Eichkater tanzt.. was ist da passiert?

[Hobbypilot]

@ Acantharus: kommt darauf an welchen Modellheli du hast, wenn ich bei meinem Eco Piccolo (Heck- und Hauptrotor getrenne Motoren) den Gierknüppel nnach rechts bewege (HeRo-Leistung erhöhen) macht er auch bei abgestelltem Hauptrotor eine schöne Drehung, beim Trex 450 (Technisch vergleichbar mit einem Großen) ist es bei gleichbleibender Motordrehzahl egal wie viel Pitch ich einstelle, er reagiert auf den Heckrotor, ein großer Heli sollte genauso reagieren.

ich vermute mal der Pilot hat Recht-Links verwechselt (R-L Schwäche wurde ja festgestellt)

@L29

Also beim echten AS 350 ist es nicht egal wieviel Pitch man einstellt.
Sobald man am Pitch zieht und den Heli "leicht" macht, dreht er sich leichter.
Befindet man sich im Schwebeflug, dann reichen geringste Pedalausschläge um den Heli zu drehen (bei Windstille). Am Boden muss man schon ganz schön feste drücken damit sich was bewegt.

 

[L29]

ich meinte natürlich die Kraft am Heckrotor, Reibung am Boden und Drehmoment vom Hauptrotor (dass auf die Hubrschauberzelle ausgeübt wird) nicht mitgerechnet.

die Reibung hat aber keinen Einfluss welche Kraft der HeRo ausübt, wohl aber ob und wie schnell sich der Rumpf, angetrieben vom HeRo, dreht.

 

[Vtg-Amtmann]

Eichkater tanzt

@L29
..... Am Boden muss man schon ganz schön feste drücken damit sich was bewegt.

So "feste" muss man bei der im Fall gegebenen Konstellation gar nicht ins Pedal gehen bis etwas passiert. Stichwort: 'blade-spring-skid-extensions' (heißt auf deutsch: Blattfeder-Kufen-Verlängerung) beim "echten Eichkater" und damit liegen die Kufen bei ebenem, glatten und festen Untergrund hauptsächlich vorne und hinten auf. Wird der HS leicht und gibt man auch nur gering falsches Pedal, geht dann die Post ab. Im Gelände (Wiese bzw. kein harter Untergrund) sieht die Sache damit anders aus.

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Hi..


*Achtung, hier folgt Blödsinn... Dementi später in diesem Thread *
im aerodynamischen Gesamtquerschnitt hat auch der Eichkater effektiv negativen Einstellwinkel bei Pitch voll unten - denn sonst könnte er nicht aurotorieren!
An der Blattwurzel mag dabei durchaus noch positiv-Pitch anliegen, im Außenbereich aber aufgrund der Verwindung des Blattes aber definitiv negativ.
Bitte zu bedenken dass negativ-Pitch nur IM STAND auch negativen Schub bedeutet - bei überlagerter Sinkrate (Autorotation) ist zwar der Einstellwinkel (Pitch gemittelt über Kreisfläche) negativ (das ist notwendig, damit die Drehzahl gehalten werden kann), der effektive Anstellwinkel aber deutlich positiv, sodass Schub "nach oben" übrigbleibt.
(Alle Winkel-Angaben relativ zur Nullauftriebsrichtung des Blattes angesetzt - das ist die aerodynamisch einzig sinnvolle Notation)
Ende des Edits

Das nur am Rande.

Ok, er kann also auch bei Pitch unten die Drehbewegung ausführen. Sieht ja im Video auch danach aus, als quält sich der Hubschrauber dabei ziemlich.

Wenn es kein technisches Problem war (wovon auszugehen ist, denn schißlich sind die Jungs im Anschluss weitergeflogen) dann muss er wirklich voll im rechten Pedal gestanden haben. Auto mit Heli verwechselt :D und zum Start kräftig Gas gegeben :?!

Was ich auch noch bemerkenswert finde ist die Neigung der Rotorkreisscheibe. Wie gesund ist das für den Hubschrauber? Gibts da Grenzen (Mastmoment usw.) für die AS-350? Danach sind die dann scheinbar ohne genauere Inspektion einfach weitergeflogen? Mutig, finde ich.

Aus der Tatsache, dass der Hubschrauber sich um eine recht zentral liegende Achse dreht interpretiere ich mal, dass er nicht "Leicht" auf den Kufen war, denn sonst hätte der Drehpunkt eher in der Nähe einer der vier fiktiven Auflagepunkte liegen müssen.

 

[Vtg-Amtmann]

Eichkater tanzt

Hi..
... Was ich auch noch bemerkenswert finde ist die Neigung der Rotorkreis-scheibe. Wie gesund ist das für den Hubschrauber? Gibts da Grenzen (Mastmoment usw.) für die AS-350? Danach sind die dann scheinbar ohne genauere Inspektion einfach weitergeflogen? Mutig, finde ich. ... /QUOTE]

Als auch Eichkater-Dompteur muss ich sagen, Du hast absolut recht. Der Heli wurde ausserhalb der Vorgaben des FM operiert und damit brauch es keiner SL oder ALB. Also ich hätte mir als CP oder auch als FI oder als FBL, ganz schnell die Anschläge, den Flexstar und die Elastomerlager angeschaut und per Handy den nächsten Prüfer geholt.

 

[Hobbypilot]

Autorotation

@Acantharus

Mit der Autorotation unterliegst Du einem Irrtum.
Für den Antrieb bei der Autorotation ist die Anströmrichtung verantwortlich.
Die meisten echten Helis haben auch bei Pitch unten noch 2-3° Anstellwinkel.
Die Rotorblätter sind zwar geschränkt, dies dient aber dem Auftriebsausgleich von innen nach außen.
Der Außenbereich des Rotorblatts ist zwar "negativer", aber genau dieser Bereich treibt bei der Autorotation nicht an sondern trägt und hat den größten Widerstand.
Bei der AR ist der innere Bereich derjenige der den Rotor "antreibt".
Der Rotor wird auch weiter angetrieben wenn mann während der AR den Pitch zieht um die Drehzahl zu kontrollieren. Meist wird nur im ersten Moment der Pitch voll unten gehalten.
Meines Wissens gibt es sogar Hubschrauber die auch bei Pitch unten Auftrieb erzeugen (ich galube z.B. die russische Super Hind), also den Auftrieb gar nicht vollständig "abstellen" können.
Also man braucht für die AR defintiv keinen negativen Anstellwinkel.

Gruß Hobbypilot

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

@Hobbypilot:

*Hobbypilot hat narütlich recht, hier folgt Blödsinn... Dementi später in diesem Thread *

ein schlichtes NÖ von mir ;)

für stationäre Autorotation (d.h. konstante Fahrt, Drehzahl und Sinkrate) ist ein geringfügig negativer EINstellwinkel (nicht ANstellwinkel) relativ zur Nullauftriebsrichtung des Profilsegmentes erforderlich, in wenigstens einem gewissen Anteil der Rotorkreisfläche (gemittelt über Umfang UND Radius,d.h. räumlich gemittelt über den Radius und zeitlich gemittelt über die ganze Umdrehung). Nur so kann eine Vorwärtskomponente des Auftriebs (definition der Luftkraft senkrecht zur Einströmrichtung - Einströmwinkel beachten, der ist bei der AR NEGATIV) entsteht, welche dazu dienen kann, den Widerstand des Gesamtrotors zu überwinden.Ende des Edits

Das ist aber alles reichlich Off-Topic.



gruß

andi

 

[arneh]

Also dann gebe ich auch noch meinen Senf zu diesem seeehr interessanten OT:
Ich denke ob der Einstellwinkel bei Minimum Pitch positiv oder negativ ist, dürfte vom Einzelfall abhängen, speziell von der Blattflächenbelastung. (Daher auch der Unterschied Modellhubschrauber <-> 'großer' Hubschrauber, neben der Tatsache, dass Modellhubschrauber oft auch für so fiese Sachen wie Rückenflug ausgelegt werden ). Je höher die ist, desto weniger positiv oder sogar negativer müsste der minimale Einstellwinkel sein.
Der Anströmwinkel ist jedenfalls immer positiv. Und der Einstellwinkel ist allein für sich gesehen eigentlich keine aerodynamisch relevante Größe, nur eine konstruktive.
Insofern, würde ich sagen, ihr habt beide recht:
Unentschieden

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Hi..

also ich finde auch dass Bewertungen etc. im Thread nicht erforderlich sind. Dafür gibts das Bwertungssystem (welches ich aber ebenfalls für unnötig erachte - habe es für mich deshalb deaktiviert)

Zurück zum Off-Topic :D (als thread-starter darf ich das ja)

*Achtung, hier folgt Blödsinn... Dementi später in diesem Thread *


Mit dem "Unentschieden" gebe ich mich aber ehrlichgesagt nicht zufrieden.
Autorotationsfähiger Hubschrauber --> negativer Einstellwinkel wenigstens in Teilbereichen der Rotorkreisfläche ZWINGEND erforderlich. Die qualitativen Gründe habe ich genannt, quantitativ könnte ich das auch vorrechnen, das dürfte aber hier den Formel-Overkill bedeuten und die meisten überfordern.
Ansonsten kann man das bei den "üblichen Verdächtigen" (W. Johnson, "Helicopter Theory", Stepniewsky "Rotary Wing Aerodynamics" etc.) auch nachlesen - da diese Wälzer aber dick und komplizwickt sind, wird das ne Weile dauern.

Tja, und man lernt, dass auch die "großen" zeitweilig Fehler in ihren Aufschrieben haben - Ende des Edits


gruß

A.P.

 

[arneh]

@Acanthurus :
hmm, wie man das grundsätzlich berechnet wäre schon interessant.
Eigentlich entsteht die antreibende Kraft der Autorotation (laut gängiger Theorie) doch vorwiegend auf dem rücklaufenden Blatt und dort im mittleren Blattdrittel. Da ist aber der Einstellwinkel doch sowieso positiver als an den Blattspitzen (vom Anstellwinkel mal ganz zu schweigen).
Wieso sollte es jetzt zwingend sein, dass der EW an den Spitzen z.B. -1 ° statt +0,5 ° betragen sollte ?
Worauf ich hinaus will, ist dass der EW als Absolutwert eigentlich keine direkte Aussage hat. Kann natürlich trotzdem sein, dass in der Praxis eine Autorotation empirisch nur mit negative Einstellwinkeln zu erzielen ist...

(Müsste man eigentlich bei ungefährer Kenntnis von Umfangsgeschwindigkeit, Vorwärtsgeschwidigkeit + Sinkrate, Neigungswinskel der Rotorkreisfläche, Polare des gewählten Profils (alpha bei Cl/Cd max) aber grob abschätzen können, da sollte es größere Bereiche für Alpha geben, bei denen die Differenz aus Neigungswinkel des Helis und Gleitwinkel + arctan (Cd/Cl) < 0° gegenüber der Rotorkreisfläche ist, damit sich dauerhaft was dreht. Naja ist wahrscheinlich tatsächlich doch nicht so einfach zu überschlagen...:?!)

 

[grinch]

1. Wie VTG schon sagte, Kufenschuhe, harter Untergrund, am besten Beton oder Stahl und die Fuhre geht easy going ab. Pitch ganz unten heisst ja nicht, dass der Eichkater in den Boden gedrückt wird. Dann hätte man ja einen negativen Konuswinkel, besonders im Idle und würde Heckträger und Kunden rasieren.

2. Der negative Anstellwinkel in der AR, nicht Einstellwinkel! kommt durch die Vektoraddition mit der Luftströmung in AR zustande. Und nicht durch konstruktiv vorgegebene EW von -1 oder 2 Grad plus. Heisst nix anderes als das auch Rotoren mit 2-3 Grad positiv autorotieren können, vorausgesetzt Stärke und Winkel des einfallenden Luftstromes passen.

Wer's nicht glaubt, schaut sich mal die AR mit Tragschraubern an. Hier soll es ja welche geben , bei denen sich der EW überhaupt nicht ins negative ändern lässt. Autorotieren geht trotzdem, oh Wunder selbst bei vielleicht 9 Grad plus.

3. Allways wear the 4, better 5 golden Captains-Stripes. Wirkt so seriös wie ein Arztkittel und kostet nix

 

[Thone]

@grinch:

Sehr schöne Erklärung, besonders der Punkt 2.

Eine Anmerkung hätte ich noch: Der einzige Hubschrauber den ich kenne, der auch negativen Pitch ziehen kann ist der Sea Lynx.
Inwieweit das aber während der AR passiert vermag ich nicht zu sagen.
Baulich vorgesehen ist es, um den Anpressdruck bei einer Deckslandung zu erhöhen, bis der Harpoon greift.

Alle anderen Hubschrauber können natürlich auch autorotieren, jedoch mit einem ständig positiven Einstellwinkel.

Ich habe eben mal in meinen Aerodynamikbüchern geblättert, aber nichts über die konstruktiven Einstellungen gefunden.
Allerdings erklären alle Diagramme eine Autorotation (idealerweise senkrecht ohne Vorwärtsfahrt) anhand des sog. Vector Diagrammes. Mit positivem Winkel.

Gruss,

Thomas

 

[Vtg-Amtmann]

2. Der negative Anstellwinkel in der AR, nicht Einstellwinkel! kommt durch die Vektoraddition mit der Luftströmung in AR zustande.

Eine wirklich klasse Erklärung;Gratulation!

Vielleicht noch Eins oben drauf, meinen Schülern habe ich immer folgende 'Eselsbrücke' gebaut: Einstellwinkel (Delta) ist der Winkel den Du einstellen kannst, Anstellwinkel (Alpha eff) ist der Winkel der anschließend mit dem HS und Dir etwas anstellt.

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

N´abend.

Mir hat die Sache jetzt keine Ruhe gelassen, und siehe da, ich habe auch in einem der "größeren" Aerodramatik-Werke einen klitzekleinen, aber relevanten Fehler gefunden - nämlich bei der Rücktransformation der Luftkräfte aus dem aerodynamischen Sytem ins System des Rotorblattes. Da wurde für den Autorotationsfall versehentlich der EInstellwinkel statt des Anstellwinkels verwendet. Diesen Fehler hatte ich in mein eigenes Berechnungs-Tool (Blattelemententheorie + Methode nach Goldstein/Lock) unbemerkt mit reingenommen. Ich muss also zurückrudern, was ich zur Klärung der Fakten gerne tue. Da ich offensichtlich qualitativ zunächst was falsches behauptet habe, muss ich dann wenigstens was quantitatives nachlegen, also wenigstens ne Faustformel.

Zusammenfassend ergibt sich folgendes:

-Aus Sicht des Profilsegments gilt folgendes: Eine stationäre Autorotation ist für POSITIVE Einstellwinkel relativ zur Nullauftriebsrichtung möglich für EW=(v_i+v_s)/(omega*r +- v_h)-arctan(cw/ca) dabei ist v_i die induzierte Geschwindigkeit, v_s die Sinkrate, v_h die Horizontalgeschwindigkeit (vorlaufend: plus, rücklaufend minus) und omega die Drehfrequenz und r der örtliche Rotorradius

-Optimalerweise kann der größtmögliche EW also im Profilpunkt des besten Gleitens (cw/ca minimal) erreicht werden

-Real ist der tatsächlich mögliche positive max. EW nur etwa 1/2 bis 1/4 so groß, je nach Flächendichte und Verwindung des Rotors. Da bleibt sehr, sehr wenig (pos.) Winkel übrig, und das ist auch der Grund, weshalb beim stationären Autorotieren der Pitch RUNTER muss.

-Der effektive Anstellwinkel ist, im Gegensatz zu dem was Grinch unter Punkt 2 schreibt, dabei stets POSITIV, deutlich größer als der Einstellwinkel. Ich bin mir aber sicher dass er´s richtig rum meint. (Am Rande: der effektive Anstellwinkel ist in vielen stationäre Flugfällen der gleiche - Steigflug, Sinkflug, reiseflug, stationäre AuRo - nur nicht Kurvenflug... also bei allen Fällen mit 1g. Der jeweilige EINstellwinkel ist aber gravierend anders. ) Der Anstellwinkel ist ja AW=EW-Einströmwinkel. Der Einströmwinkel (infolge der induzierten Geschwindigkeit ) ist aber für den "Normalflug" als positiv definiert, er wird von oben gemessen - in der Autorotation ist der also NEGATIV.

-Vorwärtsfahrt ändert an diesen Zusammenhängen zunächst mal nichts. Das, was ich auf der vorlaufenden Seite an Antriebsmoment verliere, gewinne ich auf der rücklaufenden (vorausgesetzt man bleibt im linearen Bereich der ca-alpha-kurve)

Also: Punkt an den Hobbypiloten, und Hausaufgaben für mich in meinem kleinen Rechenverfahren. Lustig ist nur, dass der Fehler nur im Autorotations-Teil drin war - im "normalverfahren" war´s richtig implementiert.
Ich hab in den anderen Postings mal drauf hingewiesen, dass das nicht richtig war. Nur damit die Leute, die alles blind glauben was jemand in Fachchinesisch schreibt, nicht drauf reinfallen.


gruß

A.P.

 

[grinch]

Korrekt doctore.

 

[arneh]

@Acanthurus:
Danke !
Die Formal hat mich dran erinnert, dass ich in meiner Überschlagsrechnung doch tatsächlich die Rotordrehung vergessen hatte (Wie peinlich bei einem Heli:red, nachdem ich vorher noch die Umfangsgeschwindigkeit als Einflussgröße selber erwähnt hatte...

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Hi..

Zu der Formel muss man vielleicht noch hinzufügen dass sie NOTWENDIGE Bedingung ist, aber bei weitem nicht hinreichend. Da steckt nämlich die induzierte Geschwindigkeit v_i mit drin, sowie der Auftriebsbeiwert ca. Beide sind über nicht ganz triviale Zusammenhänge (Einströmmodell) miteinander verheiratet. Die Kunst einer brauchbaren Rotorberechnung mittels Blattelementenverfahren steckt in der Modellierung von v_i.
Ein auf "First Principles" (Euler, Na-St etc.) basierendes Verfahren ist für den Heimgebrauch absoluter Overkill. Schön und praxisgerecht wäre ein brauchbares Wirbelgitterverfahren als Grundlage, und das dann mit nem guten Blattelement kombiniert... na ja man darf träumen ;)

 

[Vtg-Amtmann]

Eichkater tanzt

Hi Acanthurus,

....Schön und praxisgerecht wäre ein brauchbares Wirbelgitterverfahren als Grundlage, und das dann mit nem guten Blattelement kombiniert... na ja man darf träumen ;)

Schau doch mal bei
http://www.springerlink.com/content/qq813p561320865t/fulltext.pdf?page=1
http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/1999/254/pdf/254.pdf
http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=3484670
http://www.a-cfd.de/Deutsch/support.htm
http://www.ahs.umd.edu/design/reports/2002_terpranger.pdf
sowie den dort benannten Quellen.
Und da soll auch noch an der TU Rostock (Institut für Schiffsbau und Hydrodynamik) ein neues "Wirbelgitter-Tool" (CFD-gestützt) entstanden sein.

Gruß Vtg-Amtmann

 

[Hobbypilot]

Autorotation

@Acanthurus

Respekt !! (ernst gemeint, keine Ironie)
Ich finde es bewundernswert wie Du hier einen Irrtum eingestehst.
Findet man heute leider nicht so oft.
Ich muss gestehen, dass ich Deinen Ausführungen in der Theorie größtenteils nicht folgen kann.
Dazu fehlt mir das nötige theor. Wissen.
Ich habe nur das wiedergegeben was ich in der Flugschule gelernt habe und auch praktisch erlebt habe.
Ich habe schon AR gemacht ohne den Pitch vollständig zu senken.
Das gab zwar "Mecker" vom Fluglehrer, hat aber trotzdem geklappt.

Vielen Dank nochmal für Deine Ausführungen.

Woher weißt Du so viel über Aerodynamik?

Gruß Hobbypilot

 

[grinch]

Da hier offenbar gesteigertes Interesse an Hubschrauber-Aerodynamik besteht, könnte der Mod das Thema abtrennen?

Ich habe schon AR gemacht ohne den Pitch vollständig zu senken.
Das gab zwar "Mecker" vom Fluglehrer, hat aber trotzdem geklappt.

Zu recht, das ist nicht ungefährlich.
Wir haben bisher nur über die stationäre AR gesprochen. Beim Einleiten und Ausleiten laufen einige (aerodynamische) Dinge anders.

Ich habe schon mal etwas anlässlich eines unrealen AR-Videos mit R-22 dazu geschrieben, wann war das hier bloß? :?!

Es gibt nicht unerhebliche aerodynamische Unterschiede in der "bewusst eingeleiteten" AR, per Absenken des pitch mit anschliessend Gas weg und dem realen kompletten Antriebsausfall.

Wer sich jetzt angewöhnt den pitch nicht initial ganz abzusetzen, könnte das u.U. mit dem Leben bezahlen.

In einer stationären AR kommt man gut mit positiven Einstellwinkeln, sprich gelifteten pitch zurecht, ja man braucht sogar die positive pitch-Verstellung um die Rotordrehzahl in der stationären AR zu kontrollieren.

Bei kompletten Antriebsausfall sieht die Sache aber anders aus. Wie jetzt hier ja dargestellt muss sich zuerst der Luftstrom umkehren und Richtung und Stärke wechseln um den Rotor anzutrieben, sprich wieder Drehzahl aufzubauen. Das dauert kostbare Zeit!!! In der Zwischenzeit kocht die Drehzahl immer weiter ab, ab etwa rund 75% (je nach Typ) wird der Hubschrauber auf immer unsteuerbar oder hat sich den tailboom abrasiert, no chance for recovery und die Insassen haben verloren.

Deshalb immer zuerst minimalen pitch, und zuerst ggf. Fahrt in Drehzahl umsetzen und erst bei Ansteigen der Rotordrehzahl wieder den pitch hochnehmen.

Wer sich für praktische Aerodynamik mit tiefem Hintergrund interessiert, sollte mal bei Amazon oder im Web nach Ray Prouty googlen. Das ist der Spezialist dafür, hat in den letzten Jahrzehnten viel geschrieben und veröffentlicht. Da liest sich Mauch's Hubschrauberschule oder sein ostdeutsches Pendant Wilke dagegen wie ein Kindercomic.