Heckrotor bei der CH-53E

Diskutiere Heckrotor bei der CH-53E im Hubschrauberforum Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo allerseits, ich habe da mal eine technische Frage: Bei der CH-53E / MH-53E ist die Heckrotorintegration anders gelöst als bei den...

Moderatoren: gothic75
  1. #1 Dauphin1, 23.05.2006
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    Hallo allerseits,

    ich habe da mal eine technische Frage: Bei der CH-53E / MH-53E ist die Heckrotorintegration anders gelöst als bei den kleineren CH-53. Seine Drehachse ist gegenüber der Horizontalen gekippt. Eine englische Beschreibung aus dem Netz (http://www.history.navy.mil/planes/ch53.htm):
    "In addition to the engine and rotor changes and generally increased size, the most obvious change was in the tail configuration: a low-mounted symmetrical horizontal tail was surmounted by a larger vertical tail and tail rotor tilted from the vertical so that the tail rotor provided some lift in hover while counteracting the main rotor torque."

    Meine Frage jetzt: Welchen Sinn hat das wirklich? Der zusätzliche Auftrieb kann m.E. nicht der einzige Grund sein für diese Änderung, oder?

    Vielleicht kennt ja einer von Euch eine gute Erklärung.

    Bernd
     
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  3. #2 Majestic222, 23.05.2006
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    Ich weiß das der leicht geneigte Heckrotor im damaligen Comache-Programm zusätzlich zum erhöhtem Auftrieb auch die radarsignatur begünstigen sollte.
     
  4. #3 DennisL, 23.05.2006
    Zuletzt bearbeitet: 23.05.2006
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    Hallo,

    so ganz falsch ist das hier:
    nicht. Der Grund liegt aber in der Entstehungsgeschichte der "E" (S-80). Die drei Triebwerke und das siebenblättrige Rotorsystem mit den 'Erweiterungsstücken' an den Blattwurzeln stammt in seiner Idee und ersten Ausführung aus dem S-64B Programm (ein weiterentwickelter Skycrane, nicht verwechseln mit der CH-54B). Hier steht der Heckrotor noch senkrecht. Dieses System wurde nach dem Scheitern der S-64B für eine verbesserte CH-53 übernommen und um verbesserte Rotorblätter (die IRBs) ergänzt. Diese wurde zur CH-53E (eigentlich ein fast neuer Hubschrauber, das festhalten an der 53 liegt wohl daran, das zu dieser Zeit das HLH-Programm [XCH-62] der Army lief, und sich eine Weiterentwicklung besser für den Haushalt verkaufen ließ als zwei ähnlich abzielende Neubauten; Sikorsky nennt die dreimotorigen CH-53 aber konsequent S-80, die zweimotorigen S-65).
    Also setzte man nun das vergrößerte Dynamische System auf die CH-53 Zelle. Aufgrund des größeren Rotordurchmessers mußte der Heckausleger länger werden. Deshalb und wegen des Triebwerks hinter dem Hauptgetriebe wanderte der Schwerpunkt nach hinten. Somit lagen Schwerpunkt und Angriffspunkt des Auftriebs nicht mehr zusammen. Abhilfe durch verlängern des Rumpfes (wie bei S-64B geplant) und damit 'Vorholen' des Schwerpunkts ging nicht, da die S-80 dann nicht mehr in die Aufzüge und Hangars der Trägerschiffe gepaßt hätte. Also machte man diesen Trick und kippte den Heckrotor. Somit erhielt man hinten Auftrieb und das Momentengleichgewicht war wieder hergestellt.
    Daher wirkt die "E" bis heute immer noch so, als sei sie vorne zu kurz gekommen und der nutzbare Laderaum ist nicht größer als bei der S-65 (also z.B. CH-53D/G). (daher sind auch Diskussionen, ob die Bw die "G" durch "E" ersetzen hätte sollen, müßig). Aber das USMC hängt eh alles unten dran...

    Das
    hatten nur die ersten Prototypen, es wurde bald durch die bekannte abgewinkelte Flosse ersetzt.

    Hoffe geholfen zu haben.

    Dennis

    P.S. Für weitere Info zur Geschichte der CH: Vertiflite Spring 2002
     
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  5. #4 DennisL, 24.05.2006
    DennisL

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    Hallo Sealauncher,

    prinzipiell gebe ich Dir bei Deiner Argumentation und bei der von Dir beschriebenen Rollmomentenkompensation recht.

    Im speziellen Fall der S-80 ist nach meinen Erkenntnissen allerdings tatsächlich der von mir genannte Grund (zumindest hauptsächlich) verantwortlich. Sikorsky hatte auch bereits ein Windkanalmodell mit einem um 60inch (ca. 1,50m) gestreckten Vorderrumpf in der Erprobung. Diese Modifikation wurde dann aus obengenannten Gründen (und wegen der Gefahr, die Blätter könnten im Extremfall den Vorderrumpf treffen) wieder verworfen.

    Die Position des Hauptrotors (etwa LSta 336/HSta 257) ist im Vergleich zur S-65 unverändert, der Vorderrumpf ebenso nahezu, alles an Zusatzgewicht kam hinter dem Hauptgetriebe zum Einbau. Und bei S-65 paßt der Schwerpunktsbereich ohne abgewinkelten Heckrotor.

    Wenn jemand weitere Erkenntnisse zu dem Thema hat, ich wäre sehr interessiert und lasse mich gerne überzeugen.

    Dennis
     
  6. #5 Dauphin1, 24.05.2006
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    Vielen Dank für die Erklärungen! Sie sind wesentlich zufriedenstellender als die von mir oben geschilderte.
    Wahrscheinlich liegt die Wahrheit irgendwo zwischen beiden Erklärungen.

    Grüße,

    Bernd
     
  7. #6 Helihunter, 25.05.2006
    Helihunter

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    Hallo,

    ja, interessantes Thema!:TOP:
    Die "Lösung" von DennisL kannte ich bisher auch nicht. Klingt aber sehr plausibel.
    Die "Lösung" von Sealauncher kommt noch hinzu. Ist sicher eine Kombination zwischen beiden.
    Hier mal zwei 3 Seitenansichten:
    CH-53e
    SH-60b
    Jetzt kommt das Thema Zug- und Druckpropeller dazu und auf welcher Seite ich ihn anbaue.
    Der Heckrotor von CH-53e und SH-60b ist im "Grunde" der Gleiche. Er erzeugt Schub nach Links und durch seine Schrägstellung nach oben.
    Ob ich den Heckrotor nach Links oder Rechts kippe spielt für die Höhe keine Rolle. Nur die Kräfte verschieben sich von Auftrieb zu Abtrieb...

    Grüsse, Helihunter
     
  8. #7 Hirsch, 29.05.2006
    Zuletzt bearbeitet: 29.05.2006
    Hirsch

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    Um mich formlos den Vorrednern (Schreibern) anzuschließen: die Wahrheit wird sich aus den beiden geäußerten Grundideen zusammen setzen.
    DennisL' Begründung fand ich wirklich gut, denn offensichtlich hatte man sich ab diesen Zeitpunkten auch mehr mit solchen "künstlichen" Methoden des Heckauftriebs beschäftigt. Der Spielraum für die Schwerpunktlage des Hubschraubers wächst damit (zumindest bei der Konstruktion der Zelle) stark an; normalerweise gibt es ganz enge räumliche Grenzen, in denen der Schwerpunkt (zumeist in der Verlängerung der Tragschraubenachse) liegen muss. Auch bei anderen Hubschraubern findet man einen stark geneigten Heckrotor.
    Die von Sealauncher aufgeführte Begründung zählt wohl als "klassische" Begründung. Allerdings musste man auch schon bei diesen Konstruktionen Kompromisse finden: eigentlich soll der Heckrotor das Drehmoment der Tragschraube ohne weitere Probleme ausgleichen, so gesehen wäre dessen Anordnung in der Ebene der Tragschraube sinnvoll - also ziemlich hoch, um es mal lax auchzudrücken. Andererseits liegt der Schwerpunkt des Hubschraubers deutlich unter der Ebene der Tragschraube. Der Schub des Heckrotors bringt also zusätzlich zum Ausgleich des Rückdrehmoments der Tragschraube ein Kippmoment um die Längsachse (nach links oder rechts, je nach Drehrichtung des Hauptrotors). Diese Kippmomente schwanken stark mit dem Flugzustand, denn im Horizontalflug, wenn die Tragschraube auf beiden Seiten unterschiedlichen Auftrieb liefert, neigt sich die Tragschraube und der Hubschrauber nach links/ rechts - und der Heckrotor wird gleichfalls mit gedreht und produziert ein zusätzliches Moment um die Längsachse.
    Der Heckrotor selbst trägt so zu einen Gesamtauftrieb des Hubschraubers bei (in sehr kleinem Verhältnis zum Schub der Tragschraube) und verursacht, da er über der Schwerpunktebene liegt, ein seitliches Neigen der Maschine. Das würde das Bestreben erklären, den Heckrotor in die Ebene des Schwerpunktes zu legen. In der Praxis liegt er zwischen Schwerpunkt- und Tragschraubenebene, damit muss man eben den Kompromiss zwischen beiden gesteckten Zielen finden.
    Ich denke, den Ausschlag für die extreme Neigung des Heckrotors hat wirklich das erforderliche Anheben des Hecks schon in der Standschwebe geführt, infolge des weit hinten liegenden Schwerpunkts. Im Flug kann man zumindest teilweise eine Kraft am Heckträger (und damit heckhebendes Moment) durch Anstellen des horizontalen Stabilisators erreichen.

    Im Anhang eine Grafik der Kräfte in der Standschwebe (bitte umdenken: es ist Mi-8-bezogen, deren Rotor-Drehrichtung genau anders herum ist). Man sieht die Auswrkung des Heckschraubenschubes auf das Gleichgewicht. Es fließen auch die (im erdfesten System) vertikalen Komponenten des Heckschraubenschubes ein, man erkennt das Entstehen des Kippmomentes. Letzen Endes hat der Hubschrauber nur deswegen eine Schräglage in der Standschwebe! Bei manchen Hubschraubern wird dem allerdings schon konstruktiv durch eine Rechts/Linksneigung der Tragschraubenachse beim Einbau vorgebeugt, damit sitzt wenigstens der Rumpf in der Standschwebe "gerade".
     

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  9. Ashley

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    Ist für die CH-53 eigentlich schon ein Nachfolger in Sicht?
     
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  11. #9 Karaya_1, 07.06.2006
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    Die Amerikaner entwickeln die CH-53K als Nachfolger, bei Eurocopter gibt es die Studie HTH (Heavy Transport Helicopter) als Nachfolger für die BW und für den Export. Es wird aber auch die Möglichkeit untersucht, mit Sikorsky zusammenzuarbeiten und eine spezielle Variante des 53K für den deutschen Bedarf zu entwickeln.
     
  12. #10 flieger28, 11.09.2006
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    HTH, das ist dann wohl der hier, oder?
     

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