Hubschrauber, relativer Leistungsbedarf? Hoovern und Reiseflug.

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innwolf

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Wieweit schwankt der relative Leistungsbedarf bei Hughes300, R44, Bell 206 in den Flugbereichen halbe und ganze Nutzlast im Reiseflug, bei Arbeitsflügen noch Schweben ohne Bodeneffekt, eher bei anderen Mustern allerdings.

Hintergrund, wieweit kann man die Antriebe sinnvoll auslegen daß die im meistgeforderten Leistungsbereich mit dem günstigsten spezifischen Verbrauch arbeiten? Dieselmotore sind ja besonders gut bei geringer Teillast, aber ist das ein Betriebsfall für Hubschrauberantriebe?

Gruß
 
TomTom1969

TomTom1969

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Ich habe mal nach relativem Leistungsbedarf gegoogelt und nichts gefunden. Was meinst Du damit?
 

fruitfly

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Ich denke er meint bezogen auf den jeweiligen Flugzustand, Schwebeflug oder Vorwärtsflug, da gibt's genug zu googeln.
 
Chopper80

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Hoovern ist Staubsaugen, Hovern ist Schwebeflug :biggrin:
Letzteres erfordert den höchsten Leistungsbedarf.
Den geringsten Leistungsbedarf benötigt man etwa bei 60 bis 70 kts. Für genauere Angaben gibt es Diagramme in den jeweiligen Flughandbüchern

C80
 
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Doppelnik

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Ich hab da mal ein Diagram zu gefunden, werde ich noch mal raussuchen. Die Frage hat mich auch interessiert im Zusammanhang nach der Einsatzmöglichkeit von Dieselmotoren. Im Reiseflug benötigen Hubschrauber nur die halbe Maximalleistung, bei 2 Antriebsanlagen auch noch weniger, da sonst keine Redundanz vorhanden ist. Turbinen arbeiten dabei sehr unwirtschaftlich mit Verbräuchen weit jenseits der 300 g/kwh. Ein Dieselmotor würde mit idealer Übersetzung (keine Ahnung wie sich die Rotordrehzahlen zwischen Hovern und Reiseflug verhalten) bei halber Nennleistung sicher unter 200 g/kwh kommen.
 
Chopper80

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(keine Ahnung wie sich die Rotordrehzahlen zwischen Hovern und Reiseflug verhalten)
Bleiben mehr oder weniger gleich. Je nach Typ kann die Rotordrehzahl im Langsamflug/Hovern ( <50 kts ungefähr ) um 3 bis 5% erhöht werden. Automatisch oder per Schalter.

C80
 
Doppelnik

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Danke, ich vermute, dass man die Drehzahl konstant halten möchte um schneller von einem Manöver ins nächste überzugehen, seh ich das richtig? Für die Turbinen ist das bei starrer Übersetzung ziemlicher Mist, allerdings könnte man dies ein wenig entschärfen durch eine Gasgenerator/Leistungsturbine Aufteilung wie sie in Turboprops m.W. auch verwendet wird, dies ist hier sicher auch der Fall, oder?
 
Chopper80

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allerdings könnte man dies ein wenig entschärfen durch eine Gasgenerator/Leistungsturbine Aufteilung wie sie in Turboprops m.W. auch verwendet wird, dies ist hier sicher auch der Fall, oder?
Ja, so wirds gemacht.

Danke, ich vermute, dass man die Drehzahl konstant halten möchte um schneller von einem Manöver ins nächste überzugehen, seh ich das richtig?
Nein, man möchte immer in dem für den Rotor optimalen aerodynamischen Arbeitsbereich bleiben.

C80
 
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Doppelnik

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Hmm, hab irgendwie Zweifel dass der bei jedem Gewicht und Geschwindigkeit immer bei der selben Drehzahl liegt...
 
Chopper80

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Hmm, hab irgendwie Zweifel dass der bei jedem Gewicht und Geschwindigkeit immer bei der selben Drehzahl liegt...
Ist aber so! Bei den Hubschraubern die ich geflogen habe, und das waren einige, hätte eine Abweichung der Rotordrehzahl im normalen Betrieb von mehr als ca. 3% für blankes Entsetzen gesorgt :wink2: :biggrin:

C80
 
innwolf

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Ein Dieselmotor würde mit idealer Übersetzung (keine Ahnung wie sich die Rotordrehzahlen zwischen Hovern und Reiseflug verhalten) bei halber Nennleistung sicher unter 200 g/kwh kommen.
Wenn wir die unten genannten max. 3% Rotordrehzahlabweichung als gegeben annehmen müsste das doch die gasdynamische Auslegung des Dieselmotors samt Schalldämpfung, Ansaugwege und Turbolader deutlich erleichtern. Verbrauchskennfeld und Schwingungsverhalten nur für ein schmales Drehzahlband optpmieren.

Ähnlich wie für die Bauerndiesel der Biogasanlagen oder für Notstromaggregate, immer eine Drehzahl, nur das Drehmoment variiert.
 
Doppelnik

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Die Schalldämmung und die Auslegung der Motorlagerung sowie das Begrenzen von Drehschwingungen würde damit erheblich einfacher, aber für den WIrkungsgrad ist das nicht optimal. Hier findet man exemplarisch ein Kennfeld eines Dieselmotors:


Man könnte den Dieselantrieb beispielsweise auf 2400 U/min feste Motordrehzahl auslegen, dann hätte man (mit diesem Kennfeld) bei Nennleistung einen Verbrauch von ca. 205 /kwh und bei halber Nennleistung etwa 220 g/kwh. Alternativ könnte man die Last auf etwa 13,5 bar konstant halten und die Drehzahl varrieren, dann hätte man bei Nennleistung (4000 U/min) etwa 240 g/kwh und bei halber Leistung (Reiseflug) nur 200 g/kwh. Letztere Auslegung würde einen besonders sparsamen Reiseflug ermöglichen und das Motorgewicht verringern.

Ich habe den Verdacht, dass die konstante Drehzahl auch etwas mit dem Moment um die Hochachse zu tun hat welches bei einer Drehzahländerung entstehen würde. Vielleicht ist bei den Flettner Rotoren (z.B. Kaman K-Max) eine höhere Drehzahlvariabilität möglich.
 
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Ich habe den Verdacht, dass die konstante Drehzahl auch etwas mit dem Moment um die Hochachse zu tun hat welches bei einer Drehzahländerung entstehen würde. Vielleicht ist bei den Flettner Rotoren (z.B. Kaman K-Max) eine höhere Drehzahlvariabilität möglich.
Nein.
Den Auftrieb über die Drehzahl zu steuern geht nur bei kleineren Rotordurchmessern wie bei Drohnen. Je grösser der Rotor, so mehr kinetische Energie steckt darin und eine Drehzahländerung benötigt viel Energie. Da man einen Hubschrauber sehr filigran steuert, käme man auch mit der Regelung des Aufttriebs nicht schnell genug hinterher. Das geht besser über die Verstellung des Anstellwinkels, zyklisch für die Richtung und kollektiv für Steigen oder Sinken. Ausserdem besteht bei zu geringer Drehzahl und hohem Auftrieb die Gefahr dass die Blätter zu stark gebogen und dadurch beschädigt werden ( Coning )

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THF-ADI

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Das Thema Dieselmotor wurde doch mal von Airbus bzw. damals noch Eurocopter in einer EC-120 untersucht.
 
Doppelnik

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Ja mit dem Ergebnis, das man jede Menge Sprit sparen kann, ist aber nie in Serie umgesetzt worden..
 
Doppelnik

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Nein.
Den Auftrieb über die Drehzahl zu steuern geht nur bei kleineren Rotordurchmessern wie bei Drohnen. Je grösser der Rotor, so mehr kinetische Energie steckt darin und eine Drehzahländerung benötigt viel Energie. Da man einen Hubschrauber sehr filigran steuert, käme man auch mit der Regelung des Aufttriebs nicht schnell genug hinterher. Das geht besser über die Verstellung des Anstellwinkels, zyklisch für die Richtung und kollektiv für Steigen oder Sinken. Ausserdem besteht bei zu geringer Drehzahl und hohem Auftrieb die Gefahr dass die Blätter zu stark gebogen und dadurch beschädigt werden ( Coning )

C80
Ich dachte daran, dass man die Drehzahl abhängig von der Beladung machen könnte (also fest nach Start) oder auch mit zunehmend verbrannten Sprit dem Gewicht anpassen könnte (also eine gleichmäßige, sehr langsame Reduzierung).
 
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Das Drehzahl-Optimum des HaRo ist nicht oder nur gering vom Gewicht des Hubschraubers abhängig. Den größten Unterschied für dieses Optimum spielen geflogene Geschwindigkeit und Dichtehöhe.
Und die Gründe für hohe oder niedrige Drehzahl sind auch noch verschieden. Bei hoher Geschwindigkeit sollte die Drehzahl gering sein, um den Strömungsabriss am rűcklaufenden Blatt später eintreten zu lassen, was es erlaubt einen höheren Einstellwinkel über den Collective Pitch zu ziehen.
In großer Höhe braucht man eine hohe Drehzahl, da die Luft dünn ist.
Und im Schwebeflug ist eine mittlere Drehzahl sinnvoll, weil das das konstruktive Optimum des HaRo und HeRo ist.
Bei der H145 hat man in MSL 96%NRo im Reiseflug und 102% beim Hovern, in 10.000ft ist sie dann bei 108% und Rtg. Gipfelhöhe von 20.000ft nähert sie sich dem Maximum von 110%.
 
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