Heligeräusche

Diskutiere Heligeräusche im Hubschrauberforum Forum im Bereich Luftfahrzeuge; die Ablösung der Grenzschicht oder der Strömungsabriss sind doch prinzipiell das gleiche: Es bilden sich von hinten nach vorne am Profil Wirbel...

Moderatoren: gothic75
  1. #21 ColibriEC120, 13.02.2007
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    die Ablösung der Grenzschicht oder der Strömungsabriss sind doch prinzipiell das gleiche: Es bilden sich von hinten nach vorne am Profil Wirbel und irgendwann wird aus der laminaren am Flügel oder Profil anliegenden Strömung eine trubulente wo kein Auftrieb mehr erzeugt wird. das dürfte wohl klar sein!

    Mehr Geschwindigkeit heißt nach dem Gesetz von Bernoulli schnellere Strömung was zu höherem Auftrieb sorgt, da der statische Druck am Profil bei schnellerer Strömung abnimmt. Damit auch andersrum->geringere Strömungsgeschwindigkeit, wenig Auftrieb. Also, beim rücklauenden Blatt hast du die Umlaufgeschwindigkeit minus die Vorwärtsgeschwindigkeit. D.h. läuft das Blatt meinetwegen mit 750 km/h um und der Heli fliegt 200 vorwärts, dann heißt das effektive Anströmgeschwindigkeit 550 km/h! D.h. bei gleichbleibendem Blattanstellwinkel reißt die Strömung aufgrund er verminderten Anströmgeschwindigkeit, durch die immer größer werdende Vorwärtsgeschwindigkeit, ab und es kommt zu oben genannten Ereignissen.

    Wie wäre es denn deiner Meinung nach?

    P.S.: Entnommen aus Lehrbüchern, also kannst du mir schon glauben, das es stimmt...;)
     
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  3. #22 Medevac71, 13.02.2007
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    wobei wir jetzt nicht den Auftrieb alleine mit Bernoulli erklären können.
    nach Bernoulli allein könnten Flugzeuge zB nicht auf dem Rücken fliegen.

    Wollt ich nur eben so reinwerfen ;)
     
  4. #23 ColibriEC120, 13.02.2007
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    Und warum nich? ein Flugzeug, dass auf dem Rücken fliegt, muss die Flügelebene so kippen damit oben mehr strömt als unten, damit wieder Bernoulli herrschen kann, warum haben sonst die Kunstflugmaschinen ein fast symmetrisches Profil? Das kann ich mir wie du sagst nicht vorstellen...Also da wirkt Bernoulli genauso, nur nicht so offensichtlich!
    Würde er nicht wirken, wäre kein Rückenflug möglich! Aerodynamik!

    Gruß Franz
     
  5. #24 Medevac71, 14.02.2007
    Zuletzt bearbeitet: 14.02.2007
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    Luftteilchen A und B werden am Anströmpunkt nach unten und nach oben gelenkt. Nach Bernoulli treffen die beiden am Blattende wieder zusammen.
    Dies ist allerdings nicht der Fall, da die Luft (so wie es bernoulli erklärt) über dem Flügel nicht (viel) "dünner" ist.


    Natürlich wirkt Bernoulli, allerdings ist Bernoulli nur ein ganz kleiner Teil der Auftriebstheorie geworden.
    Bernoulli ist schon richtig, aber halt nicht alles, und eher zweitrangig im Kontext.

    Es geht primär um den Luftstrom der hinter dem Flügel nach unten gelenkt wird, den beschreibt Bernoulli aber nicht, bzw lässt ihn aus.

    ;) Grüße
     
  6. Hirsch

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    Das wird wohl daran liegen, dass sich Meister Bernoulli auch nicht mit dem Flügel(...) beschäftigte, sondern generell die Verhältnisse in Strömungen untersuchte und die uns allen bekannte Darstellung des in der Mitte verjüngten Gefäßes "generierte", wo man prima Ableitungen über Geschwindigkeiten, statische/dynamische Drücke, Massendurchsätze usw. treffen kann. So können die Aussagen von Bernoulli zwar am Flügel anzutreffen sein, sind jedoch nicht erschöpfend zur Beschreibung geeignet.
    Die Ablenkung des Luftstromes nach Passieren der Flügelhinterkante nach unten habe ich seinerzeit als "induzierten Nachstrom" kennen gelernt, bzw. seine Geschwindigkeit in Kurzform als "induzierte Geschwindigkeit" bezeichnet. Und die spielt eine gehörige Rolle bei der Auftriebserzeugung, da sie eben die idealerweise geradlinigen Strömungen (wenn man nur den Strom vor und hinter dem Blatt in seinem bezugssystem betrachtet) stört. Das Ablenken des Luftstromes nach unten geschieht durch die Anstellung des Flügels/ Blattes, die Luft weicht eben auf Grund ihrer Konsistenz nach unten aus. Sie ist halt nicht so "starr" wie Wasser, Öl oder Stahlbarren. Ideal wäre, wenn sich die Luft gar nicht nach unten bewegen würde, sondern sich nur der Flügel in ihr nach oben hebt, alles andere sind schon Verluste.
     
    radist gefällt das.
  7. #26 Acanthurus, 15.02.2007
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    na ja die Betrachtung mit dem Nachstrom/induzierter Geschwindigkeit funktioniert in Wasser und Öl genauso... nur mit Stahl wird´s eng, zumindest unterhalb der Schmelztemperatur.

    Die oftmals in Erklärungen verwendete Kompressibilität der Luft spielt bei der Betrachtung der Auftriebsentstehung so gut wie GAR KEINE Rolle.
    Eine umfassende ERklärung für den Auftrieb ist imho nicht möglich, ohne Begriffe wie Zirkulation, Kutta-Bedingung, Impulssatz, Bernoulli, Nachlauf etc. geeignet zu kombinieren. Natürlich gibt es vereinfachte Erklärungsversuche, aber diese lassen sich meist mit einem schlau gewählten Grenzfall aushebeln.


    Nochmal zur Lärmentstehung beim Hubschrauber: es gibt mehrere Lärmmechanismen, welche ich mal kurz umreissen will:

    -HSI-Lärm. HSI steht für High-Speed Impulsive Noise
    Dieser Lärm entsteht dadurch, dass im bereich der Blattspitze in lokalen Bereichen die Schallgeschwindigkeit überschritten wird. Das bedeutet NICHT, wie man so oft fälschlicherweise liesst, dass die Blattspitze überschallschnell ist. Schon unterhalb der Schallgeschwindigkeit bewirkt die Verdrängung und der Anstellwinkel des Profils eine Beschleunigung der Strömung über die Anströmgeschwindigkeit hinaus. Bereits bei Anströmmachtahlen um 0.7 treten deshalb lokale Überschallgebiete auf. Diese werden i.d.R. durch einen sog. verdichtungsstoss abgeschlossen, welcher einen starken Drucksprung bewirkt. Da dieser Drucksprung aufgrund des drehenden Rotorblattes nicht raumfest ist erzeugt er ein sehr starkes Wechselfeld des Druckes, m.a.W SCHALL. Diese Lärmquelle kennt man v.A. von Hubschraubern im schnellen Reiseflug... das typische UH-1D-Knattern ist HSI-Lärm.

    -BVI-Lärm. BVI heisst Blade-Vortex-Interaction, also Blatt-Wirbel-Interaktion. Er entsteht, wenn das Rotorblatt auf seinem Umlauf einem Blattspitzenwirbel eines vorangegangenen Blattes begegnet.
    Die Begegnung bewirkt eine kurzfristige Änderung des Anströmzustandes am Blatt, was wiederum ein Druckwechselfeld erzeugt - Schall.
    Da die Wirbel im Reiseflug normalerweise schräg nach unten abschwimmen, tritt BVI in "Sondersituationen" verstärkt auf, z.B. beim Sinkflug. Das hängt sehr stark von Sinkrate und Vorwärtsgeschwindigkeit ab, es gibt besonders ungünstige Fälle wo Blattspitzenwirbelachse und Rotorblatt einigermassen parallel verlaufen, und dann wird die Druckstörung besonders intensiv.
    Auch der Lärm, der oftmals als "Schlaggeräusch" bezeichnet wird, besonders bei Manövern auftretend, ist eine Form von BVI-Lärm, der dadurch entsteht, dass z.B. beim Ziehen in Kurven die Blattspitzenebene nach hiten geneigt wird und damit die abschwimmenden Wirbel erreicht werden.


    -Turbulenzlärm

    Die Strömung über ein Profil wird normalerweise beim Überströmen der Hinterkante eine turbulente Strömung sein. Diese sind gekennzeichnet durch statistische Geschwindigkeitsschwankungen. Diese interagieren mit der Hinterkante (oder beim Fenestron mit dem Strömungskanal) und erzeugen ein Druckwechselfeld mit breitem Spektrum, welches wir als Rauschen wahrnehmen. Für Hubschrauber nicht unbedingt eine dominante Lärmquelle, mit Ausnahme von Fenestron.Hubschraubern.


    -Lärmquelle Ablöseblase

    In manchen Situationen können am Profil laminare Ablöseblasen mit anschliessendem turbulenten Wiederanlegen entstehen. Ursachen dafür liegen a) in der Profilaerodynamik (Druckanstieg etc..) und b) in der sog. stossinduzierten Ablösung. Der im HSI-Abschnitt erläuterte Verdichtungsstoß bewirkt einen Druckanstieg, den die Grenzschicht nicht überwinden kann, es folgt eine Ablösung mit turbulentem Wiederanlegen. Leiderleider sind laminare Ablöseblasen in ihrer Ausdehnung nicht stabil, sie haben eine charakteristische Eigenfrequenz, mit der sie schwingen. Das ist hörbar. Leicht zu beobachten ist der Ablöseblasenlärm z.B. bei einem stehenden Jetranger mit runtergenommenem Pitch, man hört ein charakteristisches "zwitschern".


    --Burble Noise" ist der Lärm der entsteht, wenn der Heckrotor die Wirbelschleppe des hauptrotors durchschneidet. Der Name ist sehr bildlich, es ist das dumpfe blubbernde Geräusch, sehr stark richtungsabhängig, welches man von manchen Hubschraubern im Reiseflug kennt.

    -Teilungsgeräusch beim Fenestron entsteht durch das periodische Aufeinandertreffen der Nachlaufströmungen von Fenestronblättern und Leitschaufeln. Dem wird heutzutage durch mehrere Maßnahmen entgegengewirkt: Schrägstellen der Leitschaufeln, ungleichmässige Teilung der Fenestronblätter, unterschiedliche Anzahl von Leitschaufeln und Blättern (kleinstes gemeinsames Vielfaches möglichst groß wählen)


    Das ganze natürlich ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

    Gruß

    A.P.
     
  8. #27 gonogo101, 15.02.2007
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    Das mit dem rücklaufenden Blatt hab ich noch nicht verstanden. Wieso reißt da die Strömung ab, wenn der Anstellwinkel gleich bleibt? Heißt das, die Strömung am vorlaufenden Blatt reißt auch ab, wenn der Heli 200 Sachen langsamer fliegt?
    Ist das nicht ein wenig theoretisch? Und warum erzeugt eine turbulente Strömung keinen Auftrieb?
    Nach allem, was ich da bisher gelesen habe, gibt es viele Gründe, warum ein Hubschrauber Geräusche macht. Ich füge noch einen einfachen hinzu. Die Triebwerke lärmen je nach Bauart verschieden stark. Woran das jetzt aber wieder liegt, sollten die Hobby-Ingenieure hier im Forum klären.

    :p

    B.
     
  9. #28 ColibriEC120, 16.02.2007
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    Auftriebsverhältnis am Blatt:
    Die Luftströmung mit der Geschwindigkeit v trifft auf das Profil. Dabei muss die Luft oberhalb einen längeren Weg zurücklegen, als auf der Unterseite. Nach Bernoulli ergibt sich somit auf der Oberseite ein Unterdruck (vgl. Venturi-Rohr). Dieser liefert 2/3 des Auftriebs. Den Auftrieb kann man nun durch eine höhere Anströmgeschwindigkeit erhöhen, wodurch die Luft noch schnell über die Oberseite strömen muss um wieder ausgleichend auf die untere zu wirken.
    Ähnliches passiert auch, wenn man das Profil anstellt: Der Weg wird für die Luft auf der Oberseite länger, die Luft muss schneller strömen -> mehr Auftrieb, und die Luft die unten gegen das Profil strömt hilft auch noch dazu, aber nur zu 1/3, der Hauptauftrieb wird immer durch den Sog auf der Oberseite erzeugt.
    Da aber Luft auch ein Medium einer gewissen Zähigkeit oder Trägheit ist, sind ihr auch Grenzen in der Ausgleichsströmung gesetzt, d.h. sie kann nicht immer schneller werden. Ist der Anstellwinkel zu stark, löst sich die so genannte Grenzschicht (Übergangsschicht zwischen Profiloberfläche und Luft) ab. Sie bildet Wirbel, weil die Luftströmung aufgrund des zu hohen Anstellwinkels fast schon gebremst wird, das Profil nun quasi als Windschot arbeitet. Diese Wirbel sind turbulent, liegen also nicht am Flügel an, bremsen die Strömung: es wird kein Auftrieb mehr erzeugt. Wenn du dir Flugzeuge im Winter anschaust, müssen die ihre Tragflächen immer eisfrei halten, da kleinste unebenheiten, genau diese laminare Luftströmung stören, und somit das Flugzeug in der Startphase nicht abheben könnte. (In großen Höhen ist die Luft dann so trocken, dass sich kein Eis mehr bilden kann, das nur am Rande). Ebenso ist es wichtig, dass das profil sauber ist. Beim Heckrotor kann man beispielsweise bis zu fünf Prozent mehr Leistung erhalten, wenn man die Blätter poliert, weil dadurch die Wirbel nicht so häufig sind und maximale Wirkung erreicht werden kann. Ein anderes Beispiel aus der Autoindustrie:
    windkanaltests, damit die bremsenden WIRBEL vermieden werden können und das Auto so Stromlinienförmig wie möglich ist.

    Da wir nun die Strömungsverhältnisse am Blatt kennen, können wir nochmal auf die Sache mit dem Strömungsabriss beim rücklaufenden Blatt zurückkommen:
    Die Rotorebene dreht mit einer gewissen Geschwindigkeit, nehmen wir mal 750 km/h als ausgangswert an. Im Schwebeflug liegt nun diese Geschwindigkeit an jedem Blatt zu jedem Zeitpunkt an. Das heißt, die effektive Anströmgeschwindigkeit beträgt 750km/h. Der Auftrieb ist überall, an jedem Blatt gleich.
    Beim Vorwärtsflug kommt zusätzlich zur Umdrehungsgeschwindigkeit beim vorlaufenden Blatt noch die Vorwärtsgeschwindigkeit, sagen wir mal 200 km/h, dazu. Daraus folgt: effektive Anströmgeschwindigkeit 950km/h.
    Die Luft strömt schneller, was, wie wir oben gesehen haben, zu einer Erhöhung des Auftriebs führt.
    Beim rücklaufenden Blatt wird die Vorwärtsgeschwindigkeit abgezogen, da sich das Blatt ja gegen die Flugrichtung mitdreht, d.h. effektive Anströmgeschwindigkeit 550km/h. Daraus folgt, geringerer Auftrieb.
    Noch kann der Auftriebsverlust hier, von der anderen Seite übernommen werden. Steigt die Gschwindigkeit jedoch zu stark, reicht die Strömung nicht mehr aus, bzw. wird zu gering um genug Auftrieb zu erzeugen. Es kommt zum Strömungsabriss, oder zum Einbruch der Auftriebsleistung auf der Rücklaufenden Seite. Durch die Kreiseltheorie, die besagt, dass sich einflüsse auf ein rotierendes System erst 90° später auswirken, wirkt sich der seitliche Auftriebsverlust erst 90° später aus: am Heck -> Der Hubschrauber stellt sich auf.
    zu deinem Kommentar, dass der Anstellwinkel doch gleich sei:
    Da sich der Anstellwinkel nur kollektiv verstellen lässt, habe ich auch immer überall den gleichen Anstellwinkel. Ist aber die Anströmgeschwindigkeit geringer, müsste ich den Anstellwinkel senken um keinen Strömungsabriss zu riskieren. Da ich das aber periodisch nicht kann, ist es nur eine Frage der Aerodynamik bis sich oben beschriebene Ereignisse einstellen. Der Einstellwinkel bleibt zwar gleich, aber die Anströmgeschwindigkeit nimmt ab, was, wie wir oben gesehen haben, zu einer Auftriebsverminderung führt.

    zum Lärm nochmal, spielt es sicher eine Rolle, wieviele Triebwerke ein Heli hat, und wo der Abstrahl hingerichtet ist.


    Hoffe, dass ich dir diesmal weiterhelfen konnte! :TOP:

    Grüße Franz
     
  10. #29 Hirsch, 16.02.2007
    Zuletzt bearbeitet: 16.02.2007
    Hirsch

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    Wichtig ist bei der Anströmung des Blattprofils ebenfalls, dass ja die einzelnen Blatt-Teile je nach Abstand von der Nabe eine unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit haben. Außen an den Blattspitzen sind sie am schnellsten, eben die mal angenommenen 750km/h. Innen an der Blattaufhängung sind sie entsprechend langsamer (von mir aus, nur um eine Hausnummer zu haben: 100km/h). Die Fluggeschwindigkeit addiert sich mit den Umfangsgeschwindigkeit:
    • Am vorlaufenden Blatt außen 950 (=750+200) km/h
    • Am vorlaufenden Blatt innen 300 (=100+200) km/h
    • am rücklaufenden Blatt außen 550 (=750-200) km/h
    • am rücklaufenden Blatt innen -100 (=100-200) km/h
    Am rücklaufenden Blatt gibt es also im inneren Bereich eine Zone der Strömungsumkehr. Hier wird das Blatt "von hinten" angeströmt und bringt überhaupt keinen Auftrieb mehr. Selbst wenn man hier von innen weiter nach außen geht, gibt es große Teile des Blattes, in dem der Auftrieb auf Grund der geringen Anströmung zum Erliegen kommt oder, wie schon vom Colibri beschrieben, die Strömung abreißt. Die rücklaufende Seite ist also massiv vom Auftriebsverlust betroffen, ohne dass man grundlegend etwas dagegen tun könnte.
    Auftriebsverlust gibt es nicht nur auf Grund des Strömungsabrisses/ Strömungsumkehr, sondern auch wegen der generell geringeren Anströmgeschwindigkeit des Blattes - diese geht ja bekanntlich quadratisch in die erzeugte Auftriebskraft ein. Die Verminderung der Geschwindigkeit um die Hälfte verursacht also einen Rückgang des Auftriebs auf 25%.

    @ColibriEC120
    Der Anstellwinkel als solches ist eine aerodynamische Größe, die NICHT DIREKT eingestellt werden kann. Sie ergibt sich aus dem Einstellwinkel (den ich über die Steuerorgane einstellen kann) und den anderen vorliegenden Anströmungen, die eine vertikale Komponente haben und sich mit der Umfangsgeschwindigkeit überlagern. Natürlich kann man ihn i.A. als direkt abhängig vom Einstellwinkel betrachten, jedoch ist der Anstellwinkel nicht überall gleich. Er ist eben auf der rücklaufenden Seite anders (größer!) als auf der vorlaufenden Seite, das kommt durch die Addition der Umfangs- mit der Fluggeschwindigkeit bei gleichbleibendem Einstellwinkel zustande. So kann auf der rücklaufenden Seite durchaus ein überkritischer Anstellwinkel erreicht werden, obwohl das bei gleicher Umfangs-und Fluggeschwindigkeit auf der vorlaufenden Seite nicht der Fall ist. Dazu trägt auch ein Abwärtsschlagen des zurücklaufenden Blattes bei - denn durch den geringeren Auftrieb sinkt das Blatt und es kommt auf das Blatt eine Anströmung von unten hinzu, was den Astellwinkel vergrößert.
    Ursache dafür, dass nun auf der rücklaufenden Seite trotz größerem Anstellwinkel der Auftrieb geringer ist, ist die geringere resultierende Anströmgeschwindigkeit des Blattelementes, s.o.
    Im übrigen ist der Einstellwinkel (und so auch der Anstellwinkel) nicht nur kollektiv, sondern auch periodisch verstellbar; dafür gibt's ja den Steuerknüppel. Aber ich nehme an, du hast es irgendwie anders gemeint...
    Mit der zyklischen Verstellung kann ich allerdings nur theoretisch das Fiasko der extrem unterschiedlichen Auftriebserzeugung auf der vor- und rücklaufenden Seite ausgleichen, denn die rücklaufende Seite ist in jedem Falle mit Auftriebsverlust behaftet:
    • Hebe ich den Einstellwinkel (und Anstellwinkel) an, läuft noch ein größerer Teil des Blattes in den überkritischen Anstellwinkel hinein, womit die Strömung abreißt und wenig/ keinen Auftrieb liefert.
    • Senke ich den Einstellwinkel ab, um evtl. durch den sich ergebenden geringeren Anstellwinkel einen größeren Blattteil unterkritisch laufen zu haben, so wird an diesem Blatt INSGESAMT der Auftrieb verringert.
    Beide Aktionen führen also nicht zur Beseitigung, so dass der Pilot eines einrotorigen Hubschraubers eben damit leben muss.

    Weitere Ausführungen hier.
     
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  11. #30 Acanthurus, 16.02.2007
    Zuletzt bearbeitet: 16.02.2007
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    Moin, moin.

    Thomas hat das ja schon recht ausfürhlich dargelegt, hier nochmal mehr oder wenier dasselbe, nur anders formuliert:

    -Im Vorwärtsflug muss der Rotor GETRIMMT sein. Das bedeutet, die "rechte Hälfte" der rotorkreisscheibe muss genauso viel Auftrieb wie die linke liefern. Dazu muss AKTIV was getan werden

    -Was wird getan, um vorwärts zu fliegen? es wird GEDRÜCKT. Der Stick wandert nach Vorne.

    -Wenn man einen zyklischen Ausschlag nach Vorne gibt wird nicht etwa, wie man zunächst vermuten würde, der Einstellwinkel des HINTEREN Blattes vergrößert, sondern des RÜCKLAUFENDEN.

    -Durch die (etwa) 90°-Phase zwischen Einstellwinkeländerung und Schlagbewegung neigt sich die Rotorkreisscheibe dadurch nach VORN

    -Gleichzeitig haben wir aber den (sofort ohne 90° Verzögerung wirkenden) Auftrieb auf der RÜCKLAUFENDEN Seite erhöht, um das Gleichgewicht zwischen vor- und rücklaufender Seite zu sichern.

    -Es sind somit weder EINSTELLWINKEL noch ANSTELLWINKEL auf vor- und rücklaufender Seite gleich. Auf der rücklaufenden Seite herrscht (im getrimmten Zustand) ein deutlich größerer effektiver Anstellwinkel, und die Strömung reisst früher ab.

    -Ab einem gewissen Fortschrittsgrad (d.h. Vorwärtsgeschwindigkeit/Umfangsgeschwindigkeit) rennt man jetzt in die von Thomas beschriebene Sackgasse rein... zusätzliches Erhöhen des Einstellwinkels führt zu einem verstärken Abreissen ohne Auftriebsgewinn, erniedrigen des Einstellwinkels zerstört die Trimmbilanz. In beiden Fällen neigt sich die Blattspitzenebene wegen der 90°-Phase nach HINTEN und bremst den Hubschrauber ab. In der Praxis bedeutet das schlicht dass man den Heli einfach nicht mehr schneller bekommt, sich dafür aber ggf. Steuerbarkeitsprobleme einhandelt.

    -Erhöhen der Drehzahl geht aber auch nicht, da man sonst auf dem VORLAUFENDEN Blatt in die Problematik der lokalen Überschallströmungen reinrennt, welche EXTREM viel Leistung schluckt.

    -Man nennt das auch "Entwurfsschere".. je schneller wir fliegen, desto mehr geht die Schere zu, kommt der Rotor an seine Grenzen. Die eine Scherenschneide ist der Strömungsabriss am rücklaufenden Blatt, die andere Schneide das Transsonikproblem am vorlaufenden Blatt.


    @Gonogo: dürfen da wirklich nur die HOBBY-Ingenieure mitmachen? ;)

    Thema Triebwerkslärm:

    Hauptmechanismen:

    -Turbulenzlärm (siehe mein voriges Posting) heutzutage die dominante Lärmquelle. Turbulenzlärm entsteht auch verstärkt bei der Verbrennung des Kraftstoffes in der Brennkammer

    -Schaufelteilungslärm, ähnlich wie beim Fenestron. Lässt sich ähnlich "behandeln".. ungleiche Teilungsverhältnisse zwischen Leit- und Laufschaufel etc.

    Dann haben wir noch Getriebelärm: Lässt sich verbessern durch Schräg/Bogenverzahnte Getriebe

    Und schliesslich Airframe Noise: wie ein Segelflieger auch verursacht die Umströmung der Zelle eine Menge Geräusche... zu dem Thema könnte ich eine hübsch-schwierige Doktorarbeit einer Freundin als Literaturtipp empfehlen...
    [​IMG]


    gruß

    a.p.
     
  12. #31 gonogo101, 16.02.2007
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    Habe jetzt mal in einem Buch gelesen und genau das von Acanthurus gesagte bestätigt bekommen (oder umgedreht).

    Nur hat es Acanthurus sehr viel besser auf den Punkt gebracht.:TOP:

    Das mit dem Triebwerk war nicht so ernst gemeint, genau wie das mit den Ingenieuren. Es ist nur immer so laut hier, daß man sein eigenes Wort nicht versteht.:p

    Einige Erklärungen sind aber definitv ABENTEUERLICH. Vielleicht nicht von Hobby-Ingenieuren, aber gut möglich, daß sie von Piloten stammen.:rolleyes:

    Trotzdem recht lustig das Thema Heligeräusche.:D

    B.
     
  13. #32 Medevac71, 17.02.2007
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    Hab da mal ne Frage, für meine Facharbeit in Physik vergleiche ich BO-105 und EC-135..... ja, UH-1D oder so wäre besser gewesen, einfacher, aber egal.

    Habt's ihr so auf Anhieb gruindlegende Unterschiede (ausgenommen mal Heckrotor & Fenestron).

    Welche Lärm"-art" überwiegt, bzw stärker ausgebildet ist ?
    Bisweilen habe ich zur Analyse meine Messungen, sowie "helicopter theory" von Wayne Johnson (chapter 17) und was hier steht.

    Hat da vll irgendwer schon Ahnung oder so ?

    ;) Wollt nur eben so reinfragen
     
  14. #33 Acanthurus, 17.02.2007
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    Hi..

    vergleiche mal die Blattspitzenmachzahlen von Bo105/EC135 und UH-1D.. du wirst festdtellen, dass letztere eine höhere Blattspitzenmachzahl hat und deshalb sehr viel anfälliger für HSI-Lärm ist. Auch der im Profilsegment höher belastete Zweiblattrotor tut dazu sein übriges.

    Der Schritt von der Bo zur EC hat einige Verbesserungen in der Profilaerodynamik (transonische Problematik) gebracht. Zudem wird, fenestron sei dank, die Burble Noise SEHR viel geringer, dafür hat man (insbesondere im Schwebeflug) andere Geräusche vom Fenestron.. hauptsächlich Turbulenzlärm, da der EC-Fenestron, was die Teilungsgeräusche angeht, schon sämtliche heute üblichen Tricks beinhaltet... kein Vergleich z.B. zu einer Gazelle, die einen geradezu infernalischen Fenestron-Lärm von sich gibt.


    Die Blattspitzenform der EC ist etwas günstiger, was die Geschichte mit dem Blattspitzenwirbel angeht.
    Dennoch ist BVI-Lärm nicht (nie) totzukriegen, die Begegnung zwischen Blatt und Wirbel gibt es immer... "Gute" transsonische Profile nehmen aber die Begegnung ggf. nicht so sehr übel wie ein fünfstelliges Naca (a la 105) oder nur vierstellig (a la Ur-UH-1D)

    gruß

    andi
     
  15. #34 Medevac71, 22.02.2007
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    danke sehr für die Antwort :)

    Ich stehe bloß grade vor einem Problemchen.... nein, kein Problemchen, es könnte sich nämlich, wie ich finde, als großes Problem herausstellen.

    Also es geht um Frequenzbereiche und ihre Grenzen.
    bezüglich Fenestron und "normalem" Heckrotor

    Nach dem (US-) Patent
    http://www.patentstorm.us/patents/5306119-description.html
    liegen die Grenzen ca bei 300 Hz to 900 Hz

    Aber ich finde nirgends die Grenzwerte für nen normalen TR, am besten BO-105.
    Also man findet interessante Sachen, zB eine unglaubliche Lärmreduzierung im Flug, wenn die Drehrichtugn geändert wird (irgendein DLR Test^^).... aber :confused:

    Ps: Helicopter Theory (Wayne Johnson) sagt auf Seite 906 was von 40 to 120 Hz......
    Klar spielen da andere Faktoren noch ne Rolle, aber ich brauche "bessere Werte", denke ich.

    Sehr ausgefallen diese Sache,. ich weiß

    Hat wer was ?..... Danke schonmal bzw trotzdem, weil die Wahrscheinlichkeit minimal ist
     
  16. #35 gonogo101, 22.02.2007
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  17. #36 flieger28, 23.02.2007
    flieger28

    flieger28 Alien

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    Fand und finde diesen Thread richtig interessant und habe (mal wieder) was gelernt.

    Allerdings habe ich es beim lesen des Threads etwas anders gemacht als sonst. Am Anfang gab es ja die Erklärung mit der Schallgeschwindigkeit der Blätter. Jemand auf der ersten Seite schrieb dann das man es ja einfach ausrechnen könnte.
    Das habe ich dann auch für die Bell Uh1D mit den Daten dieser Seite gemacht
    http://www.rettungsflieger.bundeswehr.de/219.htm

    Und bin dann auf eine max. Geschwindigkeit von 858,863428 km/h gekommen.
    Allerdings ohne Berücksichtigung irgendwelcher Geschwindigkeiten des Heli's selber. Und die maximale Rotordrehzahl von 324 U/min wird ja auch nicht bei jeder Fluggeschwindigkeit vorliegen. Sondern wird ja unter anderem durch die in diesem Thread beschriebenen Vorgänge beeinflußt bzw. bedingt.
     
  18. Hirsch

    Hirsch Flieger-Ass

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    @flieger28

    Das Beispiel mit der UH-1 passt schon ganz gut.
    Die Rotordrehzahl wird bei richtigen Hubschraubern (also Nicht-Modell) in engen Grenzen (einige %) konstant gehalten, damit die aerodynamischen Bedingungen an den Blättern und für die angeschlossenen Aggregate (Hydraulik, Generatoren usw.) halbwegs konstant und reproduzierbar bleiben.
    Man kann also davon ausgehen, dass die 858km/h Umfangsgeschwindigkeit nahzu immer anliegen, egal, ob es nun Standschwebe oder Flug mit maximaler Geschwindigkeit ist. Bei Flug addiert sich, wie schon bemerkt, auf der vorlaufenden Seite die Fluggeschwindigkeit, sagen wir mal 200 km/h. So bist Du bei ~1060 km/h effektiver Geschwindigkeit an den Blattspitzen. Das liegt zwar theoretisch unter der Schallgeschwindigkeit (die allerdings von Faktoren wie der Lufttemperatur bestimmt ist und somit auch nicht immer genau den als Richtwert angenommenen 1200km/h entspricht), aber durch die Umströmung des Profils findet eine Änderung der Luftbewegung am Blatt statt. An der Oberseite wird die Luft beschleunigt, wird also in einen Teilbereich schneller als die unsere ~1060km/h und kommt noch näher an die Schallgeschwindigkeit heran. Und dann nehmen die Erscheinungen ihren Lauf ... aber das können die "echten" Theoretiker hier besser erklären. Ich hab' immer unter dem Schall aufgehört .:)
    Es ist also alles richtig und nachvollziehbar.
     
  19. #38 Acanthurus, 23.02.2007
    Acanthurus

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    Hi..

    Um es nochmal ganz klar zu schreiben:
    Ein Rotorblatt "durchbricht" in keinem Flugzustand die Schallmauer, denn

    a) ist die Schallmauer ein nicht existierender Mythos, diesen Begriff wird eigentlich kaum ein Aerodynamiker verwenden, es sei denn er macht gerade einen Bericht für Galileo,

    b) ist die Anströmgeschwindigkeit (d.h. die Geschwindigkeit des Rotorblattes relativ zur ungestörten luft, also nur ein DEFINITIONSwert) STETS im Unterschall, denn sonst wird´s ernsthaft brenzlig.

    Wahr ist jedoch, wie hier ja schon mehrfach beschrieben, dass es im Strömungsfeld um das Rotorblatt herum Bereiche gibt, in welchen eine Überschallströmung vorliegt. Durch die Verdrängungswirkung seiner Dicke und durch die beschleunigungswirkung des Anstellwinkels wird die (unterschall)anströmung soweit beschleunigt bis sie Überschall erreicht. Diese gemischte Strömung nennen wir eine transsonische Strömung, im englischen transonic flow.. mit nur einem s ;)

    Man spricht von einer "unteren kritischen Machzahl": das ist die Anströmgeschwindigkeit, bei der an einem Profil die ersten Überschallgebiete auftreten. Sie liegt je nach Dicke des Profils und nach Anstellwinkel eeeetwa zwischen Mach 0.75 (dicke profile) und Mach 0.9 (dünne Profile). Die Berechnung von "Hirsch" Thomas zeigt deutlich, dass diese Grenze beim Hubschrauber locker geknackt wird.
    Da die größe dieser Überschallgebiete stetig wächst kann von einem plötzlichen durchbrechen einer fiktiven Schallmauer keine Rede sein.
    Irgendwann kommt der Punkt wo das GESAMTE Profil überschallumströmt ist, aber auch das ist nur eine versinnbildlichung, denn spätestens in den wandnahen Schichten (der Grenzschicht) des Profils herrscht wieder unterschallströmung. Wenn wir die Anströmung nochmals schneller machen, bis über Mach 1 hinaus, werden wir bei einem (stumpfen) Profil irgendwann einen ABGELÖSTEn Verdichtungsstoß VOR dem Profil haben.. hinter dieser Stoßfront liegt dann teilweise auch wieder UNTERschall vor..

    Zu dem Thema lokale Überschallströmung gibt´s einiges im Netz zu finden.
    (suchbegriffe transonic airfoil etc.)
    Immer wieder interessant ist die Seite von Antonio Filippone: www.aerodyn.org
    Ich durfte mal eine Zeitlang mit Antonio in einem Aerodynamik-Projekt zusammenarbeiten, der weiss wovon er schreibt ;)

    Hier speziell der Abschnitt http://www.aerodyn.org/HighSpeed/shock.html
    . Im ersten Bild ist dort aufgeführt, wie sich bei einem Profil mit Anstellwinkel die Überschallgebiete mit zunehmender Anströmmachzahl entwickeln.

    @Medevac71: die grundsätzliche Anregungsfrequenz der Heckrotor-Burble Noise liegt stets in der Nähe der Blattpassagefrequenz des Heckrotors, d.h. Drehzahl des heckrotors*Anzahl der HeRo-Blätter. Je nachdem ob der Blattspitzenwirbel des Hauptrotors durch die vor- oder die rücklaufende Seite der HeRo-Kreisfläche schwimmt wird die Frequenz ein wenig erhöht bzw. erniedrigt.
    Daraus folgt dass der Fenestron mit seiner höheren Drehzahl und seiner höheren Blattanzahl ein deutlich höherfrequentes characteristisches Spektrum hat als der normale HeRo, dabei aber mit geringerer Amplitude, da die jeweilige Druckstörung kleiner ist. Inwieweit wir das als lauter oder leiser wahrnehmen hängt von der db-Gewichtungsskala ab... da müsste man mal einen Gehörphysiologen interviewen.
    Man muss jedoch berücksichtigen dass dies nur die GRUNDfrequenz ist, mit der die Strömung gestört wird. Da das ganze ein nichtlinearer Vorgang ist wird automatisch auch das ganze Oberwellenspektrum angeregt, sowie fiese Intermodulationfrequenzen. Nicht umsonst hört sich Hubschrauberlärm nicht gerade an wie eine saubere Sinusschwingung ;)

    Wenn du dazu gemessene Spektren hast wär das wirklich hochinteressant.

    gruß

    a.p.
     
    gonogo101 und Hirsch gefällt das.
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  21. #39 Acanthurus, 26.02.2007
    Acanthurus

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    Hi..

    wenn wir gerade bei weiterführender Forschung sind...
    google doch mal nach den Forschungsprojekten "Helinoise" und "Helishape".
    Dort wurden u.A. Messdaten am Bo-105-Rotor im DNW gesammelt.


    gruß

    a.p.
     
  22. dogdad

    dogdad Flugschüler

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    Hallo Maier,
    Deine Frage bezüglich des - wie nanntest Du es - Blubberns bei Hubschraubern werde ich Dir jetzt einmal richtig und ausführlich anhand eines Zweiblattsystems erklären:

    Bewegt sich ein Hubschrauber auf einer horizontalen Flugbahn, wird das Rotorsystem mit zunehmender Geschwindigkeit durch den Fahrtwind als einseitige Anströmung beeinflußt. Das Rotorblatt, das sich bei drehendem Rotor gerade gegen den anströmenden Fahrtwind bewegt, wird wesentlich kräftiger von der Luft angeblasen als das Rotorblatt, das sich mit dem anströmenden Fahrtwind bewegt. Man spricht hier auch von einem voreilenden und rückeilendem Rotorblatt.

    Um die starke Auftriebszunahme beim voreilenden Blatt bzw. die Abnahme beim rückeilenden Blatt einigermaßen zu kompensieren und vor allem die daraus resultierende Rollneigung in Richtung des rückeilenden Blattes vom Rumpf fernzuhalten und auch die auftretenden erheblichen Belastungen der Blattanschlüsse auf die Rotorwelle zu vermeiden, wird ein so genanntes Schlaggelenk eingebaut.

    Unter Schlagen versteht man beim Hubschrauber die Auf- und Abwärtsbewegung eines einzelnen Rotorblattes. Bei der vorliegenden asymmetrischen Anströmung im Vorwärtsflug schlägt z.B. das das voreilende Rotorblatt nach oben, das rückeilende nach unten.

    Ein Schlaggelenk ermöglicht also dem einzelnen Blatt, seine je nach momentaner Belastung individuelle Schlagbewegung auszuführen, ohne den Blattanschluss am Rotor unnötig zu belasten, den Hubschrauber zu beeinflussen oder sich auf andere Blätter zu übertragen.

    Bei manchen Hubschraubertypen, vor allem denen mit nur zwei Blättern, sind diese Schlagbewegungen sehr deutlich zu hören.

    Du siehst also, dass das Ganze nichts mit irgendwelchem Erreichen von Schallgeschwindigkeitzu tun.

    Noch eins am Rande: Unter kollektiver Blattverstellung (wurde weiter oben von F4PhantomFan angeführt) versteht man die gleichzeitig für alle Blätter vorgenommene Änderung der Anstellung der Rotorblätter (auch Pitch genannt, verantwortlich für Sinken und Steigen) durch den Pitchhebel.
    Über zyklische Blattverstellung (wird durch Lageveränderung der Taumelscheibe erreicht) bestimmt man mit dem Steuerknüppel Flugrichtung und Geschwindigkeit.

    Ich hoffe, daß Dir diese Erklärung reicht.

    Gruß
    Dogdad
     
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