Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

[Side]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

Gibt es denn schon ein Flugvideo des Pulse?

[Albert]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

schon vom letzten Jahr und irgendwo in dem Thread verborgen:

http://www.youtube.com/watch?v=t7bYWi8ylOw

[LarsBraun]

Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

Hi Albert,

kannst du ne 2. Strömung überlagern?
Lass der Einfachheit halber doch mal längs der Rotorwelle eine mitrechnen. Durchmesser 80% vom Rotordurchmesser.
Dann wirst für die Rumpfanströmung schon eine qualitative Aussage bekommen. Die Hauptanstömrichtung wird von oben sein. Vor allem im Heckbereich. Vermutlich ca 2/3 von oben, 1/3 von vorne. Dann hast die Resultierende. Die An und Durchströmung sieht dann ganz anders aus. Vermutlich bringen Einlässe an der Oberseite mehr...

Einfach beachtenswert, was für nen Aufwand du treibst. Mega Respekt!!!

[LudwigX]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

Ich glaube nicht dass das so besonders aussagekräftig wäre. Die Blätter erzeugen außen sehr viel mehr Auftrieb als innen. Sie haben während eines Umlaufens völlig verschiedene Pitchwinkel, und das zurücklaufende Blatt erzeugt sogar auf der Innenseite Abtrieb statt Auftrieb. Das dürfte nochmal richtig ordentliche Wirbel erzeugen. Außerdem hat die Drehzahl, die Geschwindigkeit und die Form der Blätter enormen Einfluss darauf.

[LarsBraun]

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Schon klar, dass das nur eine Näherung sein kann. Aber die Strömung unterhalb des Rotors ist ein sich verjüngender Trichter (Schwebeflug). Und sollte man schon mit der Anströmung überlagern. Sonst stimmt da gar nix... Und so unterschiedliche Pitchwinkel haben sie auch nicht. Mit wieviel gedrücktem Nick fliegst du bei Vollgas? Max. 1/3, eher 1/4. Das sind ca. 2 Grad zyklisch. Im Vgl. zu den 13 Kollektiv sollte das passen.

Auf jeden Fall besser als ohne...

[Albert]

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5 Stunden (2 Versuche) und nur Mist...... Irgendwas hat beim Berechnen nicht gefunzt. Also nochmals starten



Dafür spiele ich am 2ten Rechner etwas mit Darstellungen und hab den Zusammenbau komplett neu gemacht.

[Albert]

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sodale, 2:20 Rechenzeit später, weiß ich, dass die Kühlluft deutlich besser durch den Rumpf kommt. Zumindest kommt jetzt merklich was hinten raus und im Inneren sind weniger Wirbel.

vorher (falsches CAD-Model im Hintergrund)


nachher


Interessant ist im Vergleich, dass sich die Strömung aussenrum verändert hat, trotz fast gleicher Rahmenbedingungen: Für die Profi´s unter euch: die Zellengröße ist geringfügig geringer geworden. Sprich minimale Spalte und Wandstärken von 1mm auf 1,5mm erhöht und damit wird das Berechnungsnetz gesteuert.

Soviel zum "Wahrheitsgehalt" einer solchen Simulation

[Albert]

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Ganz nett ist auch, wie die Strömung aussen im Bereich des Luftauslasses (nach dem dicken Akku wird dort der Rumpf wieder schmal) nach oben geht und fast turbulent wird. Das könnte man auch mit einer Profilierung des Fahrwerksbeines noch verändern

[LudwigX]

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Aber die Strömung unterhalb des Rotors ist ein sich verjüngender Trichter (Schwebeflug). Und sollte man schon mit der Anströmung überlagern

Naja gut. Für den Schwebeflug mag das stimmen. Ich bin eher davon ausgegangen, dass man sich irgendwo bei über 150 km/h bewegt.

unterschiedliche Pitchwinkel haben sie auch nicht. Mit wieviel gedrücktem Nick fliegst du bei Vollgas? Max. 1/3, eher 1/4

Ich drücke da so gut wie gar kein Nick. Dafür macht das mein FBL System .

Ich hole da mal etwas aus:
Wenn der Heli schnell fliegt, bewegen sich die Blätter abwechselnd mit der Richtung des Helikopters und danach gegen die Richtung des Helikopters. In unserem Fall also nach vorne laufend und nach hinten laufend.
Wenn das Blatt nach vorne läuft, bewegt es sich im Bezug zur Luft viel schneller als im Schwebeflug.
Wenn das Blatt nach hinten läuft, bewegt es sich im Bezug zur Luft viel langsamer als im Schwebeflug. Damit man mal ein bisschen Bezug dazu bekommt, rechnen wir das mal probeweise aus:
Wir haben einen 450er mit 0,7m Rotorkreis, 4000 RPM am Kopf und er bewegt sich mit 150 km/h vorwärts.
Blattspitzengeschwindigkeit im km/h: D*Pi*Umdrehungen/s*3.6
0.7*pi*4000/60*3.6 = 527,8 km/h
Blattspitze beim nach vorne laufen (90 Grad zum Heckrohr): 527,8km/h + 150 km/h = 677,8 km/h
Blattspitze beim nach hinten laufen: 527,8km/h - 150 km/h = 377,8 km/h

Würde man jetzt mit zyklischen 0 Grad fliegen, würde der Heli beim nach vorne laufendem Blatt sehr viel mehr Auftrieb erzeugen und daher extrem aufbäumen (Kraft wirkt er um 90 Grad Phasenverschoben). Also muss die TS stark nach vorne geneigt werden.

Das ist ein Effekt, der berücksichtigt werden muss. Man könnte jetzt auf die Idee kommen, dass die TS nun nach vorne geneigt ist und sich daher nur der der Winkel des Trichters verändert. So einfach ist das aber leider nicht:

Die Blätter bewegen sich nur an den Blattspitzen so schnell: Die Umfangsgeschwindigkeit der Blätter ist aber innen weitaus geringer als außen und folglich bewegen sie sich dort langsamer. Das sorgt schon im Schwebeflug für Probleme mit der Simulation: Da die Rotorblätter sich innen langsam bewegen erzeugen sie dort kaum Auftrieb. Nach außen hin erzeugen sie dann wieder mehr Auftrieb. Auf dem letztem Teil des Rotorblattes erzeugen sie dagegen nur noch wenig Auftrieb da dort viele Randwirbel erzeugt werden.
Näherungsweise kommt dabei immer ein Trichter heraus. Aber wenn wir da in das Detail gehen wollen und sehen wollen wie die Strömungen ineinander greifen müssen wir exakt wissen wie sich der Auftrieb genau auf den Blättern verteilt: Im Schwebeflug kann man das noch machen, indem man idealisierte Bedienungen annimmt (kein Wind, Schub des Heckrotors wird vernachlässigt, kein zyklischer Pitch, Form der Haube und des Heckauslegers wird vernachlässigt). Dann muss man in der Berechnung nur mit einbeziehen welches Profil man hat, welchen Winkel es hat, wie schnell es sich an seiner Position gerade bewegt (relativ zur Luft) und ob es in Kontakt zu Randwirbeln kommt.
Im Speedflug sieht das ganz anders aus: Alleine schon die Auftriebsverteilung der Blätter verändert sich mit der Geschwindigkeit enorm. Nehmen wir mal das vorlaufende Blatt: Selbst an der Innenseite des Rotorblattes bewegt es sich relativ zur Luft immer noch mit mindestens 150 km/h (Der Fluggeschwindigkeit). Und dieser Wert varriert natürlich noch einmal, je nachdem wie schnell ich fliege.
Auf dem rücklaufendem Blatt haben wir genau das entgegengesetzte Beispiel: Der innere Teil des Blattes bewegt sich sogar langsamer als die Fluggeschwindigkeit des Helis! D.h. die Luft bewegt sich hier "falsch herum" am Blatt vorbei. Bei unserem Heli sind das immerhin die ersten 20 cm!!!:
(Berechnung:
150km/h=41,67m/s
41,67m/s=Durchmesser*pi*(4000/60)
Umgestellt nach Durchmesser: 41,67m/s/pi/(4000/60)=Durchmesser = ca 0,2m = 20cm)

Das bedeutet erstens, dass das Blatt hier sogar Abtrieb statt Auftrieb erzeugt! Betrachten wir noch einmal, dass wir nun eine Region am Blatt haben, an der Abtrieb erzeugt wird und eine Region am Blatt an dem Auftrieb erzeugt wird. Gleichzeitig bewegt sich die Luft an der Abtrieb erzeugenden Seite rückwärts am Blatt vorbei und auf der anderen Seite vorwärts am Blatt vorbei. Die Form des Blattes und des Blattprofils sind so ausgelegt, dass der Auftrieb in der Vorwärtsrichtung relativ berechenbar ist. Hier hat man unter anderem den Vorteil, dass die Strömung relativ laminar zum Blatt bleibt.
Aber die Profile sind nicht darauf ausgelegt, dass die Luft rückwärts an ihnen vorbeiströmt. Die Strömung wird hier vermutlich sofort abreißen, WIE die Strömung aber abreißt hängt ganz vom Blattprofil, aber auch von der Geschwindigkeit und den RPM ab. Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass es für normalsterbliche eine Software gibt, die dies überhaupt annähernd berechnen kann.

Edit1: Wenn man sich in Gedanken ruft, dass Alberts Berechnungen pro Bild schon 2,5 Stunden gedauert haben, kann ich mir kaum vorstellen wir lange der Computer an einer solch komplizierteren Berechnung arbeiten soll.
Edit2: @ Albert: Wenn du mal Zeit hast und der PC gerade nicht gebraucht wird: Es würde mich wirklich mal interessieren was eine Simulationssoftware ausgibt, wenn man die Strömung an einem Rotorblatt einmal in richtiger Richtung und einmal in falscher Richtung anliegen lässt. Kannst du da mal etwas machen?

Viele Grüße,
Thomas

[QuaX]

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Hallo Thomas,
Kleine Korrektur: es werden am rücklaufenden Blatt die inneren 10cm von hinten angeströmt. Du musst den Radius ansetzen, nicht den Durchmesser.

Viele Grüße

Michael

[Albert]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

Hi Thomas,
um das richtig zu simulieren müsste man den gesamten Anstellbereich des Blattes und Geschwindigkeitsverlauf durchrechnen. Den das ergibt sich nach der Theorie, die du schön dargelegt hast. Nachdem ich noch eine andere Arbeit habe, werde ich das nicht durchziehen

Im Prinzip ging es mir auch nicht um die komplette Sim des Gesamthubschraubers (dafür gibts einfach zuviele Variablen) sondern ob und wie die Stömung um den Rumpf so anliegt. Sprich Produktion schöner bunter Bilder. Wenn da schon zuviele Wirbel angelegen wären, hätte ich versucht das zu optimieren. Nachdem die Strömung um den Rumpf aber gut anliegt, ist das nicht wirklich notwendig.

[LarsBraun]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

Hallo Thomas,

alles was du schreibst ist soweit richtig. Um das zu rechnen musst du schon ne Cray haben. Daher die Vereinfachung mit dem Trichter.
Du hast zwar recht wenn du die Rechnung vom Blatt her aufziehst. Deine Schlussfolgerungen sind aber in Summe dennoch falsch.

Solange der Heli gerade aus fliegt, egal bei welchem Speed, ist der Auftrieb links und rechts der selbe. Sonst würde er Rollen. Oder? Was die Blätter da gerade an Anstellung haben, ist wurscht. In Summe MUSS aus Anströmung und Anstellwinkel auf beiden Seiten die selbe Resultierende heraus kommen.

Erst wenn der Heli im Vgl zu seiner Umfangsgeschw zu schnell wird, bäumt er auf da am rücklaufenden Blatt der Auftrieb zusammenbricht. Für das Verhältnis Umfangsgeschw zu Vorwärtsfahrt gibt es den Faktor Nü. Ist bei den Großen 1,5, bei den Kleinen ca bei 1,5. da andere Re Zahl. Mit Aufbäumen musst also bei Geschw rechnen, die der halben Umfangsgeschw entsprechen. Gemessen bei ca etwas mehr als 2/3 Blatt. Ps: ganz außen am Blatt nimmt der Auftrieb wieder deutlich ab! Hier kommen Druckausgleichseffekte über das Blattende zwischen oben und unten zum Tragen.

Aber wie gesagt, ich würde erst mal einen einfachen Trichter drüber legen. Das Programm verbiegt ihn dann auf Grund der horizontalen Anströmung schon. Ist auf jeden Fall besser als ohne. Das simuliert "nur" den Fall Bladestop....

[Albert]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

Auch wenn ich nichts tippe, geht's trotzdem hinter den Kulissen weiter. Ich habe den Rumpf schon lasergesintert oder wie man so schön sagt: "mit einem 3D-Drucker gedruckt"

Das Bild zeigt den klar lackierten (der Klarlack dient als Grundierung) und geschliffenen Rumpf. Das Material (Markenbezeichnung PA2221) ist leicht transluzent und daher erkennt man gegen das Licht recht schon den inneren Aufbau.





Ist übrigens schon wieder mal die 2te Variante, sprich ein paar Verbesserungen gibt's immer und auch jetzt hab ich schon wieder neue Ideen beim Betrachten und Begreifen des Rumpfes entwickelt.

Normalerweise wird der Vorgängerrumpf ja immer gecrasht und dann die Teile rausgerupft. Diesmal muss ich vorsichtig ausbauen. Das will ich erst machen, wenn der neue Rumpf lackiert ist, aber ich hab schon wieder ein paar Stellen entdeckt die ganz interessant beim montieren werden. Z.B. die Schraube durchs Hauptzahnrad wird interessant und beim Konstruieren war mir schon bewusst, dass die Montage des Heckgestänges einige nicht ganz jugendfreie Flüche nach sich ziehen wird.

[DernetteMann1982]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

Hey Albert, gibt es schon Neuigkeiten? Bald ist Juni.

Gruß Holger

[Albert]

AW: Pulse - SpeedHeli in der 450er Klasse

@ Holger:
Jein, gibt keine wirklichen Neuigkeiten. Er ist zwar lackiert, die Hardware ist eingebaut aber durch das neue Design ist die Schwingungsneigung (Sprich Vibrationensübertragung zum Beast) noch schlechter geworden. Versuche haben ergeben, dass es nicht an der Stromversorgung oder an Strörungen liegt, sondern eben an hochfrequenten Vibrationen aus der Mechanik. Und seitdem warte ich auf ein neues Beast, das ja dank der neuen Sensoren deutlich Vibrationsresistenter sein soll.....

Wenn er fertig ist, mach ich wieder Bilder