Kräfte am Rotor

Diskutiere Kräfte am Rotor im Hubschrauberforum Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallöchen, ich hab da mal ne wichtige Frage: Wirkt am Hubschrauber, speziell an den Rotoren beim Drehen Radial- bzw. Fliehkraft? Wenn ja, wo und...

Moderatoren: gothic75
  1. #1 Pilot Maddin, 03.04.2006
    Zuletzt bearbeitet: 03.04.2006
    Pilot Maddin

    Pilot Maddin Fluglehrer

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    Hallöchen,

    ich hab da mal ne wichtige Frage:

    Wirkt am Hubschrauber, speziell an den Rotoren beim Drehen Radial- bzw. Fliehkraft? Wenn ja, wo und wie? Eventuell Skizzen, die das untermalen?

    Vielen Dank im Voraus,

    der Maddin

    P.S.: Ich muss das mal präzisieren, um die "Streitfrage" zwischen mir und der Prüfungskommission zu verdeutlichen:

    Wird durch die Radialkraft die Schwenkbewegung am Hauptrotor beeinflusst?
     
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  3. Jusia

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    Rotorblätter und co

    Aus der Rotationsbewegung:

    Wenn bei wachsender Drehzahl die Zentrifugalkraft die Gewichtskraft übersteigt, bewegt sich die Masse radial mit wachsender Beschleunigung nach außen. Das gilt für alle rotierenden Massen, auch für Rotorblätter.

    Natürlich wirken sich alle rotierenden Bewegungen des Rotorblattes auch auf dessen Lager aus, mitunter ein Punkt warum irgendwann flexible Gelenke entwickelt worden sind.

    Deine Frage ist allerdings irgendwie nicht präzise genug.

    In wie fern beeinflußt?
     
  4. #3 Acanthurus, 04.04.2006
    Acanthurus

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    hi..

    Natürlich wird durch die Fliehkraft die Schwenkbewegung beeinflusst. Die Fliehkraft ist gewissermassen die "Rückstellkraft" für die Schwenkbewegung, sie zieht das Rotorblatt zurück in die Null-Lage.
    Einigermassen witzig ist dabei, dass der entscheidende Parameter nicht etwa die Drehzahl ist, sondern der Abstand des Schwenkgelenkes von der Drehachse.
    Das bedeutet, dass die Schwenkeigenfrequenz einigermassen proportional zur Rotordrehzahl ist. Je nach Bauart des Rotors (gelenkig, gelenkos etc.) erhält man unterschiedliche Werte für die Schwenkeigenfrequenz. Bei gelenkigen Rotoren liegt die Schwenkeigenfrequenz so typischerweise bei 0.3*Omega, d.h. etwa bei 1/3 der Drehfrequenz.

    Zusätzlich ist noch zu beachten, dass die Null-Lage (Mitte) der Schwenkbewegung von den Fliehkräften abhängt. Sie entsteht gewissermassyen als resultierende der Fliehkräfte und der Widerstandskräfte am Rotorblatt, wobei man beachten muss dass die Summe der Fliehkräfte am Blattschwerpunkt anzusetzen ist, während die Widerstandskräfte an einer "aerodynamischen Mitte" angesetzt werden müssen. Die Null-Lage ist deshalb nicht unabhängig von der Drehzahl, und es entstehen somit auch leichte Abweichungen der Schenkeigenfrequenzen.

    Vielleicht kannst du deine Frage mal noch etwas präzisieren, denn das Thema ist doch recht umfangreich.

    gruß

    Acanthurus Pyroferus
     
  5. #4 Hirsch, 04.04.2006
    Zuletzt bearbeitet: 04.04.2006
    Hirsch

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    In aller Regel wird in der Aerodynamik gesagt, dass die Schwenkbewegung das Ergebnis einer Schlagbewegung ist, welche ihrerseits aus den wechselnden Auftriebsverhältnissen entsteht. Das Schlagen der Blätter mit den entstehenden wechselnden Luftkräften bedingt mehrere Folgefaktoren:
    • Verschiebung des Massenschwerpunktes des Blattes aus der bisherigen Lage. Hier kommt nun die gerühmte (komplizierte) Corioliskraft ins Spiel, denn die bewirkt eine Schwenkbewegung infolge der Schwerpunktverlagerung.
    • Luftwiderstandsänderung, die in Folge ein Vorlaufen/Nachlaufen des Blattes (=Schwenken) zur Folge hat.
    Die Fliehkraft muss durch die Drehbewegung des Rotors zwangsläufig entstehen; dass ist grundlegende Physik. Die Massenträgheit des Blattes begründet ja das Beharrungsvermögen, also sträubt sich das Blatt gegen die Beschleunigung, welche eine kreisförmige Bewegung auf Grund der Änderung der Richtung des Geschwindigkeitsvektors in jedem Falle darstellt. Dieses "Sträuben" äußert sich im Bezugssystem des Rotors in der Zentrifugalkraft, das Blatt "will nicht um die Kurve".
    Aber ich nehme an, das war nicht der Kern Deiner Frage...?

    Die Fliehkraft verursacht eine radiale Belastung der Blattaufhängung an der Nabe. Infolge eines stets vorhandenen Luftwiderstandes ergibt sich die resultierende Belastung der Nabe nicht genau radial, denn es addieren sich Zentrifugal- und Widerstandskraft. In Summe wird die Aufhängung also "schräg", etwas weiter nach hinten belastet. Zur Verminderung der ungleichmäßigen Belastung werden die Aufhängungen der Blätter exzentrisch an der eigentlichen Nabe befestigt; damit liegt der Vektor der resultierenden "Zugkraft" des Blattes wieder so, dass das Axialgelenke nur axial (Schwenk- und Schlaggelenk nur radial) belastet wird und somit vernünftig arbeiten kann. (Anbei Schema einer Mi-Gelenknabe, zu erkennen der Versatz der Aufhängung).
    Insgesamt darf man auch die Kreiselwirkung der Tragschraube nicht vergessen- auch wenn sie nicht zum Thema Fliehkraft gehört.
     

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    Schorsch gefällt das.
  6. Hirsch

    Hirsch Flieger-Ass

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    Vereinfachtes Kräfteschema am Blatt (Sicht von oben)
     

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  7. #6 Pilot Maddin, 09.04.2006
    Pilot Maddin

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    Dankeschön!

    Also an alle, die mir hier so super schnell, bildlich und vor Allem präzise geholfen haben, VIELEN DANK!
    Konnte mich leider nicht früher melden, das ich ein wenig Stress hatte!
    Mir euren Antworten habt ihr mir das so super erklärt! Dankeschön!

    Macht weiter so Jusia, Acanthurus und Hirsch!

    Viele Grüße, der Maddin!
     
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    Hallo

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