Hubschrauber mit gegenläufigen Rotoren

[Kaktus1984]

Wie drehen die sich um die Hochachse? Ist ja kein Heckrotor vorhanden. könnte mir vorstellen das immer ein kopf gebremst wird, jenachdem in welche richtung man drehen will. aber, wenn das der fall sein sollte, wie wird der rotor gebremst?

 

[muermel]

Also für Drehbewegungen um die Hochachse werden die Rotorebenen in entgegengesetzte Richtung gekippt. Soll der Hubschrauber nach links fliegen, wird die vordere Rotorebene nach links gekippt und die hintere nach rechts.

So stehts jedenfalls hier:

http://www.aviation4u.de/school/hubschrauber.htm

Allerdings steht auf folgender Website, dass sich immer nur eine Rotorebene neigt :?! (unter "Das Drehmoment" , Tandemrotor)

http://www.air-lloyd.de/deutsch/lexikon/technik.html#Drehmoment

Allerdings müsste es doch besser gehen (wendiger sein) wenn je eine Kraft in eine Richtung geht (Prinzip Gartenkralle :D ) oder nicht? Sprich die vordere Rotorebene kippt nach links und zieht den Hubschrauber nach links und gleichzeitig kippt die hintere Rotorebene nach rechts und schiebt das Heck nach rechts. :?!

lg

 

[Hirsch]

Die Frage ist, welche gegenläufige Rotoren gemeint sind. Grundsätzlich gibt es ja mehrere Varianten.

• Hintereinander angeordnet (CH-47)
• Nebeneinander angeordnet (Deutsche Produkte WKII, W-12)
• Koaxial (Kamow, rein kräftemäßig müsste auch die Kamax dazu zählen)

Für die Rotoren an Auslegern gilt, dass diese für eine Drehung per Schrägsteller gegeneinander gekippt werden (rechts/links oder vorne/hinten). Das trifft m.W. auch für die CH-47 zu, es gab in einem Thread dazu auch schon mal einige Bemerkungen. Leider hab ich jetzt keine Zeit für eine Tiefensuche...
Für die Koax-Systeme geht man anders vor: Beide Tragschrauben erhalten über einen Differenzialmechanismus ein unterschiedliches Drehmoment (bei gleichbleibender Gesamtleistung, damit der HS nicht sinkt/steigt). Damit gleichen sich die Drehmomente beider Tragschrauben nicht mehr genau aus, sondern die Maschine dreht. Realisiert wird die unterschiedliche Drehmomentverteilung über eine unterschiedliche, gegensätzliche Änderung der Einstellwinkel. Z.B. wächst der Einstellwinkel der oberen TS, wird der der unteren TS verringert. Damit sind die Leistungsbedürfnisse und damit die Drehmomente der Rotoren bei gleichbleibender Drehzahl (diese ist mit dem Getriebe zwangsweise identisch) unterschiedlich.
ka-26.de
Sealauncher
Kamow-Aerodynamik bei mir

 

[L29]

ich kann dir nur sagen wie die Steuerung um die Hochachse bei Modellhubschraubern mit Koaxialrotor kontrolliert wird: jeder Rotor hat einen eigenen Motor und wenn ein Rotor schneller dreht als der andere steigt durch den Widerstand das Drehmoment und der Heli probiert das auszugleichen indem er sich in die gegenrichtung dreht

 

[muermel]

es gibt ein Hubschrauber (NATO-Bezeichnung "Hormon") der hat zwei rotoren Übereinander! Vorteil, kann schwere lasten heben! bild müsste ich auch haben. müsste nur in meinen LE unterlagen etws suchen!

***
Du meinst sicherlich den Kamov KA-25K, die zivile Version des russischen Marinehubschraubers KA-25BSh, KA-25T und KA-25PS.

http://www.globalaircraft.org/planes/ka-25_hormone.pl

Leider find ich keine detaillierten Infos zur Aussenlast des Hubschraubers. Aber dieser Kamov hier, hebt max. 5 Tonnen.

http://www.helog-heliswiss.com/http/flotte/kamov.php

FÜr mehr Infos rund um den Kamov KA-32 kann ich dir auch nur Sealauncher (Mod und Member hier im FF) empfehlen.

http://www.sealauncher.ch/index.html

lg

 

[Markus_P]

es gibt ein Hubschrauber (NATO-Bezeichnung "Hormon") der hat zwei rotoren Übereinander! Vorteil, kann schwere lasten heben! bild müsste ich auch haben. müsste nur in meinen LE unterlagen etws suchen!

das hat mit der Frage nun aber überhaupt nichts zu tun :?!

 

[BauAir]

Die eigentliche Antwort wurde im ersten Link vom "muermel" gegeben.

Zusammengefaßt: beim Koaxialrotor funktioniert der Richtungswechsel (mangels Heckrotor) über unterschiedliche Drehzahlen der Rotoren. Eigentlich der einzige wirkliche Weg, wenn nicht wie bei einem anderen heckrotorlosen Hubschrauber (mit nur einer Rotorebene) das Gegenmoment mit einem Gebläsestrahl erzeugt wird.

Interessant wäre noch die technische Lösung, wie ein derartiges Getriebe gestaltet ist. Eine Lösung wie bei elektrischen RC-Hubis ist wohl nicht denkbar, weil die Turbinen sicher nicht über die notwendigen Reaktionszeiten verfügen.

Vielleicht hat jemand eine Skizze von so einem Getriebe.

Ich habe vor -zig Jahren einmal eine Skizze für eine Getriebelösung im RC-Bereich entworfen (leider aber irgendwann vernichtet). Zu einer Umsetzung ist es nie gekommen, weil es damals an der Beschaffung von geeignetem Zahnrad- und Lagermaterialien gescheitert wäre.

Das Grundprinzip war ähnlich einem Differntial beim Kfz. Allerdings müßten die kleinen Kegelräder in einem Gehäuse fixiert werden. Dieses Gehäuse selbst muß nun in die gewünschte Drehrichtung zusätzlich mit einem eigenen Antrieb gedreht werden um eine unterschiedliche Drehzahl zu erreichen. Wesentlich komplexer ist da schon die Ansteuerung der Rotorblätter, da diese auf beiden Rotoren synchron betätigt werden müssen um hier nicht zusätzliche Drehmomente aufkommen zu lassen ....

 

[muermel]

Die eigentliche Antwort wurde im ersten Link vom "muermel" gegeben.

Zusammengefaßt: beim Koaxialrotor funktioniert der Richtungswechsel (mangels Heckrotor) über unterschiedliche Drehzahlen der Rotoren. Eigentlich der einzige wirkliche Weg, wenn nicht wie bei einem anderen heckrotorlosen Hubschrauber (mit nur einer Rotorebene) das Gegenmoment mit einem Gebläsestrahl erzeugt wird.

Interessant wäre noch die technische Lösung, wie ein derartiges Getriebe gestaltet ist. Eine Lösung wie bei elektrischen RC-Hubis ist wohl nicht denkbar, weil die Turbinen sicher nicht über die notwendigen Reaktionszeiten verfügen.

Vielleicht hat jemand eine Skizze von so einem Getriebe.

Ich habe vor -zig Jahren einmal eine Skizze für eine Getriebelösung im RC-Bereich entworfen (leider aber irgendwann vernichtet). Zu einer Umsetzung ist es nie gekommen, weil es damals an der Beschaffung von geeignetem Zahnrad- und Lagermaterialien gescheitert wäre.

Das Grundprinzip war ähnlich einem Differntial beim Kfz. Allerdings müßten die kleinen Kegelräder in einem Gehäuse fixiert werden. Dieses Gehäuse selbst muß nun in die gewünschte Drehrichtung zusätzlich mit einem eigenen Antrieb gedreht werden um eine unterschiedliche Drehzahl zu erreichen. Wesentlich komplexer ist da schon die Ansteuerung der Rotorblätter, da diese auf beiden Rotoren synchron betätigt werden müssen um hier nicht zusätzliche Drehmomente aufkommen zu lassen ....

***
Ok, aber die Frage ist ja auch irgendwie nicht ganz klar gestellt. Ist halt die Frage ob ein Koaxialrotor, Tandemrotor oder nebeneinander angeordnete Rotoren gemeint sind. Insofern ist meine Erklärung ja nicht unbedingt auf die Frage bezogen. Ich bezog mich ja auf Tandemrotoren wie beim CH-47 oder CH-46.

lg

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Hi.

Neben der bei den kleinen Modell-Koaxhelis üblichen gegensinnigen Drehzahländerung zur Giersteuerung ist es aber auch möglich, den Kollektivwinkel der beiden Rotoren gegensinnig zu ändern, bei beibehaltenen Drehzahlen. Denn auch ein erhöhter Kollektivwinkel verändert das Antriebsmoment.
Afaik wird das bei den "manntragenden" Koaxialrotorsystemen so gemacht.

Bei Side-by-Side oder hintereinanderliegender Tandem-Rotoranordnung, aber auch bei inneinanderkämmenden Rotoren (Flettner, K-Max) kann die Giersteuerung durch gegensinnigen zyklischen Nick-Ausschlag (kämmend und side-by-side) bzw- Rollausschlag (Tandemrotor) durchgeführt werden.


Gruß

andi

 

[Hirsch]

Neben der bei den kleinen Modell-Koaxhelis üblichen gegensinnigen Drehzahländerung zur Giersteuerung ist es aber auch möglich, den Kollektivwinkel der beiden Rotoren gegensinnig zu ändern, bei beibehaltenen Drehzahlen. Denn auch ein erhöhter Kollektivwinkel verändert das Antriebsmoment.
Afaik wird das bei den "manntragenden" Koaxialrotorsystemen so gemacht.

Bei Side-by-Side oder hintereinanderliegender Tandem-Rotoranordnung, aber auch bei inneinanderkämmenden Rotoren (Flettner, K-Max) kann die Giersteuerung durch gegensinnigen zyklischen Nick-Ausschlag (kämmend und side-by-side) bzw- Rollausschlag (Tandemrotor) durchgeführt werden.

Habe ich das oben nicht so geschrieben?
---------
Die Drehzahländerung der beiden Tragschrauben ist aus meiner Sicht bei "richtigen" Nicht-Modell-Hubschraubern nicht angewendet. Nicht ohne Grund verwendet man viel Technik auf eine konstante Drehzahl bzw. ringt dem Piloten diese ab - eine wechselnde Drehzahl bringt zu viele aerodynamische Unwägbarkeiten und nur Ärger für abhängige Geräte.

 

[Martin22]

Stimmt es eigentlich allgemein das die Rotorebene gekippt wird
durch die Kreiselkräfte würde sich ja eher der Rumpf bewegen als die Rotorkreisfläche sprich die Kräfte müssen direkt am Rotor wirken um eine Wirkung zu erziehlen was ja meines Wissens auch durch die Taumelscheibe realisiert wird durch deren Kippen der Anstellwinkel der Rotorblätter wärend
einer Umdrehung verändert wird und sich der gesamte Hubschrauber so neigt.
Oder ist das ganze flexibel aufgehängt um eine Querneigung gegenüber dem Rumpf zu erziehlen denn verbiegen wird sich der Rumpf des Chinooks
ja wohl kaum.





lg Martin

 

[Hirsch]

Das Kippen der Rotorebene entsteht durch Einsatz des Schrägstellers (Taumelscheibe..). Die Blätter begeben sich durch den unterschiedlichen Einstell-/Anstellwinkel in den einzelnen Positionen über den Rotorkreis verteilt quasi "von selbst" in die veränderte Position nach oben/unten, denn die Luftkräfte entstehen an jedem Blatt für sich. Damit wird nicht die Tragschraube komplett gekippt (die neigbare Tragschraubenachse gab es wohl mal bis in die 20er Jahre) - sonst hätte man in der Tat mit gewaltigen Auswirkungen infolge der Kreiselwirkung (Präzession) zu tun. Nebenher natürlich auch mit unerwünschten aerodynamischen Auswirkungen, da man auch die Anströmung an eigentlich unerwünschten Stellen des Rotorkreises beinflusst.

 

[Kaktus1984]

Danke danke. Der Koaxialrotor war gemeint. Hab vergessen hinzuschreiben um welche art sich die Frage stellte. was aber auch garnicht so schlimm ist, da ich nun auch weiß wie es bei den anderen tandemhelis geht

Drauf gekommen bin ich als ich drüber nachdachte wie man das ganze bei einem modell realisieren könnte. Villeicht habe ich ja irgentwann in ferner zukunft mal zeit so etwas zu bauen. Aber ich glaub nicht wirklich dran :(
aber schön das das mit dem Modell dann auch direkt geklärt wurde.

Vielen Dank

 

[seada.b]

Die eigentliche Antwort wurde im ersten Link vom "muermel" gegeben.

Zusammengefaßt: beim Koaxialrotor funktioniert der Richtungswechsel (mangels Heckrotor) über unterschiedliche Drehzahlen der Rotoren. Eigentlich der einzige wirkliche Weg, wenn nicht wie bei einem anderen heckrotorlosen Hubschrauber (mit nur einer Rotorebene) das Gegenmoment mit einem Gebläsestrahl erzeugt wird.

Interessant wäre noch die technische Lösung, wie ein derartiges Getriebe gestaltet ist. Eine Lösung wie bei elektrischen RC-Hubis ist wohl nicht denkbar, weil die Turbinen sicher nicht über die notwendigen Reaktionszeiten verfügen.

Vielleicht hat jemand eine Skizze von so einem Getriebe.

Ich habe vor -zig Jahren einmal eine Skizze für eine Getriebelösung im RC-Bereich entworfen (leider aber irgendwann vernichtet). Zu einer Umsetzung ist es nie gekommen, weil es damals an der Beschaffung von geeignetem Zahnrad- und Lagermaterialien gescheitert wäre.

Das Grundprinzip war ähnlich einem Differntial beim Kfz. Allerdings müßten die kleinen Kegelräder in einem Gehäuse fixiert werden. Dieses Gehäuse selbst muß nun in die gewünschte Drehrichtung zusätzlich mit einem eigenen Antrieb gedreht werden um eine unterschiedliche Drehzahl zu erreichen. Wesentlich komplexer ist da schon die Ansteuerung der Rotorblätter, da diese auf beiden Rotoren synchron betätigt werden müssen um hier nicht zusätzliche Drehmomente aufkommen zu lassen ....

Sowas nennt sich Differenzial getriebe( nicht zu verwechseln mit dem Differential vom Auto), ist verwirklicht im japanischen Gen4H Backpack heli ( mit deutschen helix Ultralight Blättern als Rotoren)!
Die komischen kleinen Elektrohelis mit den beiden E-Motoren klappen als Spielzeug recht gut, aber eigentlich nicht wirklich ! Der große Benziner Modell heli ! ( link zm Video und Gen 4H kommt ! ) muß erst suchen )von Cad Jung Modellbau steuert ebenfalls über verschiedene Pitchstellungen cyclich macht er das nur über den oberen Rotor, gleicht dann allerdings das dadurch entstehende drehmoment elektronisch aus !
Existiert auch in diversen Werkzeugmaschinen ! Die Differenz der beiden Abtriebswellen gegen über der Antriebswelle ergibt sich auch bei werkzeugmaschinen tatsächlich durch den extra angetribenen Aussenkäfig , der entwe3der in die eine oder anderwe Richtung über Schneckenräder dreht, und je nachdem , wie schnell er dreht, ist der Unterschied größer oder kleiner !
Gruß Roman

 

[Hind 444]

Die eigentliche Antwort wurde im ersten Link vom "muermel" gegeben.

Zusammengefaßt: beim Koaxialrotor funktioniert der Richtungswechsel (mangels Heckrotor) über unterschiedliche Drehzahlen der Rotoren. Eigentlich der einzige wirkliche Weg, wenn nicht wie bei einem anderen heckrotorlosen Hubschrauber (mit nur einer Rotorebene) das Gegenmoment mit einem Gebläsestrahl erzeugt wird.

als Techniker habe ich bei dieser Version der Erklärung so meine Zweifel, denn alle Hubschrauber arbeiten mit Systemen, bei denen die Rotordrehzahlen konstant gehalten werden. Es ist auch techn. sehr kompliziert wenn nicht sogar unmöglich 2 Triebwerksleistungen die konstant die Leistung liefern sollen auf 2 Rotorwellen mit variabler Drehzahl zu verteilen (und ich meine nicht ein paar Watt sondern ~ 2x 2100 PS).

Da ist Hirsch´s Erklärung / Erläuterung (http://www.flugzeugforum.de/forum/showpost.php?p=566439&postcount=3) nachvollziehbarer.

ABER last uns weder streiten noch sonstetwas tun - der Admin der Hubschrauberecke war bis vor kurzem Techniker einer KA-32 und kann wenn er antwortet sofort die Frage in Bezug auf "koaxial" erläutern,

 

[JensB2001]

Hey!

Warum denn schwer wenn es auch einfach geht...

Manche Erklärungen waren schon denk ich soweit gut u richtig..nur etwas kompliziert vielleicht ausgedrückt..

Einfach: ;)

Koaxialrotor:

Bei diesem System sind beide Rotoren übereinander und gegenläufig angeordnet. Die Steuerung um die Hochachse erfolgt durch unterschiedliche Auftriebsverteilung der Rotorebenen. Der Rotor mit dem größeren Auftrieb erzeugt ein Drehmoment auf die Hubschrauberzelle und dreht diesen in die gewünschte Richtung.


Heißt die Blätter einer Ebene werden verstellt, sprich der Anstellwinkel wird je Blatt u Umlauf gleichmäßig u gleichbleibend erhöht (wie eben bei der kollektiven Blattverstellung), was ansich einen höheren Auftrieb erzeugt und somit ein erhöhtes Drehmoment, die Zelle dreht sich somit in die entgegengesetzte Richtung..

Die jeweilige Rotorebene müßte somit verstellt werden um die jeweilige Drehrichtung um die Hochachse zu erzeugen..

Verstellung erfolgt natürlich über die Pedale...wie beim Heckrotorsystem..

Gruß
Jens

P.S. vielleicht wars ja einfacher erklärt ;) ..

 

[JensB2001]

Hey

P.S. ..beim K-Max z.B. allerdings wird die Steuerung noch etwas anders realisiert...

Durch am Blatt angebrachte kleine Steuerklappen..

Auf jedenfall sind die Steuersystem etwas komplexer bei einem Koaxialrotor-Hubschrauber als bei einem "konventionellen" Hubschrauber.

Gruß
Jens

 

[Hirsch]

Ich habe mal für den K-MAX etwas weiter gesucht.
Das Grundprinzip der "anderen" Steuerung ist, dass für die Veränderung des Einstellwinkels der Blätter nicht das ganze Blatt gedreht wird (wie bei den zumeist üblichen Rotorblättern), sondern nur eine kleine, am Rotorblatt befindliche Steuerfläche bewegt wird. Also in etwa so, wie eine normale Tragfläche ein Querruder hat. Die Auswirkung jedoch, nämlich die Drehung des Blattes um die eigene Achse, um es gegenüber der Rotorebene anzustellen, bleibt gleich. So gesehen ist die Steuerung mit der eines herkömmlichen Rotorsystem gleich - es wird nämlich das einzelne Blatt als Folge der zyklischen und/oder kollektiven Blattverstellung in seinem Einstellwinkel geändert. Es ist nur die technische Realisierung anders.
Parallelen könnte man im Vergleich mit Starrflügler-Technik so sehen:
Hubschrauber = Flugzeug

• Karman-System "Servo flap control" = "übliches" Ruder mit einem feststehenden und einem beweglichen Teil
• herkömmliche komplette Blattverstellung = Pendelruder

Die Karman-Lösung hat also nichts mit einem veränderten Prinzip der Drehmomenterzeugung am Rumpf für die Drehung um die Hochachse zu tun. Aber trotzdem interessant. In diesem Sinne: Danke JensB2001!

Servo Flap Control

 

[TheBurgman]

Auftriebskraft eines (Doppel-)Rotors

Weiss jemand, wo man dazu ne gute Seite findet, aus der hervorgeht, wie man die Auftriebskraft eines Rotors berechnet - im Idealfall auch die eines Doppelrotors?

best regards
TheBurgman

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Guten Morgen.

Eine triviale Formel zur Schubberechnung mit guter genauigkeit gibt es eigentlich nicht.
Das einfachste ist die einfache Strahl- oder Impulstheorie, welche aber die eigentliche Rotorgeometrie gar nicht berücksichtigt.
Der nächste Schritt wäre die Blattelementenmethode, welche schon etwas detaillierter ist.
Hier gibt´s etwas über diese grundlegenden Berechnungsmethoden nachzulesen:
http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0037/art_02-0037-00.html

Hier gibt´s den Xrotor-Code von Drela zum runterladen:
http://www.aeromech.usyd.edu.au/AERO4290/docs/xrotor/
Die Bedienung ist allerdings nicht trivial, etwas Einarbeitung ist schon fällig.

Martin Hepperle hat auf seiner Homepage auch ein paar Infos und ein einfaches Simulationstool, allerdings eher für Propeller als für Rotoren:

http://www.mh-aerotools.de/airfoils/propuls1.htm

Was meinst du mit "Doppelrotor" genau? Koaxialrotor?
Die "üblichen" Berechnungsverfahren arbeiten einigermassen brauchbar, wenn man den Koax-Rotor dadurch modelliert dass man einen einfachen Rotor mit der doppelten Anzahl von Rotorblättern annimmt.





gruß

a.p.