Gegengewichte an Verstellpropellern

[Doppelnik]

Moin,

die Funktionsweise von Verstellpropellern ist mir grundsätzlich bekannt. Bei einmotorigen Maschinen wird mit Öldruck in der Regel in Richtung hohe Steigung gedrückt, und mit Federkraft in Richtung niedrige Steigung, so dass bei einem Öldruckabfall noch ein sicheres Steigen möglich ist. Theoretisch könnte man so einen Propeller auch so ausführen, dass die Federn den Propeller bis zu einer negativen Steigung drückt (so dass man aktiv damit bremsen könnte), aber das möchte man aus Sicherheitsgründen nicht, weil dann bei einem Öldruckabfall der Propeller bremsen würde. Bei mehrmotorigen Flugzeugen ist die Betätigungskraft genau umgekehrt, so, dass die Federkraft den Propeller in Richtung unendliche Steigung drückt (Fethering) um den Widerstand zu vermindern (und Windmilling). Ist eine Bremswirkung des Propellers notwendig, verwendet man eine zweite Ölzuführung und einen mechanischen Anschlag mit zweiter Feder. Hier wird nach meinem Verständnis der Propeller von der Federkraft der ersten Feder bei einem Druckabfall in die gewünschte Stellung gedrückt (i.d.R. Fethering) und der Anschlag kann nur überwunden werden, wenn die Federkraft zusätzlich von Öldruck aus der zweiten Ölzuführung verstärkt wird. Mit dieser kombinierten Kraft, kann dann die zweite Feder von dem Anschlag gelöst und kompremiert werden.

Mit fehlt bei dieser Betrachtung die Notwendigkeit für die Gegengewichte. Ich weiß, dass man sie so anordnet, dass sie den Propeller durch Fliehkraft in Richtung Fethering stellen, aber diese Funktion kann man doch ebensogut mit der Feder erreichen? Was ist genau die Notwendigkeit für diese doch recht schwere Lösung?

 

[atlantic]

Mit fehlt bei dieser Betrachtung die Notwendigkeit für die Gegengewichte.

Haben alle Verstellprops Gegengewichte? Ich behaupte nein

 

[Doppelnik]

nein, hab ich auch nicht geschrieben.

 

[Intrepid]

In habe gelernt, dass man bei Öldruckabfall rechtzeitig feathern muss, weil es unterhalb einer bestimmten Drehzahl nicht mehr möglich ist. Sprich: bei Anzeigefehler rechtzeitig den Motor stilllegt.

Das spräche gegen ein automatisches Feathern bei Ölverlust.

Ich habe das bisher immer so hingenommen. Wurde mir das falsch beigebracht?

 

[Doppelnik]

@Intrepid: Ich vermute das bezieht sich auf Propeller welche von Natur aus in Richtung kleinste Steigung gedrückt werden (Einmots), bei Mehrmotorigen wird das Fethering eher durch hohe Drehzahlen erschwert. Wenn bei den erstgenannten der Motor nicht mehr schnell genug dreht, pumpt der Govenor nicht mehr genügend Öl zum Fethern.

Ich hab noch ein bisschen gelesen und drüber nachgedacht. Ich denke, diese Gegengewichte sind an Propellern zu finden welche ohne Öldruck (ob mit oder ihne Feder) in Richtung Fethering gedrückt werden. Die Propellerblätter wollen sich durch die Fliehkräfte in Richtung 0° Steigung drehen, um das zu verstehen, muss man sich die Bahn eines Massepunktes an den Kanten des Blattes vortellen. Wenn es aus irgendeinem Grund zu einem Überschwinger kommt, wird dadurch evtl. zu einem gegeben Zeitpunkt das massenbedingte Drehmoment höher als die Rückstellkraft der Feder (welche sicher nich beliebig stark ausgeführt werden kann). Mit den Gegengewichte kann dies verhindert werden.

 

[Intrepid]

@Intrepid: Ich vermute das bezieht sich auf Propeller welche von Natur aus in Richtung kleinste Steigung gedrückt werden (Einmots) ...

Nein, bei einmotorigen Flugzeugen legt man wegen zu niedrigem Öldruck keinen Motor still, sondern reduziert die Leistung und schleppt sich von Notlandefeld zu Notlandefeld bis zum nächsten geeigneten Flugplatz. Immer in der Annahme, dass es sich um einen Sensorfehler handelt bzw. die verbleibende Ölmenge den Motor noch bis zur Landung laufen lässt. Andernfalls würde man eine Sicherheitslandung machen (wenn die elendig lange Wiese in Sichtweite zu verlockend und der nächste Flugplatz zu weit weg ist).

 

[Doppelnik]

Bei einmots könnte es ja die Situation geben, dass einem der Sprit ausgeht und man mit gefeathertem Prop noch zum Flughafen segeln möchte, genau dann könnte dies zum Problem werden.

 

[Doppelnik]

noch etwas zu dem fliehkraftbedingtem Drehmoment und wie das entsteht. Wenn wir den Propeller von vorne in der voll gefetherten Stellung betrachte, tun wir der Einfachheit halber so, als sein das Propelllerblatt unendlich dünn und nur ein Strich. Wir drehen den Propeller der Einfachheit halber so, dass wir uns ein Blatt ansehen, welches senkrecht steht. Ein gedachter Massepunkt am Ende des Blatt mit einem Abstand r zur Drehachse der deutlich größer als Null ist, liegt dann in der Projektion auch auf diesem Strich. Wenn wir den Propeller aus dieser Stellung herausdrehen, wird dich der Massepunkt (wie alle anderen die nicht auf der Blattdreachse liegen auch) in unserer Betrachtung waagerecht zur Seite um den Betrag s. Der Abstand zur Propellerachse ändert sich dadurch von r zu

Abstand2 = (r²+s²)^0,5

weil wir ein rechtwinkliges Dreieck haben zwischen der Propellerdrehachse, der alten Lage des Massepuntes und der neuen Lage des Massepunktes. Durch die Fliehkraft möchte jedes Teilchen so weit nach außen wie es geht, daher möchte das Propellerblatt in Richtung 0° Steigung.

 

[Intrepid]

Bei einmots könnte es ja die Situation geben, dass einem der Sprit ausgeht und man mit gefeathertem Prop noch zum Flughafen segeln möchte, genau dann könnte dies zum Problem werden.

Ich kenne kein einmotoriges Flugzeug, bei dem man den Propeller feathern kann. Bei jedem mehrmotorigen Flugzeug, welches ich kenne, kann man die Propeller feathern. Wenn viel Leistung zur Verfügung steht, gibt es sogar eine Auto-Feather-Funktion.

 

[Doppelnik]

Die AN2 featherd wohl, die hat aber auch Gegengewichte und verstellt ohne Öldruck in Richtung Fethering.

In dem Fall dass der Sprit geht aus bei einem einmotorigen Flugzeug würde man doch sicherlich die Steigung des Propellers auf maximal stellen wollen (auch wenn ein vollständiges Feathering nicht möglich ist)?

Du meinst, bei mehrmotorigen Flugzeugen wäre Feathering bei niedriger Drehzahl nicht mehr möglich?

 

[Intrepid]

Die AN-2 feathert?

 

[Intrepid]

Aus dem Handbuch einer kleinen 2-mot (was da geschrieben steht, ist "Standard" in der allgemeinen Luftfahrt):


Ich finde es interessant, wenn sich Menschen mit Dingen beschäftigen, zu denen sie keinen Zugang haben.

 

[Doppelnik]

ja, hab ich eben irgendwo gelesen.

Kann es sein, dass bei hohen Geschwindigkeiten in Verbindung mit geringer Propellerdrehzahl die arodynamsichen Kräfte ein Moment um die Balttdrehachse verusachen, welches Feathering verhindert?

 

[Doppelnik]

Ich möchte Propeller verstehen und das wir mit auch gelingen. Keine Sorge, der Zugang wird mir nicht verschlossen bleiben...

 

[Intrepid]

Ich habe kein Handbuch der AN-2 mehr greifbar, aber bin das Flugzeug jahrelang geflogen. Da feathert nix.

 

[Doppelnik]

Aus dem Handbuch einer kleinen 2-mot (was da geschrieben steht, ist "Standard" in der allgemeinen Luftfahrt):


Ich finde es interessant, wenn sich Menschen mit Dingen beschäftigen, zu denen sie keinen Zugang haben.

Ah, da kommen wir der Sache näher, es ist kein physikalischer Effekt der das Feathering verhindert, sonder eine mechanische Vorrichtung welche extra dafür eingerichtet wurde, vermutlich um die Startfähigkeit zu erreichen.

 

[Doppelnik]

Ich habe kein Handbuch der AN-2 mehr greifbar, aber bin das Flugzeug jahrelang geflogen. Da feathert nix.

in der Quelle (find ich jetzt gar nicht), stand, dass größere leistungsstärkere Einmotorige meistens so ausgelegt würden, dass sie bei Öldruckabfall in Richtung kleine Steigung (das muss nicht voll Feathering meinen) verstellen, um ein sicheres Ankommen auch über großen Wasserflächen und unwegsamen Gelände zu ermöglichen, während bei kleineren Flugzeugen der Erhalt der maximalen Steigungsfähigkeit im Vordergrund steht. Ich meine es wäre eine An2 gewsen, aber vielleicht hab ich intuitiv bei einem einmotorigen Flugzeug mit Gegengewichten darauf geschlossen.

Die An2 hat anscheinend Gegengewichte, daher vermute ich stark, dass die bei Öldruckausfall in Richtung 0° Steigung verstellt

 

[Intrepid]

Ah, da kommen wir der Sache näher, es ist kein physikalischer Effekt der das Feathering verhindert, sonder eine mechanische Vorrichtung welche extra dafür eingerichtet wurde, vermutlich um die Startfähigkeit zu erreichen.

Freilaufturbinen lassen sich bei gefeathertem Propeller starten (PT6 beispielsweise). Alles andere - vermutlich - nicht. Eine C441 mit Garret-Turbinen feathert - soweit ich das in Erinnerung habe - die Propeller nicht beim Abstellen. Eine King Air hingegen immer.

PC-12 feathern glaube ich beim abstellen. Die haben auch genau so wie Pilatus Porter Umkehrschub. Das wären dann die Ausnahmen bei 1-mots, die feathern können. 1-mots mit Kolbentriebwerk, die feathern können, fällt mir keine ein. Auch die AN-2 kann nicht feathern.

Dass man bei Triebwerksausfall den Propeller auf große Steigung stellt ist tatsächlich eine Überlegung. In der Ausbildung macht man das allerdings nie - weil man auch den Motor nicht mehr abstellt wie es in den 1950er- bis 1990er-Jahren durchaus üblich war. Man lässt ihn auf Leerlauf und stellt den Propeller auf kleine Steigung, um gegebenenfalls durchstarten zu können. Im Sinne einer möglichst langen Gleitflugstrecke kontraproduktiv.

 

[Intrepid]

... in der Quelle (find ich jetzt gar nicht), stand, dass größere leistungsstärkere Einmotorige meistens so ausgelegt würden, dass sie bei Öldruckabfall in Richtung kleine Steigung (das muss nicht voll Feathering meinen) verstellen, um ein sicheres Ankommen auch über großen Wasserflächen und unwegsamen Gelände zu ermöglichen ...

OK, damit sind dann vermutlich militärische Flugzeuge (Skyraider etc.) jenseits der 1.000 PS gemeint. Da mag das sein, da kann ich nichts zu sagen. Gibt es heute so gut wie nicht mehr.

 

[Doppelnik]

Zweimots die nicht automatisch in Feathering gehen, sind mir irgendwie unheimlich, was macht man da, wenn bei einem Triebwerksschaden kein Öldruck mehr da ist, dann hab ich doch fürchterliches Windmilling? Oder greifen dann die Gegengewichte (falls vorhanden) ein und stellen anders als am Boden den Propeller in Richtung kleine Steigung?