Heli steht schräg in der Luft

[Viktor]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Hallo Andreas,

Dadurch, dass der HeRo unterhalb der HR-Fläche liegt, erzeugt er ein Rollmoment und "dreht den Heli auf die Seite".

Oder kippt er den Heli nach hinten?



Wenn wir Nick nach hinten steuern, bekommen die Blätter rechts vom Heli Abtrieb und links Auftrieb. Dabei wird also genau wie vom HeRo ein Drehmoment im Uhrzeigersinn um die Längsachse erzeugt, das wegen des Kreiseleffekts (Wirkung um 90° hinter der Ursache versetzt) zu einem Kippen des Helis nach hinten um die Querachse führt.

Oder?

Gruß

Viktor

[mguw]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Interessante Frage Victor!

Mit einer drehenden Fahrradfelge kann man es selber spüren.

Das würde aber auch heißen das ein Nasenlastiger heli nach rechts kippt? Konnte das schon mal jemand nachvollziehen ?

gruss

Marcel

[key2]

AW: Heli steht schräg in der Luft

@Viktor: Nein, er kippt den Heli nicht nach hinten, sofern die HeRo-Ebene im 90° Winkel zur HR-Ebene ist.

Wenn wir Nick nach "hinten" ziehen, bekommen die Blätter vorne (Nase) mehr Auftrieb, die Blätter hinten weniger. Keines der Blätter bekommt ABtrieb, sofern sich der Pitch nicht um 0° befindet. Wenn eine Seite ABtrieb bekäme, würde sich der Heli auf der Stelle um fast den Mittelpunkt der HR-Ebene drehen. Das ist bei manntragenden Helis nicht unbedingt gewollt
Das die Blätter bei Nick hinten bereits rechts und links angesteuert werden hängt u.U. (Achtung Flugtheorie) auch damit zusammen, dass die Blätter etwas Zeit benötigen um dem Steuerbefehl zu folgen. Durch das vorzeitige Ansteuern der Blätter erreicht man eine optimale Position der Rotorblätter beim 180° Durchgang (Nase =0°), für vorne gilt das gleiche.

@mguw:
Die Theorie ist und bleibt richtig und wie ich schon im Post vorher schrieb, habe ich nicht gesagt, dass das DIE Ursache für die Schräglage ist. Es ist nur eine Kraft, die mit auf den Heli einwirkt! Rein theoretisch ist es so, dass der Heli, wenn der Pilot den seitlichen Schub nicht durch Schrägstellen ausgleicht, trotzdem minimal zur Seite hängt beim seitlichen driften, nämlich entgegen der Driftrichtung. Das wird man bei Modellhelis aber wohl kaum bis gar nicht erkennen können, so minimal wie der Effekt ist.

@Martin: Was meinst Du? Ich konnte Dir jetzt gerade nicht folgen. Ich hatte bisher noch von keiner vertikalen HeRo-Kraftkomponente gesprochen...die im übrigen aber auch sehr interessant ist und bei manchen echten Helis sehr deutlich sichtbar ist.

Grüße

Andreas

[mguw]

AW: Heli steht schräg in der Luft

ich streite nicht weiter...

[m.a.r.t.i.n]

AW: Heli steht schräg in der Luft

@Viktor: Nein, er kippt den Heli nicht nach hinten, sofern die HeRo-Ebene im 90° Winkel zur HR-Ebene ist.

Wenn wir Nick nach "hinten" ziehen, bekommen die Blätter vorne (Nase) mehr Auftrieb, die Blätter hinten weniger. Keines der Blätter bekommt ABtrieb, sofern sich der Pitch nicht um 0° befindet. Wenn eine Seite ABtrieb bekäme, würde sich der Heli auf der Stelle um fast den Mittelpunkt der HR-Ebene drehen. Das ist bei manntragenden Helis nicht unbedingt gewollt
Das die Blätter bei Nick hinten bereits rechts und links angesteuert werden hängt u.U. (Achtung Flugtheorie) auch damit zusammen, dass die Blätter etwas Zeit benötigen um dem Steuerbefehl zu folgen. Durch das vorzeitige Ansteuern der Blätter erreicht man eine optimale Position der Rotorblätter beim 180° Durchgang (Nase =0°), für vorne gilt das gleiche.

@mguw:
Die Theorie ist und bleibt richtig und wie ich schon im Post vorher schrieb, habe ich nicht gesagt, dass das DIE Ursache für die Schräglage ist. Es ist nur eine Kraft, die mit auf den Heli einwirkt! Rein theoretisch ist es so, dass der Heli, wenn der Pilot den seitlichen Schub nicht durch Schrägstellen ausgleicht, trotzdem minimal zur Seite hängt beim seitlichen driften, nämlich entgegen der Driftrichtung. Das wird man bei Modellhelis aber wohl kaum bis gar nicht erkennen können, so minimal wie der Effekt ist.

@Martin: Was meinst Du? Ich konnte Dir jetzt gerade nicht folgen. Ich hatte bisher noch von keiner vertikalen HeRo-Kraftkomponente gesprochen...die im übrigen aber auch sehr interessant ist und bei manchen echten Helis sehr deutlich sichtbar ist.

Grüße

Andreas

Ich weiß nicht was "senkrecht zur Kabinenhaube" bedeutet...

bzgl. Schrästehen und Drehmoment des tiefen Heckrotors - hab ich auch schon alles gesagt. Dieses Moment ist unbestritten, ist aber keine Ursache für das schräg stehen!
lg
Martin

[key2]

AW: Heli steht schräg in der Luft

ßbrigends: Bei manntragenden Helis wird der Seitenschub durch ein Schrägstellen des HR ausgeglichen, der befindet sich dann nicht mir 100% senkrecht zur Kabine (das können Modellhelis nicht, deswegen hängen die "besonders stark" schief).

Moin Martin,

ich glaube, Du meinst diesen Satz, oder? Der ist wirklich etwas schwer verständlich formuliert. Damit ist aber gemeint, dass der Hauptrotormast nicht im 90° Winkel zur Horizontalen des Helis angebracht ist, sondern um wenige Grad von der senkrechten (zur Seite hin) geneigt ist. Dadurch kann die Kabine des Hubschraubers horizontal bleiben und der Seitenschub wird trotzdem ausgeglichen.

@mguw: ßhm, ich streite hier doch gar nicht! Falls es so rüberkam entschuldige ich mich! Ich finde, dass ist nur eine ganz interessante Diskussion, die auch mal auf die weniger bekannten Kräfte eines Helis eingeht.

@Viktor: Ich habe bezgl der senkrechten Komponente eines Helis nochmal nachgeschaut. Je nach Drehrichtung des HeRo kommt es bei Steigflügen zu einem Absenken oder Anheben des Hecks, da sich die Momente sehr stark ändern. Aus diesem Grund (und vermutlich nicht nur deswegen) wird der HeRo manchmal geneigt, so dass das Moment ausgeglichen werden kann.

[Viktor]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Hallo Andreas

Wenn wir Nick nach "hinten" ziehen, bekommen die Blätter vorne (Nase) mehr Auftrieb, die Blätter hinten weniger.

Da irrst Du Dich!

Bitte probiere das bei deinem Heli aus: Wenn Du Nick steuerst, verstellen sich die Blatter nur, wenn sie quer zum Heli stehen.
Das ist ja genau, was ich meine.

Gruß

Viktor

[Viktor]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Hallo Marcel

Das würde aber auch heißen das ein Nasenlastiger heli nach rechts kippt? Konnte das schon mal jemand nachvollziehen ?

Siehe oben.

In diesem Fall war der Heli hecklastig und kippte nach links.

Gruß

Viktor

[key2]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Hallo Andreas



Da irrst Du Dich!

Bitte probiere das bei deinem Heli aus: Wenn Du Nick steuerst, verstellen sich die Blatter nur, wenn sie quer zum Heli stehen.
Das ist ja genau, was ich meine.

Gruß

Viktor

Moin,

genau das hatte ich ja in meinem Post vorher erklärt Kurz gesagt: Die Rotorblätter brauchen eine gewisse Zeit, bis sie den Steuerbefehlen folgen. Würde man sie nicht schon vorher anlenken, hätte man keine optimale Position der Blätter beim Durchgang vorne/hinten und somit keinen optimalen Wirkungsgrad.
Hier mal ein Video, wie sowas bei manntragenden Helis aussieht: http://www.youtube.com/watch?v=eaE80...eature=related.

Es gibt auch Helis, bei denen kein Heckrotor, sondern ein Notar-System vorhanden ist. Da fällt die "Eigenstabilität" des Heckrotors natürlich weg, ebenso die vertikale Komponente.

[Aldervatter]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Servus,

ich misch mich mal mit ein.

Erstmal sollte man klären, ob der Rotor eines Hubschaubers überhaupt ein Kreisel ist, bevor man damit die Effekte am Rotor erklären möchte.

Nehmen wir mal die vorher genannte Fahrradfelge. Jetzt legt mal einen Rotor drauf.
Bild 1.

Also da fehlt n bissle Masse.

Jetzt gehen wir mal weiter. Rotor und Kreisel drehen mit hoher Drehzahl im Uhrzeigersinn - jetzt nicht miteinander, sondern separat betrachtet.

Kreisel: im Bereich 90° lassen wir eine Kraft in Richtung 270° auf die obere Lagerung der Drehachse wirken, bzw wollen die Drehachse auslenken. Also Drehung um die Achse 0°-180°.
Jetzt haben wir ja an jedem Punkt des Kreisels Masse, auf die eingewirkt wird, aber mit unterschiedlicher Hebellänge.
Bei 0° und 180° ist der Hebel nahe Null, bei 90° und 270° ist der Hebel = Abstand Masseteil zu Drehachse, also definitiv größer Null.
Aber, da es ein Festkörper ist wirken alle Teilchen immer aufeinander ein.


Rotor: Wenn der Rotor in 90°-270° Position ist, haben wir auch den maximalen Hebel. Ist er in der 0°-180° Position ist der Hebel (nahezu) Null,
aber fast keine Masse ist gleichzeitig in 90°-270° Position.

Und jetzt? Problematisch würd ich sagen. Ich weiss es auch nicht, aber ich wollte damit nur aufzeigen,
dass die Fahrradfelge nicht mit dem Rotor verglichen werden kann.

Es sind auch nicht Kreiselkräfte, die diese Phasenverschiebung zwischen Einstellwinkel des Blattes und aerodynamischer Auswirkung hervorrufen.
Bei der Bo105 z.B. liegt die Phasenverschiebung im Bereich 70°-80°(den genauen Winkel weiss ich nicht mehr) und nicht wie bei einem Kreisel bei 90°.

Wenn man den Schwerpunkt des Helis verändert, z.B. Nasenlastig macht, dann wird er auch in diese Richtung,
in die sich der Schwerpunkt dadurch verschoben hat, bewegen, und nicht in eine um 90° verdrehte Richtung.

Okay, kommen wir zurück zur ursprünglichen Frage.


Heli steht schräg in der Luft. Oder allgemein: Warum hängt ein Hubschrauber zu einer Kufenseite und hat die Kufen vorne oben?

Kufen vorne oben: Die Hauptrotorwelle ist auch bei den meisten Modellen um ein paar Grad nach vorne geneigt eingebaut,
und somit nicht senkrecht zum Rumpf/Kufen. Nimmt man den Hubschrauber so auf, dass Rumpf und Kufen parallel zum Boden sind,
würde der Heli durch die geneigt Welle und somit nach vorne gekippten Rotor Vorwärtsfahrt aufnehmen.
Also Nick zurück, Heli nimmt keine Fahrt auf aber die Kufen sind vorne höher als hinten.

Hängende Kufe:

Der Heckrotor erzeugt durch seinen Schub das Gegendrehmoment zum Hauptrotor.
Aber durch diesen Schub wird auch der ganze Hubschrauber zur Seite beschleunigt, wenn der Hauptrotor nicht in die entgegengesetzte Richtung geneigt wird.
Also, Roll beim rechtsdreher nach rechts. Jetzt hängt der Hubschrauber nach rechts.

Hinzu kommt, dass der Heckrotor einen Hebel zum Hauptrotor hat, was zusätzlich ein Drehmoment erzeugt.
Von hinten betrachtet -in diesem Fall- ein Moment um den Rotorkopf im Uhrzeigersinn. Dieses Moment ist aber verhältnismäßig gering. Trotzdem: Die Position des Heckrotors zum Hauptrotor spielt sehrwohl eine Rolle,
was das Hängen des Hubschraubers angeht. Genauso die Steifigkeit des gesamten Rotorsystems. Ein steifes System hängt stärker als ein weniger steifes.

Bsp., beides linksdreher:

EC135, sehr steifes System und tiefer Heckrotor -> Hubschrauber hängt sehr stark nach links.
UH-1D, halbstarres(wippe) System und hochgesetzter Heckrotor -> Hubschrauber hängt deutlich weniger nach links als EC135.


So, ich hoffe, ich konnte zur allgemeinen Verwirrung beitragen.

Gruß, Viktor (nicht derselbe, der zuvor gepostet hat)

[Viktor]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Hallo Viktor

Erstmal sollte man klären, ob der Rotor eines Hubschaubers überhaupt ein Kreisel ist, bevor man damit die Effekte am Rotor erklären möchte.
Nehmen wir mal die vorher genannte Fahrradfelge. Jetzt legt mal einen Rotor drauf.
Also da fehlt n bissle Masse.

Na und? Dafür dreht der Helirotor schneller (2000upm) als das Rad (ca.60upm).

Es sind auch nicht Kreiselkräfte, die diese Phasenverschiebung zwischen Einstellwinkel des Blattes und aerodynamischer Auswirkung hervorrufen.

Das habe ich auch schon mal gelesen. Die alternative Erklärung hat mir aber nicht eingeleuchtet. Spielt hier eigentlich auch keine Rolle, so lange der Effekt der gleiche ist. Ob nun 90° oder 75° macht den Kohl auch nicht fett, oder?

Wenn man den Schwerpunkt des Helis verändert, z.B. Nasenlastig macht, dann wird er auch in diese Richtung,
in die sich der Schwerpunkt dadurch verschoben hat, bewegen, und nicht in eine um 90° verdrehte Richtung.

Kannst Du das beweisen? Warum sollte eine Kraft, die durch Gewicht erzeugt wird, einen anderen Effekt haben, als wenn sie durch die Blätter (bei Steuerung von Roll) hervorgerufen wird?
Und was ist hier mit?

So, ich hoffe, ich konnte zur allgemeinen Verwirrung beitragen.

Davon bin ich überzeugt.

Gruß

Viktor

PS

Ein steifes System hängt stärker als ein weniger steifes.

Trifft auf mein System nicht zu.

[m.a.r.t.i.n]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Servus,

Hinzu kommt, dass der Heckrotor einen Hebel zum Hauptrotor hat, was zusätzlich ein Drehmoment erzeugt.
Von hinten betrachtet -in diesem Fall- ein Moment um den Rotorkopf im Uhrzeigersinn. Dieses Moment ist aber verhältnismäßig gering. Trotzdem: Die Position des Heckrotors zum Hauptrotor spielt sehrwohl eine Rolle,

Hallo Viktor,

auch wenn du dich bemühst überzeugend zu klingen liegst auch du hier falsch!

Ein Rotor bläst genau senkrecht zur Rotorebene. Und ein Rotor bewegt sich sofort von der Stelle, wenn er nicht mehr waagrecht ist (90° zur Gravitation)!

Nun stell dir vor es kommt ein Drehmoment um die Längsachse. (so wie es ein tief liegender Heckrotor noch nebensächlich erzeugt)
Dieses Drehmoment wird jetzt den Rotor neigen. Stimmt!
Aber des ganze system haut ja dann auf eine Seite ab, weil der Rotor ja nicht mehr waagrecht ist!!

Also kommt jetzt der Pilot, und gleicht das Drehmoment wieder aus und der Rotor steht wieder waagrecht. Das Drehmoment um die Längsachse hat es also nicht geschafft den Rotor zu neigen!

So und jetzt bauen wir den Hubschrauber fertig und lassen auch den Schub des Heckrotors mitwirken. Der schiebt wie du richtig sagst den Hubschrauber zur seite. Der Pilot neigt jetzt den Rotor, damit der Hubschrauber trotz Schub vom Heck stehen bleibt und nicht zur Seite abhaut.

Langer rede kurzer Sinn -> der Hubschrauber kann nur so schräg stehen, wie der den Schub des Heckrotors ausgleicht. Lässt man zu dass das Drehmoment um die Längsachste, welches der Heckrotor zweifels ohne auch erzeugt, den Hauptrotor zusätzlich neigt, würde der Hubschrauber seitlich abhauen!

hats jetzt endlcih jeder verstanden??

[Aldervatter]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Hallo Viktor



Na und? Dafür dreht der Helirotor schneller (2000upm) als das Rad (ca.60upm).

Hab mich nicht genau ausgedrückt. Nicht Masse im Sinne von Gewicht, sondern Material.

Das habe ich auch schon mal gelesen. Die alternative Erklärung hat mir aber nicht eingeleuchtet. Spielt hier eigentlich auch keine Rolle, so lange der Effekt der gleiche ist. Ob nun 90° oder 75° macht den Kohl auch nicht fett, oder?

Na sicher ist das ein Unterschied. Ein Kreisel ist ein starrer Körper. Ein starrer Körper ist ein System von Massepunkten, bei dem die Relativabstände der einzelnen Massepunkte auch unter Einwirkung von Kräften unverändert bleiben. Der Hubschrauberrotor ist nicht starr in diesem Sinne. Somit hat man Probleme das System Hubschrauber mit Hilfe der Kreiseleffekte zu erklären

Kannst Du das beweisen? Warum sollte eine Kraft, die durch Gewicht erzeugt wird, einen anderen Effekt haben, als wenn sie durch die Blätter (bei Steuerung von Roll) hervorgerufen wird?
Und was ist hier mit?

Hab ich gestern an meinem Logo14 ausprobiert. ßber 300g vorne in die Nase, Roll war es nicht, das ich deshalb aussteuern musste.


Davon bin ich überzeugt.

Gruß

Viktor

PS



Trifft auf mein System nicht zu.

Das ist gut so

...

Ein Rotor bläst genau senkrecht zur Rotorebene. Und ein Rotor bewegt sich sofort von der Stelle, wenn er nicht mehr waagrecht ist (90° zur Gravitation)!

Das ist falsch, aus dem resultierenden Vektor muss eine Komponente 180° zur Gravitationskraft hervorgehen, die den gleichgroßen Betrag hat, das bedeutet nicht zwingen einen waagrechten Rotor

Nun stell dir vor es kommt ein Drehmoment um die Längsachse. (so wie es ein tief liegender Heckrotor noch nebensächlich erzeugt)
Dieses Drehmoment wird jetzt den Rotor neigen. Stimmt!

Aber des ganze system haut ja dann auf eine Seite ab, weil der Rotor ja nicht mehr waagrecht ist!!

Also kommt jetzt der Pilot, und gleicht das Drehmoment wieder aus und der Rotor steht wieder waagrecht. Das Drehmoment um die Längsachse hat es also nicht geschafft den Rotor zu neigen!

Dieses Moment wirkt über die Zelle auf den Rotor, das führt dazu, dass die Zelle etwas mehr schief hängt, zusätzlich zum Heckrotorschub. Wie gesagt, der Rotor muss nicht zwingend waagrecht zur Gravitationskraft stehen. Die Auswirkung dieses Momentes auf das Gesamtsystem Hubschrauber ist in der Tat nicht gravierend, aber der Vollständigkeit halber gehört es dazu. Man muss alles zusammen betrachten.

So und jetzt bauen wir den Hubschrauber fertig und lassen auch den Schub des Heckrotors mitwirken. Der schiebt wie du richtig sagst den Hubschrauber zur seite. Der Pilot neigt jetzt den Rotor, damit der Hubschrauber trotz Schub vom Heck stehen bleibt und nicht zur Seite abhaut.

Langer rede kurzer Sinn -> der Hubschrauber kann nur so schräg stehen, wie der den Schub des Heckrotors ausgleicht. Lässt man zu dass das Drehmoment um die Längsachste, welches der Heckrotor zweifels ohne auch erzeugt, den Hauptrotor zusätzlich neigt, würde der Hubschrauber seitlich abhauen!

hats jetzt endlcih jeder verstanden??

Dieses Moment wirkt permanent. Entscheidend ist ja das Momenten- und Kräftegleichgewicht. Selbstverständlich wirkt der Pilot darauf ein, denn schliesslich ist ja der stationäre Schwebeflug gewünscht.
Bei unseren Modellen haben wir es mit geringen Massen zu tun, also ist dieses Moment auch nicht so stark.

Gruß, Viktor

[m.a.r.t.i.n]

AW: Heli steht schräg in der Luft

Viktor, meine Beschreibung beginnt nur mit einem Rotor - und keinem fertigen Hubschrauber!
Deswegen heißt es auch in meinem Beitrag: "...So und jetzt bauen wir den Hubschrauber fertig..."

Aber es freut mich, dass du mit "Momenten- und Kräftegleichgewicht" anfängst. ßberleg dir bitte mal, was mit Kräftegleichgewicht paralell zur querachse passiert, wenn der Rotor weiter geneigt ist als dies für den Heckrotorschub benötigt wird? Was hält denn, der waagrechten Komponente des Schubvektors des Hauptrotors außer dem Heckrotor sonst noch entgegen??

[Aldervatter]

AW: Heli steht schräg in der Luft

... Damit ist aber gemeint, dass der Hauptrotormast nicht im 90° Winkel zur Horizontalen des Helis angebracht ist, sondern um wenige Grad von der senkrechten (zur Seite hin) geneigt ist. Dadurch kann die Kabine des Hubschraubers horizontal bleiben und der Seitenschub wird trotzdem ausgeglichen.

Das haben die Sowjets bei ein paar Mustern auch gemacht. Nachteil ist dann, dass die Kabine im Reiseflug dafür schief ist


@Viktor: Ich habe bezgl der senkrechten Komponente eines Helis nochmal nachgeschaut. Je nach Drehrichtung des HeRo kommt es bei Steigflügen zu einem Absenken oder Anheben des Hecks, da sich die Momente sehr stark ändern. Aus diesem Grund (und vermutlich nicht nur deswegen) wird der HeRo manchmal geneigt, so dass das Moment ausgeglichen werden kann.

Das Heben und Senken der Nase(analog dazu das Senken und Heben des Hecks) hängt nicht mit dem Heckrotor oder seiner Drehrichtung zusammen, sondern mit der Tatsache das die Rotorwelle mit einem bestimmten Winkel in Flugrichtung geneigt ist. Erhöht man den Gesamtauftrieb im horizontalen Flug, wirkt der Auftrieb aufrichtend auf die Rotorwelle/Zelle und hebt eben dadurch die Nase an. Verringert man den Gesamtauftrieb, senkt sich die Nase. Hinzu kommt aber auch noch ein anderer Effekt...

Das Bild zeigt nur die ßnderung der Auftriebskomponente.

Gruß, Viktor