Heligeräusche

[Maier]

Hallo liebe Leser.

Wer kann mir sagen, wie das Blubbergeräusch bei einem Heli zustande kommt?
Liegt es daran, dass die Blätter die Luft durchschlagen ? Aber dann müßte doch das Geräusch permanent sein oder ?
Ich meine das Geräusch, welches man hört, wenn ein Heli fliegt. Dieses " Blubberberäusch" bum bum bum bum. Weißt du nicht was ich meine ? Hängt das mit den Rotorblättern zusammen ?

 

[Tacco]

Das für Hubschrauber charakteristische Geräusch (besonders bei der UH-1) entsteht, wenn die Spitzen der Rotorblätter aufgrund der hohen Winkelgeschwindigkeit Schallgeschwindkeit erreichen.


Gruß Tacco

 

[Maier]

Wie muß ich mir das denn jetzt vorstellen. Die äußersten Spitzen der Rotorblätter erreichen Schallgeschwindigkeit ? Aber doch bestimmt nur in Flugrichtung oder ?
Aber wäre das Geräusch nicht schneller, da die Rotorblätter sich doch immens schnell drehen ?

 

[F4PhantomFan]

Exakt !! Und das tritt hauptsählich (fast nur) bei den Hubis mit 2 Rotorblättern auf, da sich dabei der Rotor schnelle drhen muss und somit die Schallmauer durchbricht !

Deswegen benutzen die Amis auch derzeit bei ihren neuen kampfhubis mehrer Rotorblätter weil sie sich langsamer drehen und somit die Schall mauer nich durchschlagen müssen um auf eine bestimmte GEschwindigkeit zu kommen und sie somi leeeeiser sind !!

 

[Maier]

Wenn man das so sieht, dann müßten die Helis ( 2 rotorig) ja beim Hovern ganau so leise sein, da keine Vorwärtsbewegung vorhanden ist. Und wenn das Geräusch immer noch da ist, dann müßte es ja auch permanent sein, da ja in jeder Richtung die Rotorblätter dieselbe Geschwindigkeit haben oder ?
Wenn ich was falsch habe, dann sage es mir bitte.

 

[F4PhantomFan]

Ich bin jetzt nich einerder Hubifreaks im Forum, aber soweit ich weiß tritt das Geräusch besonders bei der kollektiven Rotorblattverstellung auf; Vorwärts- und Rückwärtsflug !

 

[Kfir]

Hmm, ich weiss nicht aber ich würde sagen sobald es eine Blattverstellung gibt (nicht kollektiv!) tritt doch dieses Geräusch auf. Bin mir grade aber nicht so sicher.

 

[F4PhantomFan]

Also fest steht dass dieses Geräusch immer dann auftritt wenn ein Rotor die Schallmauer durchbricht ! Und dies kommteben häufiger bei der Rotorblattverstellung vor ! Ob das jetz speziell bei der kollektiven auftritt und warum das so ist ..........?? Keine Ahnung ! Naja, vielleicht schaltet sich ma ein Hubifreak ein !

 

[Guest]

...na die Verwendung von mehreren anstatt 2 Rotorblättern kommt wohl eher von der besseren Lastverteilung würd ich mal behaupten?
Die typische Geräuschentwicklung eines Helis kommt doch sowieso hauptsächlich vom Heckrotor bzw. einer Mischung aus Heck und Hauptrotor, vergleicht mal einen EC 135 mit seinem Feneston mit irgend was anderem, dann hört ihr denn Unterschied.


Wie das mit der Schallmauer ist, kann ja mal einer ausrechnen. Rotordurchmesser und Drehzahl beim Huey müsste ja bekannt sein (F-40-Heft) und dann ein bisschen Mathematik....

 

[F4PhantomFan]

Naja, also bei den Amis war der Hauptgrund für die Wahl mehrerer Rotorblätter der geringere Lärmpegel ! Jedenfalls bei den Kamphunschraubern (Comanche,..) war das wohl so !!




.......... na dann rechne mal vor, ich hatte ne 4 in Mathe !!:D

 

[Maier]

Also so wie ich das jetzt sehe, werden wir uns hier auch nicht einig. Wer könnte das denn wissen oder wo kann man sich so was nachlesen. Vielleicht ist das ja relevant für Bückeburg ?!. Da gehts nächsten Montag hin.

 

[Guest]

Also hier mal die Aussage eines HeliMechanikers

Geknatter:
Aerodynamik, die Rotorblätter treffen genau in die wieder
zusammentreffende und dadurch unter Geschwindigkeit und Druck stehende Strömung des jeweils anderen Rotorblattes!

Anzahl der Rotorblätter:
Aerodynamik, z.B. Gewicht (Masse), problematische Blattspitzengeschwindigkeiten, Unwucht (Verschleiß Mastlager), Geräuschpegel usw. usw.

 

[Peter]

Ach jetzt wird mir klar warum Andreas per Mail solche Dinge fragt :D

Das würde ich gerne einmal sehen das die Rotorblätter der Huey die Schallmauer durchbrechen, nur die Besatzung täte mir leid!

@Tacco und F4PantomFan, wo habt Ihr diese Informationen her

Ach so, Nachtrag, die Geräusche sind natürlich auch von der Blattwinkeleinstellung abhängig, je größer der Winkel desto höher auch die Strömungsgeschwindigkeit am Blatt!!

Daduch erhöht sich auch der "Knalleffekt", dieser kann aber unter bestimmten Bedingungen auch beim Hovern oder dem langsamen Vorwärtsflug auftreten.

Ebenso können die Geräusche auch bei Dreiblattrotoren auftreten, allerdings sehr selten.

 

[Tacco]

@ Peter

Ich glaube, daß ich habe mich hier unklar ausgedrückt.

Nicht die Rotorblätter durchbrechen die Schallmauer! An den Spitzen der Rotorblätter können Luft-Strömungen entstehen, die Schallgeschwindigkeit erreichen. Als Beleg füge ich ein Zitat aus "aviation today" an.

Meine Information basiert allerdings auf vielen Unterrichtsstunden in denen ich versucht habe, in die Mysterien der Hubschrauber- Aerodynamik einzudringen.

Zitat:
The major contributor to the effective perceived noise level is the main rotor, principally caused by blade-vortex interaction (BVI). At high speeds, a shock wave builds up around the rotor tips as they approach the speed of sound. Each blade creates a vortex, which trails behind the tip. As the following blade enters the vortex of the preceding blade, it makes the sharp popping sound we have come to identify with the helicopter.
Zitat Ende

Gruß Tacco

 

[Kiowa]

Man hört es auch dann gut, wenn zB. eine AB212 auf dich zukommt und kurz vor dem Aufsetzen ist bzw. kurz vor dir abdreht, in großer Höhe merkt man es eigentlich nicht so.

 

[Peter]

Also das was Tacco nun erläutert kommt der Sache schon näher, allerdings erreichen diese "Schockwellen" auch nicht Schallgeschwindigkeit!

Es ist Aerodynamisch nicht möglich das die "gegen" die Flugrichtung drehenden Rotorblätter Schallgeschwindigkeit erreichen, dadurch würde die Strömung am gesamten Rotorkreis gesehen in ein "dramatisches" Ungleichgewicht mit sehr unangenehmen folgen kommen. Mal ganz davon abgesehen was die Blätter und der Rotormast dazu sagen würden!!!!

 

[Kfir]

Hmm, also ich möchte den Experten hier nicht dazwischen reden aber ich hab das schon so in Erinnerung das die Rotorblätter selbst in bestimmten Positionen die Schallmauer durchbrechen, allerdings wohl nur beim Vorwärtsflug und eben ab bestimmter Fluggeschwindigkeit...
War mal ein bericht in der Flug Revue drin, im Technik Teil, ich mein da stand das so in etwa drin.

Nachtrag:
also so eine Mischung aus Taccos und Peters Erklärungen wird es wohl sein:
Im Schwebeflug (also kein Vortrieb) verhalten sich die Blätter am Rotor ja alle gleich, ob sie dann die Schallmauer durchbrechen oder nicht hängt wohl ganz simpel gesagt von Pitch und Drehzahl ab-in gewissem Maß vielleicht auch vom Wind ;)...beim Vorwärts (und auch Rückwärts-) Flug verhällt es sich wohl so wie ich oben geschrieben habe, nur an dem einseitigen Durchbrechen bleibe ich auch immer hängen...

 

[gonogo101]

Wenn ich bei den zahlreichen Unterrichtsstunden zum Thema Aerodynamik von Hubschraubern richtig aufgepasst habe, darf ein Rotorblatt zu keiner Zeit in den Überschallbereich gelangen, da die veränderten Strömungsverhältnisse im Überschallbereich umgehend zur Zerstörung Desselben führen werden.

Deswegen ist der Durchmesser eines Rotorkreises abhängig von der Drehzahl und umgekehrt. Damit sind die max. Vorwärtsgeschwindigkeit des Hubschraubers und die Autorotationsdrehzahl ebenfalls begrenzt.

Das Plopp-Geräusch ist abhängig vom Einstellwinkel des Blattes und nimmt zu, je größer dieser ist. Je nach Anzahl, Profil, Material, Gewicht und Größe der Blätter können die Geräusche mehr oder minder stark ausgeprägt sein.

B.

 

[ColibriEC120]

Nun möchte ich auch mal meinen Senf dazugeben:
Die Rotorspitzen laufen annähernd mit Schallgeschwindigkeit um. Bei Schallgeschwindigkeit würde es ja dank Aerodynamischer Verhältnisse zum Strömungsabriss kommen. An den Enden der Rotorblätter kommt es zu einer Wirbelbildung, diese Wirbel haben nun Schallgeschwindigkeit und sind Hauptursache des "Plopp"-Geräusches. Bei vergrößertem Anstellwinkel nimmt dies zu, da sich die Anzahl der Wirbel vergrößert. Bei den Ami-Helis sind diese Geräusche nicht mehr so laut, weil die so genannte "Wingtips" (siehe Bild) haben (bei den neueren Mustern und beim AH 64 glaub ich auch schon, zumindest nach hinten abgewinkelte Blätter). Bell hat auch mal solch ein Blatt entwickelt: das BERP Blatt. Dabei wird die Strömgeschwindigkeit an der Blattspitze gesenkt, weil der Auftrieb erhöht wird und das Blatt nicht mehr so schnell laufen muss, womit es auch nicht mehr zu Schallgeschwindigkeit kommen kann.
Beim Heckrotor zum Beispiel: Der Konventionelle Heckrotor wie bei der BK117 oder der Bo 105 (sind ja beides die gleichen) treten an den Blattspitzen ebenso hohe Luftströmgeschwindigkeiten auf. Bei beiden Mustern wird 60% des Lärmes nur durch den Heckrotor verursacht. Die EC 120 oder 135 haben mit ihrem Fenestron keine solche Lärmentwicklung, da die Blattspitzenwirbel, aufgrund der Ummantelung nicht auftreten.
Bei der Bell ist es auch mit so krass, da diese sehr breite und stabile Rotorblätter hat. Beim Jetranger beispielsweise tritt es ebenso auf. Stellt man die Blätter einer EC 120(drei Rotorblätter) oder eines anderen Helis in die Luft (bei Kurvenflug oder Bremsmanöver) so hört man das Geräusch ebenso.

Zur Begrenzung der Vorwärtsgeschwindigkeit:

Der Hubschrauber ist eben durch die Grenzschichtablösung auf der Seite des Rücklaufenden Rotorblattes in seiner Vorwärtsgeschwindigkeit begrenzt. Das heißt: Bei dem nach vorne laufendem Blatt addiert sich die Vorwärtsgeschwindigkeit zur Umlaufgeschwindigkeit, beim Rücklaufenden wird sie subtrahiert. Ist das Rotorblatt vorne oder hinten, so stellt sich ein neutrales Auftriebsgleichgewicht ein. Wird die Geschwindigkeit nun immer größer, erzeugt das vorlaufende Blatt maximalen Auftrieb, das Rücklaufende keinen Auftrieb. Es stellt sich auf der rücklaufenden Seite ein Strömungsabriss ein. Dieser wirkt sich, aufgrund der Kreiseltheorie erst 90° später aus, der Hubschrauber stellt sich auf. Den Geschwindigkeitsrekord für Helikopter hält der Westland "Lynx" mit etwas über 400 km/h.

Hoffe das meine Ausführungen etwas gebracht haben... ;)

Gruß Franz alias ColibriEC120

 

[gonogo101]

Hoffe das meine Ausführungen etwas gebracht haben... ;)

Gruß Franz alias ColibriEC120

Aus Verwirrung nicht viel. Die höchsten Strömungsgeschwindigkeiten entstehen doch am vorlaufenden Blatt, dort wo sich Drehgeschwindigkeit und Vorwärtsgeschwindigkeit addieren. Dadurch sind Vmax. und Rotordrehzahl/Rotordurchmesser physikalische Grenzen gesetzt. Je konventioneller das Blattprofil, desto Plopp. BERP-Blätter (wie bei Lynx, NH90, Merlin und Co.) machen weniger Plopp. Annähernd Schallgeschwindigkeit halte ich auch für unzutreffend, denn ich muß doch sicherstellen, daß ich unter allen Umständen unter Schallgeschwindigkeit bleibe. Deswegen bleiben die Strömungsverhältnisse an der Blattspitze im Normalbetrieb deutlich unter Schallgeschwindigkeit. Kritisch kann es bei Autorotation werden, wenn ich die Drehzahl des Hauptrotors nicht im Auge behalte.

B.