Neigung der Padellebene im Flug!?

[Christian Samuelis]

Hallo zusammen,

ich verpacke meine Cuatro gerade in einem Zweckrumpf in der Hoffnung etwas grossräumiger fliegen zu können. Jetzt habe ich folgendes Probelem: Die Paddelstange kann im Stand so weit geschwenkt werden, dass sie hinten in den Rumpf einschlagen kann. Bei waagerechter Padellstange sind etwa 12 cm bis zum Auftreffpunkt, entspricht geschätzten 20° möglichen Kippwinkels! Wie kriege ich (nicht experimentell!) raus ob das auch bei starkem ziehen, viel Geschwindigkeit und niedrieger Drehzahl reicht? Reichts einfach aus von den Taumelscheibenausschlägen auf die Padelstangenneigung zu schliessen oder steckt der Teufel da irgenwo noch im Detail??



Viele Grüße


Christian

[Flying Eye]

Hallo Christian,

die Paddelstange ist ein Stabilisator, der den Hauptrotor gegen Fremdeinwirkungen aerodynamischer Art dämpft.

Meines Wissens gibt es in der Praxis keinen Flugzustand der
die Paddelstange in diese Lage bringen kann - vorausgesetzt, das System ist korrekt eingestellt.

Die Paddelstange hat das Bestreben Ihre Lage beizubehalten, insofern dürfte es schwierig bis unmöglich sein, sie um 12 cm mit dem Rumpf in Berührung zu bringen.


Axel

[Christian Samuelis]

Hallo Axel,

die Dämpfung hängt ja sicher irgendwie vom Drehimpuls der der Paddel ab. Der will erhalten sein und wirkt deshalb einer Störung von aussen dämpfend entgegen. Je kleiner aber das Trägheitsmoment der Padellstange+Paddel ist, jeh kleiner wird auch der Drehimpuls und daher sicher auch der Effekt auf die Paddelebene grösser (so stell ich mir das vor). Was mich jetzt interessiert ist, ob sich schonmal ein Modellflieger einen Kopf über die maximale Neigung als Reaktion auf eine plötzlich auftreten Störung gemacht hat. Wenn ich im Extremfall masselose Paddel hätte, dann wäre der maximale Kippwinkel ja relativ gross werden? Wie gross?

Kriegt man das irgenwie aus der Geometrie der Anlenkung raus? Gibts vielleicht Mitleser die sich beruflich mit der Konstruktion von Rotorköpfen beschäftigen und wissen wo es so was nachzulesen gibt?


Bin für jeden Tip/Anregung offen


Christian

[philipph]

Hallo,

beim Mille konnte man den Maximalausschlag der Paddelstange über das "umdrehen" der Querwelle zwischen 12° und 24° verstellen. Ich kenne zwar den Kopf vom Cuatro nicht, aber vieleicht bietet der ja auch die Möglichkeit. Bei 12° hättest du ja noch 8° Spiel.

Gruß
Philipp

[Christian Rose]

Hi,

die Paddelstangenverlagerung hat etwa einen (theoretisch möglichenen) Schwenkbereich von etwa 18° - das wird aber im Flug NIE erreicht, sonst hätte es mir meine Novas, die ich mit dem Zubehörteil ausgerüstet hatte, schon ein paar mal in der Luft während der Erprobungsphase zerlegt.

Gruß
Christian

[Klaus G.]

Kann ich bestätigen bei meinem NT ist auch nicht viel Platz zwischen Haube und Paddel doch berühren sie sich nie. Ausser die Haube rutscht einem runter wie mir das mal ging bei einem Vorwärtsüberschlag da hat´s Rums gemacht 8o doch ist nichts passiert [!--emo&:))--][img]http://rc-heli.local/forum_101/html/emoticons/happy.gif\' border=\'0\' valign=\'absmiddle\' alt=\'happy.gif\'][!--endemo--]

[Christian Samuelis]

Hi Christian,

meine Paddelstangenverlagerung lässt mehr als 25° zu bis sie am Zentralstück anschlägt. Ich habe mir aber die Anlenkung angeschaut, bei meinen Ausschlägen der Taumelscheibe sollte die Paddelebene im Flug nicht mehr als etwa 8° kippen.


Viele Grüße


Christian

[philipph]

Wie kann man denn von den Ausschlägen auf den Winkel schließen?

[wingo]

Hallo Christian.
das interessiert mich jetzt schon (auch bezügl. unserem PN-Austausch):
Wie leitest Du aus der Neigung der Taumelscheibe (und damit der Anstellung der Paddel) die max. Neigung der Paddelebene ab? Dazu müßte man m.e. die Auf-/Abtriebskräfte am Paddel und die Rückstellkrafte (in Folge der Fliehkraft) kennen.
Das ganze ist doch aber auch Drehzahlabhängig? Oder sind Auftriebs- und Fliehkraft direkt proportional? ?(

Beste Grüße,
Lennart

[siXtreme]

No Problem!

[Christian Samuelis]

Hallo zusammen,

der genaue Wert, des Ausschlags hängt in der Tat von Drehzahl, Paddelstangenlänge und Paddelgewicht sowie auch der härte der Rototkopfdämpfung ab. Aber ich denke man kann ein Maximum abschätzen. Dies hängt davon ab, wie das Hebelverhältnis, das für die Kippung der Paddelstange verantwortlich ist, eingestellt ist. Mein Kopf ist zur Zeit so eingestellt, dass Paddel immer parallel zu den Blätter stehen, d.h. wenn ich Zyklisch nur 8° (eher weniger fliege), dann sollte die Paddelebene auch nicht mehr als 8° Kippen!?

Viele Grüße

Christian

P.S.: So ein Rums wie Klaus habe ich auch schon provozieren können, bei mir war leider danach ein klitzekleines :D Loch in der Haube, deswegen mach ich mir überhaupt so einen Kopf!

[Christian Samuelis]

O.K.

ich nehme alles zurück. So einfach gehts wohl doch nicht, d.h. ich versteh noch immer nicht genau, wie so eine Rotorkopfmischung funktioniert, obwohl ich jetzt eine halbe Stunde mit einem Kopf gespielt habe.


Viele Grüße


Christian

[wingo]

...geht mir genauso! :D

[Fobbel]

kleiner Denkanstoss:

Neben der hier angesprochenen Dämpfung ist die Stabi Ebene auch dazu da, die Steuerbefehle einzuleiten und zu verstärken!

Also wird die Stabi Ebene nicht nur durch Störungen (Böhen, usw) ausgelenkt, sondern in höherem maße durch die steuerimpulse des Piloten.

worst case cenario: extreme Böhe UND starker periodischer ausschlag des Piloten!



ABER: irgendwie scheint es wirklich so zu sein, das sich da im flug nicht alzuviel tut. Mein Mystar 60 hat im Stand bei Vollpitch und vollem Stabi Ausschlag (ca 20°) den einen Mischhebel nach unten geschwenkt und das Rotorblatt mit ca 25°!!!! Einstellwinkel blockieren lassen. Da kommt man ins grübeln! Trotzdem ist im Flug nie etwas passiert, und ich bin oft vollpitch geflogen. :evil:

[Flying Eye]

Wenn auch Dein Horizont bezüglich der Wirkkräfte am Rotorkopf sich durch unsere Postings nicht zu erweitern scheint, lieber Christian, so wirst Du wenigstens beruhigt fliegen können, ohne dass Deine Paddelstange aufschlägt :]

Diesen Flugzustand kann sich hier scheinbar keiner so recht vorstellen.

Eins ist jedenfalls sicher, wenn die Drehzahl sinkt, wird die Dämpfung der Paddel zwar auch schlechter aber gleichzeitig auch die aerodynamischen Auswirkungen auf die Rotorblätter, genauso wie alle anderen Kräfte einschließlich Coreoliskraft. Der Stabilisator samt Rotorkopf wirkt als selbstständiges Regelsystem, welches nicht so leicht aus dem Konzept zu bringen ist, vorausgestzt die Einstellparameter sind korrekt.

Also: fliegen bis der Arzt kommt :P

[Thorsten Gleisberg]

moinmoin christian,

zerlegen wir den rotorkopf doch mal gedanklich in ein stark vereinfachtes system bei dem der einfluß der hauptrotorblätter außer acht gelassen wird und wir zunächst nur die paddelstange betrachten.

die maximale neigung der paddelstangenebene wird meines erachtens durch den maximalen anstellwinkel der paddel bei zyklischen ausschlägen bestimmt. diese auslenkung würde die paddelstange aufgrund der aerodynamischen eigenschaften der paddel jedoch nur bei sehr geringer drehzahl einnehmen.
dieser maximale kippwinkel der paddelstange wird bei höheren drehzahlen, wie sie naturgemäß am hauptrotor vorliegen, durch das bestreben der paddelebene eine position senkrecht zur drehachse der rotorwelle als auswirkung der fliehkraft der paddel verringert.

als stark vereinfachten rechnungsansatz kannst du ja mal die aerodynamischen kräfte der paddel zusammen mit der fliehkraft der paddel in eine gleichung bringen und den winkel der resultierenden kraft ausrechnen. damit müsste sich annähernd der kippwinkel der paddelstange errechnen lassen.

am modell ist meiner meinung nach der maximale kippwinkel noch geringer als der mit der oben genannten methode errechnete, da ja der rumpf bedingt durch die rotorkopfdämpfung und das ansteuern der hauptrotorblätter durch die paddelstange das bestreben hat sofort der paddelebene in die richtung ihrer auslenkung zu folgen.

übrigens ist es beim nt auch vom maximalen mechanischen paddelstangenwinkel möglich das die paddel in die haube einschlagen. in der praxis tun sie dies jedoch selbst bei wildesten manövern und geringsten drehzahlen nicht.

gruß
thorsten

[Christian Samuelis]

Hallo Zusammen,

danke für die beruhigenden Worte, ich probiers einfach aus!


Viele Grüße

Christian

[philipph]

hi Christian,

hast du mal (in deiner Anleitung) nachgeschaut, ob man beim cuatro den Stangenausschlag verringern kann?

philipp

[Christian Samuelis]

Hi,

habe ich nicht, die Padellstangenlagerung ist aber Zylindersymmetrisch und hat nicht den Excenter wie beim Mille etc.

Christian

[wingo]

@ Fobbel: Das es um ein Hiller-Paddel geht und nicht um einen "mechanischen Kreisel" (Gewichte statt Steuerpaddel) hatten wir schon per PN geklärt, war nur hier im Fred nicht ersichtlich.

Es geht ja um die theoretischen Hintergründe. Das die Stabistange in der Praxis 20° Neigung annimmt glaub ich nun auch nicht :D . ("Wildeste" Flugmanöver + Störung - wie erwähnt- vielleicht?!)

Habe gestern noch ein bißchen gestöbert:
Servo in NIck/Roll-Vollausschlag bringen.
Neigung des Steuerpaddels messen (z.B. 30°). Je nach Mischungsverhältnis nimmt die Stabistange einen Neigung von
30-35% der Steuerpaddelneigung ein, also 9-10,5°. Das entspricht dann wieder (ca.) dem rein zyklischen (also zusätzlich zu Pitch) Blattverstellungswinkel.

Was meint Ihr dazu? Als zumindest überschlägige Einschätzung geeignet?
(@Christian: Damit wäre Deine Vermutung ja richtig)

Gruß Lennart

[holger]

Hallo,

ich kann mir zwar auch nicht vorstellen, dass im Flug da was anbrennen kann, habe aber bei meiner Uni-Mechanik beim Hochlaufen des Systems schon öfters extreme Paddel-Ausschläge beobachtet (bei den ersten paar Umdrehungen). Das würde wahrscheinlich nicht gleich die Haube durchschlagen, aber für ein paar häßliche Kratzer auf der mühsam lackierten Haube rechts bestimmt.

Viele Grüße,
Holger

[Christian Samuelis]

Hi Lennart,

ich fürchte eine allgemeine analytische Formel, mit der man die Neigung einfach angeben kann, gibt es nicht. Man müsste dafür einen Kreisel rechnen auf den das durch die angestellten Paddel hervorgerufene Drehmoment wirkt. Dafür braucht man wiederum den Auftrieb der Paddel, Geometrie des Kopfes, .... Ich will nicht!!!!!!!!!!!!!!

Am ehesten scheint es mir mit den Annahmen die Thorsten oben macht drin zu sein einen Neigungswinkel abzuschätzen. Aber auch das ist mir zu kompliziert (bin ich zu blöd zu ?( ) ich probiers einfach aus wenn mal wieder wärmer ist.

Viele Grüße


Christian

[Thorsten Gleisberg]

hi christian,

ich habe mal in einer stillen minute meine annahme durchgerechnet.

dabei bin ich von einer paddelfläche von 10x5cm, einem paddelanstellwinkel von 15° (= max auftreibsbeiwert von 1,5), einer paddelstangenlänge von 56cm und einer drehzahl von 1600/min ausgegangen.
ich denke dies sind halbwegs realistische werte.

diese werte habe ich dann mal überschlägig eingesetzt und komme so auf eine maximale paddelstangenneigung von ca. 7,5°.

da es sich bei meiner rechnung um ein stark abstrahiertes modell handelt sollten die bereits genannten werte von ca 10° ein wirklich realistisches maximum unter berücksichtigung aller tatsächlich zugrunde liegenden werte handeln. schließlich sind in meinem modellbeispiel keinerlei massenträgheiten und kreiselkräfte berücksichtigt.

um das komplett zu rechnen fehlt mir irgendwie auch die lust und vor allem die zeit. :(

also kurz gesagt, wenn die paddelstange mehr als 10° bewegungsfreiheit hat sollte im flug tatsächlich keine kollision auftreten.

ein anderer fall ist natürlich der fall des rotoranlaufens mit extremer paddelstangenneigung...hier kann man allerdings auch die paddelstange von hand gerade stellen bevor man gas gibt.

wenn man dies doch mal vergisst wird man durch ein kratzendes geräusch sofort daran erinnert ;)

gruß
thorsten

[Thorsten Gleisberg]

hi christian,

um wirklich sicherzugehen das deine haube vor einschlägen der paddelstange sicher ist würde ich mal eine 5x5mm balsaleiste senkrecht auf das heckrohr kleben. diese sollte dann im bereich des paddelkreises stehen und so lang sein, wie deine haube an der stelle hoch.

wenn du den heli dann durch ein paar heftige backflips schickst und das balsastäbchen unversehr bleibt kannst du wirklich beruhigt die haube montieren.

evtl kannst du das stäbchen auch mal so lang machen das die paddelstange es bei einer neigung von 10° berührt...so wäre es möglich die aufgestellten thesen zu beweisen...und sich durch variation der länge an die tatsächlich vorhandene paddelstangenneigung heranzutasten.

würde mich mal interessieren ob der denkansatz und die grobe rechnerische näherung ausreichend richtig sind oder ob da weitere faktoren wirken, die das system stark beeinflussen und die wir nicht berücksichtigt haben.

gruß
thorsten

[Christian Samuelis]

Hallo Thorsten,

danke für Deine Mühen, ich werde den Balsaansatz verfolgen. Ich klebe erstmal eine Leiste so auf, dass sie bei 10° berührt wird und dann teste ich mal. Dauert aber wahrscheinlich noch denn -16° C sind mir doch etwas zu kalt.

Viele Grüße


Christian