellhelis, die am Heckrotor einen eigenen
kleinen Motor haben (weil das gewichtsmässig leichter ist, als die
Transmissionsverbindung zum Hauptmotor), dreht der Heckrotor für
Steuerbewegungen nicht schneller oder langsamer.
Seine Blätter werden mehr oder weniger angestellt (auch negativ) um die
gewünschte Kraft und damit das gewünschte Drehmoment am Ausleger zu
erzielen.
> 3. Achse: "Rollen"> Das links und rechts "strafen", passiert über das seitliche neigen der> Rotorblätter. Genauer: Über die "Zyklische Blattverstellung".
Auch hier werden einfach nur die Rotorblätter steiler oder weniger steil
gestellt, also im Anstellwinkel verändert. Aber im Gegensatz zur
kollektiven Blattverstellung für die Pitch, hat ein Rotorblatt an jedem
Punkt seiner Bewegung um die Drehachse einen anderen Anstellwinkel, der
sich periodisch wiederholt.
Selbiges für Nicken.
Sobald du ein Getriebe für den Rotor benutzt, mußt du das
entgegengesetzte Drehmoment der Zelle kompensieren.
Das kann durch einen zweiten Hauptrotor in Koaxialbauweise (Kamov) oder
als Tandem (Chinook)geschehen, durch einen kleineren, mehr oder weniger
senkrecht zum Hauptrotor angebrachten Heckrotor oder durch gerichtetes
Führen des Abgasstrahls der Antriebsturbine(MD900 D-HMDX).
Der Heckrotor ist das gebräuchlichste Kompensationsmittel, allerdings
gehen hierbei etliche Prozent des Drehmoments für den Auftrieb verloren.
Ab einer gewissen Geschwindigkeit hilft der Windfahneneffekt des
Tailbooms, die erforderliche Leistung für den Heckrotor zu verringern.
Ohne kommen Blattspitzenantriebe aus.
Arno
Martin Kohler schrieb:
> Einspruch!> Der Rotor wird nie geneigt! Wie sollte er auch, der ist an der starren> Rotor/Motorachse befestigt.
Ich geb dir im Prinzip recht.
Allerdings hat so ein Japaner einen kleinen 1-Mann Hubschrauber
entwickelt. Im Prinzip ist das mehr ein Rucksack mit Rotor als ein
Hubschrauber. Und bei dem funktioniert die Lenkung tatsächlich so. IM
Grunde hat der Pilot das untere Ende der Hauptrotorwelle 'in der Hand'
(symbolisch gemeint) und neigt tatsächlich den ganzen Kopf in die
Richtung, in die er fliegen will.
> der Steuerbewegung, nicht Ursache. Klar "neigt" sich der Rotor im Bezug> auf den Boden, nicht aber im "System Heli".
Sieht man von der Seite in die Drehebene der Blätter sieht es so aus,
als ob sich die Drehebene selbst neigen würde. Da allerdings die
Hauptrotorwelle in ihrer Ausrichtung fixiert ist, muss das ein
Trugschluss sein. Was tatächlich passiert: Die Blätter fangen an sich
durchzubiegen.
>> Der Rotorkopf besteht also aus einer ziemlich komplexen Mechanik, damit>> so ein Teil überhaupt steuerbar ist.> In der Tat.
Yep. Wenn man das Gewusel aber erst mal durchschaut hat, ist es nicht
mehr so schlimm. Wobei Modellhelis sowieso durch die Paddel eine noch
komplexere Mechanik haben als große Helis. Aber auch in der Modellszene
beginnt man schon seit einiger Zeit (mit Computerunterstützung)
paddellos zu fliegen.
Karl heinz Buchegger schrieb:
> Wobei Modellhelis sowieso durch die Paddel eine noch> komplexere Mechanik haben als große Helis. Aber auch in der Modellszene> beginnt man schon seit einiger Zeit (mit Computerunterstützung)> paddellos zu fliegen.
Stimmt. Die Paddel dienen aber v.a. dazu, die Steuerkräfte zu
multiplizieren, damit weniger starke Servos eingesetzt werden müssen.
Nachtrag zum Rotorkopf:
Die Komplexität der Rotorköpfe hat sich im Laufe der Zeit immer mehr
verringert, da inzwischen Schwenk- und Schlaggelenke in das Rotorblatt
integriert werden (Bo105). Bei der Bo108 wurde sogar noch das Drehgelenk
für die Verstellung des Anstellwinkels im Blatt untergebracht.
Arno
>Bei denen wird der Drehmomentausgleich dadurch erzeugt, dass die vom>Hauptrotor nach unten gedrückte Luft ja den Ausleger umfließt. Dieser>Ausleger ist jetzt aerodynamisch so geformt, dass er durch diesen>Luftstrom genau die notwendige Kraft erzeugt um das Drehmoment des>Motors auszugleichen
Wird dieses Drehmoment unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit des
Hauptrotors von diesem Ausleger ausgeglichen?
Gruss
Thomas schrieb:
> Also beim großen roten Lego Technik Hubschrauber konnte man den Rotor> über den Steuerknüppel vorne/hinten und links/rechts kippen.
Und der fliegt ja auch tatsächlich... ;-)
Martin Kohler schrieb:
> Stimmt. Die Paddel dienen aber v.a. dazu, die Steuerkräfte zu> multiplizieren, damit weniger starke Servos eingesetzt werden müssen.
Nope.
Die Paddel dienen dazu eine einigermassen stabile Referenzebene zu
haben. Die Paddel sind so in das Steuergestänge eingeflochten, dass sie
automatisch auf den Hauptrotorblättern gegensteuern, wenn die
Hauptrotorachse sich in irgendeine Richtung zu neigen beginnt.
Man nutz hier den Kreiseleffekt aus, nachdem die Drehebene der Paddel
ohne aüßere Gewalt raumfest ist.
Lässt man die Paddel weg, muss ein Computer über eine kleine
Inertialplattform diese Aufgabe übernehmen und gegensteuern. Könner
schaffen es auch einen paddellosen Heli ohne Computerhilfe zu fliegen.
Aber das sind dann schon wirkliche Könner.
http://www.verbrennerheli.de/
Interessent schrieb:
> Wird dieses Drehmoment unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit des> Hauptrotors von diesem Ausleger ausgeglichen?
Völlig wird es nicht ausgeglichen. m.W. wird auch der Abgasstrahl der
Turbine dazu benutzt um seitlich aus dem Ausleger ausgeblasen zu werden
und so die Aerodynamik zu verändern bzw. zusätzliches Moment aufzubauen.
Sagt mal, ist doch wohl wieder so ein Thread, wo der Ersteller eine
Frage aufwirft (die für ihn selber ausreichend in der Wikipedia
beantwortet wird), viele antworten, nur der TO nicht. Guckt
wahrscheinlich zu und lacht sich einen...
Zudem heißt es korrekt "Hubschraubär".
Moin!
Mal eine kleines Gedankenexperiment zum Hubschrauber: In einem Film habe
ich gesehen, wie ein Hubschrauber unter einer Bruecke hindurch fliegt.
Ist das tatsaechlich moeglich oder war das ein Filmtrick? Meine
Vorstellung ist, dass wenn der Hubschrauber zu nah an die Decke kommt
der Luftstrom nicht mehr ausreichen kann und der Heli dann entweder an
die Decke gesaugt wird und dann runterfaellt oder sofort runterfaellt
weil kein Auftrieb mehr da ist... Wer kann das klaeren?
Gruss,
Jan
@mkohler: Einspruch abgelehnt!
Der Angeklagte (also ich) hatte seinen Beitrag 2 Minuten nach dem Posten
schon korrigiert... :-P
@kbuchegg: Deinen Einspruch lass ich gelten.
Verzeih einem Laien der kein ganz so differenziertes Wissen darüber hat.
;)
Jetzt haben wir alle was gelernt - nur noch nicht der TE...
@Jan: Da muss der Heli aber schon seeehr nahe an die Decke kommen, dass
die Luft nicht mehr ausreichend Raum hat um angesaugt zu werden.
Außerdem fliegen die ja i.d.R. schnell unten durch und schweben nicht
unter der Decke.
Würde also schon sagen, dass das real machbar ist, wenn man es nicht
übertreibt.
Viele stellen sich immer vor das Hubschrauber nur in der Luft bleiben
weil sie die ganze Luft nach unten pressen (od. von oben ansaugen). Das
stimmt wenn man schwebt. Allerdings ist ein Hubsch. meistens am
vorwaertsfliegen. Dabei bekommt man dann sofort komplett andere
aerodynamik zum Einsatz. Stellt euch vor der Hubsch. fliegt mit 150
Sachen vorwaerst dann habt ihr die 150kmh Wind die ihr wie ein Flugzeug
zum auftrieb nuetzen koennt. Wenn ihr mal die Gelegenheit habt dann
Streckt euren Grind bei 150 sachen ausm Hubsch. raus dann werdet ihr
merken dass euch die Luft nur von vorne ins Gesicht blaest. Eine grafik
dazu:
http://www.dynamicflight.com/aerodynamics/transverse_flow_eff/
Ausserdem stellen sich viele vor dass der Heckrotor gebraucht wird um
das Drehmoment des Hubschraubers mit dem Blaettern auszugleichen. Das
stimmt natuerlich auch aber die Haupt Kraft die die Kabinenkapsel zum
kreiseln bringen wuerde ist der Wind der von den Rotorblaettern
generiert wird. Der wind geht nicht einfach senkrecht runter sondern
zieht sich wie eine Schraube runter. Das heist der Wind drueckt dann an
der einen Seite ein bischen dagegen und an der anderen seite "zieht" er.
Das ist die groesst Kraft die es auszulgeichen gibt.
Damit kann man auch ganz leicht erklaeren warum Rettungspiloten die
keine Winde am Hubsch. besitzen sondern nur ein Seil an der Unterseite
d. Hubsch. haben sehr schnell in den Frontalflug uebergehen muessen
sobald unten ein Patient in einer Trage/Biwaksack liegt. Der Grund ist
ganz einfach. Der Patient im Biwaksack wuerde sehr sehr schnell
(innerhalb 30-40 Sek) so schell rotieren dass es lebensgefaehrlich wird.
Es gab schon Patienten mit Hirntraume von Bergungen bei der Bergwacht.
Sobald der Hubsch. losfliegt stabilierst sich das (hoffentl) und der
Patient ist ruhig.
Und nein das ist keine 70er Jahre Technik, in Deutsch. fliegen noch
viele Rettungshubschruaber (Christopher) ohne Winde rum.
PS: Sehr intressant:
http://www.dynamicflight.com/aerodynamics/
>Bei denen wird der Drehmomentausgleich dadurch erzeugt, dass die vom>Hauptrotor nach unten gedrückte Luft ja den Ausleger umfließt. Dieser>Ausleger ist jetzt aerodynamisch so geformt, dass er durch diesen>Luftstrom genau die notwendige Kraft erzeugt um das Drehmoment des>Motors auszugleichen
Gibt's dazu auch ein Beispiel?
Bis jetzt habe ich nur Hubschrauber gesehen, die entweder zwei Rotoren
haben oder einen Teil des Abgas-Strahls durch den Heckausleger in eine
schwenkbare Düse geleitet haben. Damit wird dann das Drehmoment des
Hauptrotors kompensiert. Ein solcher Hubschrauber (Hughes? Ich finde
gerade keine Abbildung zu dem Ding) wurde im ersten Teil von Mission:
Impossible (mit Tom Cruise) verwendet. Ob das Ding wirklich in einen
Tunnel fliegen könnte, bezweifle ich.
Einen Kamov Ka-27 habe ich 1994 sogar in Aktion über der Ostsee gesehen
(und gefilmt).
Hubschrauber können auch unter Brücken hindurch fliegen.
Das mit dem Fliegen in Hohlräumen hat ja wohl Hanna Reitsch schon um
1936 in der Deutschlandhalle erfolgreich demonstriert.
Das Unterfliegen/Unterschweben von Brücken und Freileitungen wird auch
beim Militär geübt.
Mit dem Abwind des Rotors gabs imho mal Überlegungen, durch Drehen des
Heckauslegers um die Längsachse die Corioliskraft auszunutzen.
Serienreife eher nicht.
Der Film zeigt einen Heckrotorausfall im Schwebeflug, das ist bitter.
Wenn du noch genügend Vorwärtsgeschwindigkeit hast und vor allem schnell
genug reagierst, kriegst du damit noch eine halbwegs vernünftige Landung
hin.
Drehender Rotorabwind ist Schwachsinn, dann würde man nämlich den Rotor
in die Richtung der Kompensation drehen lassen.
Arno
Arno H. schrieb:
> Drehender Rotorabwind ist Schwachsinn, dann würde man nämlich den Rotor> in die Richtung der Kompensation drehen lassen.
Vor allem erklärt das nicht, warum bei einer Autorotationslandung der
Heckrotor überhaupt keine Rolle mehr spielt und auf neutral gestellt
wird.
Mag schon sein, dass ein Gegenstand an einem Seil unter dem Hubschrauber
ins Drehen versetzt wird. Aber auf den Heli wirkt das, wenn überhaupt,
minimal.
Ein Hubschrauber fliegt auch nicht, weil er die Luft nach unten drückt.
Genausowenig wie eine Rakete Vortrieb erhält, weil sich die Gase irgenwo
abstossen.
Ein Hubschrauber fliegt, weil seine Blätter ein Tragflächenprofil haben
und diese Blätter sich durch die Luft bewegen. Über dem Blatt entsteht
ein Unterdruck durch die höhere Fliesgeschwindigkeit und dieser
Unterdruck (der Auftrieb) hebt ihn an. Genauso wie auch Flugzeug fliegt,
nur dass sich bei einem Flugzeug die Tragflächen nicht im Kreis drehen.
Dass die Luft durch die angestellten Blätter wie bei einem Ventilator
nach unten gedrückt wird, ist eigentlich unerwünscht und man möchte das
gar nicht haben. Ist nur Energie die nutzlos in die Beschleunigung von
Luftmassen investiert wird. Das bischen physikalischer Impuls das dabei
ensteht, macht das Kraut auch nicht fett.
> Mit dem Abwind des Rotors gabs imho mal Überlegungen, durch Drehen> des Heckauslegers um die Längsachse die Corioliskraft auszunutzen.> Serienreife eher nicht
Hab das vor Jahren (Jahrzehnten) in einer Zeitschrift (Hobby?) gesehen
aber nicht weiter verfolgt was daraus wurde.
Video: Autsch, da kommt sofort die Erinnerung an meinen letzten Crash
hoch, bei dem der Kreisel ausfiel.
Anon Nymous schrieb:
> zieht sich wie eine Schraube runter. Das heist der Wind drueckt dann an> der einen Seite ein bischen dagegen und an der anderen seite "zieht" er.> Das ist die groesst Kraft die es auszulgeichen gibt.
Quatsch.
Die größte 'Kraft', eigentlich ist es ein Drehmoment, das es
auszugleichen gilt, ist das Drehmoment das der Motor erzeugt.
Fällt der Motor aus, oder wird er bei einer Autorotationslandung gezielt
ausgeschaltet, geht der Heckrotor sofort in Neutralstellung, da
praktisch kein Drehmoment mehr ausgeglichen werden muss.
Jede zum Helifliegen benutzte Fernsteuerung kann das:
Umschalten auf Autorotation lässt sofort die normalerweise vorhandene
Anstellung des Heckrotors auf 0 gehen.
...es gibt übrigens auch Hubschrauber die weder Koaxial noch einen
Heckrotor haben:
Stichwort NOTAR (No Tail Rotor): Die Abgase werden an das Heck des
Hubschraubers geleitet und dort wird eine Düse (= Austrittsöffnung der
Abgase) beliebig gesteuert.
Autorotationslandung ist wenn das collective-Pitch bei einem eventuellen
Motorausfall genau so dosiert wird, dass die Blätter des Hauptrotors als
Tragflächen fungieren und somit der Auftrieb des Hubis gewährleistet
ist.
Bei einer Autorotation erzeugt die von unten durchströmende Luft
Vortrieb am Rotorblatt. Der Sinkflug ähnelt je nach Hubschrauber mehr
den Flugeigenschaften eines Klaviers und in Bodennähe geht nichts über
Drehzahl, da darf auch mal die Warnung kommen.
Der Heckrotor hat dann immer noch Seitenruderfunktion.
Was der Multischraub meint, geht in Richtung Autogiro, das ist eine ganz
andere Baustelle.
Arno
Simon K. schrieb:
> Was ist Autorotationslandung?
Hubschrauber fliegt ganz normal.
Plötzlich ist der Motor aus irgendeinem Grund weg.
Du hast nur noch die Energie zur Verfügung, die in der Drehung des
Hauptrotors steckt.
Sofort Pitch zurücknehmen (Blätter negativ anstellen) um den Rotor auf
Drehzahl zu halten und ... von nun an gehts bergab. Die Luft von unten
treibt dabei den Rotor weiter an, ähnlich wie sich ein Ahornsamen beim
runterfallen ganz von alleine dreht. Die Rotorblätter können dabei
durchaus im Sinken noch beschleunigen. Wie gesagt: das wichtigste ist
den Rotor auf Drehzahl zu halten. Erst kurz vor dem Boden wird Pitch
gezogen (also die Rotorblätter wieder positiv angestellt) sodass die
Blätter wieder Auftrieb erzeugen und den Sinkflug stoppen. Klarerweise
nimmt dabei die Drehzahl des Rotors sofort ab. Irgendwo muss ja die
Energie herkommen. Im Idealfall bist du mit dem Stoppen des Sinkflugs
genau dann fertig, wenn die Kufen den Boden berühren. Ansonsten nennt
man das nicht Autorotationslandung sondern Absturz.
Karl heinz Buchegger schrieb:
> Ansonsten nennt> man das nicht Autorotationslandung sondern Absturz.
Hehe fängt aber beides mit A an. Danke für die Erläuterungen!
