Unterschied großer Helikopter zu RC-Helikopter

Diskutiere Unterschied großer Helikopter zu RC-Helikopter im Hubschrauberforum Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo, ich bin absoluter Anfänger im Bereich Hubschrauber, dennoch würde es mich interessieren wieso große Hubschrauber theoretisch ohne...

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  1. #1 bayernbua, 31.08.2015
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    Hallo,

    ich bin absoluter Anfänger im Bereich Hubschrauber, dennoch würde es mich interessieren wieso große Hubschrauber theoretisch ohne Regelung geflogen werden können ohne das diese sofort abstürzen und kleine RC-Helikopter nicht?
    Mir ist schon klar das in jedem Heli eine Regelung verbaut ist, aber mir gehts um die Theorie die da dahinter steckt...

    Würde mich über eine Fachkundige Antwort freuen.

    Viele Grüße
     
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  3. #2 Mataschke, 31.08.2015
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    Das in jedem Heli eine Regelung verbaut ist stimmt so nicht. Eine R22 z.b. hat außer dem Governor keinerlei Hilfen.

    Ich als RC Heli Pilot denke es hat einfach was mit der Trägheit der Masse zu tun warum ein manntragender Heli eher ohne Hilfe geflogen werden kann.
    Ganz früher wurden auch RC-Helis ohne Heckkreisel geflogen.
    Als ich damit angefangen habe, hatten wir noch Paddelstangen die eine gewisse Dämpfung durch die Padellebene erzeugten und somit den Heli "Fliegbar" machten.
    Die heutigen "Flybarless" Systeme geben ja nur noch Drehraten vor die dann umgesetzt werden. Analog zu FlybyWire in Flugzeugen.

    Ich habe schon einmal eine echte R22 fliegen dürfen und war erstaunt wie empfindlich diese Maschine auf Stick inputs reagierte.



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  4. #3 Spartacus, 31.08.2015
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    Also ich komme von der Mann tragenden Fliegerei und habe den PPL-H für die Schweizer 269C. Die hat bis auf eine kleine mechanische Hilfe bei der Koordination von Pitch und Throttle (wenn ich den Pitch ziehe wird etwas mehr Gas gegeben, was aber meist nicht für sich alleine ausreicht) keinerlei weitere Regelungen. Und sie fliegt sich wunderbar ;-)
    Erst bei den richtig teuren Helis sind FADECs, Stabilisierungssysteme, Auto-Hover, Autopiloten, Auto-Trim usw. verfügbar. Allerdings jedes mit recht hohen Kosten und entsprechendem Lernaufwand für den Piloten, der nämlich nicht nur wissen muss, wie man damit umgeht, sondern auch, was man macht, wenn das mal nicht funktioniert. Rechts ran und auf den ADAC warten, geht meist nicht...
    Wenn die Dinger funktionieren, ist der Heli dann aber grundsätzlich mit viel weniger "Workload" des Piloten zu fliegen, der sich dann auf andere Dinge besser konzentrieren kann. Das ist im Heli dann aber immer noch ziemlich viel Arbeit.
    Ich hab das mal in Bückeburg bei den Heeresflieger im Sim für den EC135 ausprobiert: FADEC und Autotrim nehmen schon eine Menge Arbeit weg.

    Die "Kunst" in der Heli-Fliegerei ist, dass man mit allen vier Gliedmaßen sowohl die Fluglage, als auch die Blattstellung als auch die Motordrezahl (bei einer Kolbenmaschine) steuert. Jeder Input an einem Control erfordert fast immer entsprechende Angleichung mindestens an einem weiteren Control, um das gewünschte Verhalten zu bewirken.
    Beispiel: Wenn ich mit der laufenden Maschine am Boden stehe und abheben will, muss ich:
    - Pitch ziehen (linker Arm zieht den Pitch langsam hoch)
    - Gas geben (linke Hand dreht Throttle auf)
    - das sich erhöhende Drehmoment ausgleichen (bei der Schweizer als ein wenig linkes Pedal drücken)
    - ggf. mit dem Stick (rechte Hand) dafür sorgen, dass die Maschine nicht vom Wind versetzt wird.
    - Nachtrimmen (rechter Daumen)
    Habe ich erwähnt, dass die Intensität all dieser Bewegungen auch von der Beladung/Betankung und dem Wetter abhängig sind?

    In dem Fall ist also der Pilot die "Regelung".
    Nicht von ungefähr ist die Aubildung zum Helipiloten nicht so ganz einfach. Ich habe seinerzeit heftigst gepaukt und geschwitzt dafür.

    Im RC-Falle (Achtung: Ich kenne mich da nun wirklich nicht aus) kann ich mir vorstellen, dass vieles davon eben zu Gunsten der Einfachheit für den RC-Piloten von Regelungen durchgeführt wird. Außerdem kenne ich noch keinen RC-Heli, bei dem Pedale für die Fernsteuerung mitgeliefert werden ;-)

    Anders herum ist aber das Entwickeln, Testen und vor allem die Zulassung von solchen Regelungen für die großen Helis ein immenser Aufwand, der den Preis entsprechend hoch treibt. Das sparen sich die Hersteller der "kleineren" Helis.
    Denn zur eigentlichen Regelung und deren Einbau kommt ja immer auch die komplette Dokumentation für Bedienung, Prüfung, Wartung, Fehlermöglichkeiten, Umgang damit, ... Und was Behörden dafür noch alles an Tests sehen wollen bevor die Erlaubnis erteilt wird, die Dinger auch in echte Maschinen einzubauen, ist erheblich.

    Ich hoffe, meine Antwort hilft ein wenig.

    Schönen Gruß

    Spartacus
     
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  5. #4 klaus06, 31.08.2015
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    Moderne RC-Helis haben sicher eine sehr ausgeklügelte elektronische Heck- und Fluglagesteuerung, die das Fliegen in den letzten Jahren einfacher gemacht haben. Da die Elektronik insgesamt preiswerter wurde, konnten auch günstige RC-Helis mit derartigen Steuereinheiten ausgerüstet werden.

    Wenn man die Werbefilme von Airbus-Helicopters mit dem Baumgartner zur EC145 T2 und zur EC135 P3 anschaut, scheint auch hier die Elektronik weit in den Steuerungsprozess einzugreifen. Da gibt es eine Szene, bei der Baumgartner aufgefordert wird, den Steuerknüppel einfach auszulassen und die Maschine würde sich stabilisieren.
    Es gibt auch ein Video über den Einsatz eines Lenkrades zur Steuerung eines Helis von Airbus. Nur der Pitch wäre als weiteres Bedienelement noch vorhanden.

    Pedale für den RC-Heli wären sicher heute auch möglich. Aber wer will die schon im Sitzen fliegen und so werden die Pedale über den Pitch-Knüppel mitbedient.
     
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  6. arneh

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    Das dürfte im wesentlichen mit der Massenträgheit vor allem des Rotorsystems zusammenhängen. Bei den Modellhelis gibt es einen gigantischen Unterschied in der Beherrschbarkeit zwischen einem 200g Heli und einem 5kg Brocken. Letztere sind früher auch ohne jegliche elektronische Stabilisierung geflogen worden, kleinere Helis wurden dagegen erst sinnvoll umsetzbar mit den elektronischen Helferlein. Und auch den Größeren tat das natürlich gut. Ein 1000kg Heli wird dann eben nochmal deutlich träger, da passiert dann die Reaktion auf eine Veränderung an einem Parameter durch einen anderen nicht gleich in 10 Grad Auslenkung/Mikrosekunde...
    Schön zu sehen ist die fehlende Massenträgheit beim Ausfall des Heckrotors bei Modellhelis. Da dauert es vor allem in der Schwebe nur den Bruchteil einer Sekunde bis das Teil mit mehr als 2 Umdrehungen pro Sekunde entgegen taumelt. Sowas ist zwar auch bei den 'echten' eine heiße Nummer, aber es dauert doch schon deutlich länger, bis eine richtig hohe Drehrate anliegt.
    Dem gegenüber stehen endlos komplexe Zulassungsverfahren und Tests in allen denkbaren und undenkbaren Konstellationen bei den Manntragenden (Und das ist grundsätzlich auch ganz gut so). Also summasummarum: bei den Manntragenden: Weniger dringlicher Bedarf an solchen Helferlein und wesentlich teurere/komplexere Umsetzung. Deswegen gibt es den Zauber meist erst bei den ganz teuren IFR Maschinen.
     
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  7. GorBO

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    Man muss hier vielleicht erstmal fragen, welche Art Regelung gemeint ist:
    Drehzahlregelung: Die hat jeder Turbinen-Hubschrauber und viele neuere Kolbenmotor-Hubschrauber. Die kann auf verschiedenste Weise die Ausgangswellendrehzahl und damit die Rotordrehzahl konstant auf ca. 100% halten. FADEC ist da nur die neueste Art. Früher geschah das bspw. durch mechanische oder pneumatische Regler. Dazu kommt noch die Synchronisierung mehrerer Triebwerke, die reicht von nicht vorhanden und damit von Hand vorzunehmen bis vollautomatisch, mit diversen einfacheren Zwischenstufen. Die Mi-2 hat z.B. ein Seilzugsystem mit dem das eine TW dem anderen mittteilt, wie viel Drehmoment gerade abgegeben wird und das andere sich dem anpasst. Soll recht gut funktionieren.

    Das Andere nennt sich Stabilisierung und sorgt dafür, dass kleinere aerodynamische Störungen durch die Steuerung ausgeglichen werden. In moderneren Hubschraubern ergänzt um Systeme, die den Hubschrauber um die Hochachse stabil halten oder die ein Schweben auf der Stelle erleichtern oder ganz übernehmen. Das macht dann der Autopilot. Bei einem 4-Achs-Autopiloten bspw. ist es möglich den Hubschrauber durch ziehen des Collective Pitch anzuheben ohne das dieser sich weg dreht oder versetzt wird.
    Da haben meine Vorposter recht, solche Systeme sind nur in größeren teureren Hubschraubern verbaut. Die sind recht komplex teuer und schwer.
     
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  8. #7 bayernbua, 01.09.2015
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    Danke an alle, das beantwortet meine Frage schon ziemlich gut! Das mit der Massenträgheit ist sicherlich der bedeutendste Punkt aus technischer Sicht.
    Ich meinte eher die Flugregelung (Stabilisierung) an sich, keine Drehzahlregelung.
     
  9. #8 Spartacus, 01.09.2015
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    Ist mir klar, was Du meintest. ;-)

    Ich wollte nur verdeutlichen, dass es auch in den "kleinen" Mann tragenden Maschinen ein bisschen Regelung gibt, aber es gibt nur eine Fluglageregelung: Den Piloten.

    Zur Massenträgheit noch ein Beispiel:

    In der Schweizer habe ich bei Motorausfall etwa eine Sekunde Zeit für das Einleiten der Autorotation.
    In der Zeit hat das Blatt noch genug eigene Energie, im erforderlichen Drehzahlbereich zu bleiben.
    Diese Zeit ist abhängig vom Hubschraubermuster und insbesondere von der Schwungmasse der Rotorblätter.
    Wenn ich zu lange warte, kriege ich die Drehzahl nicht mehr aufgebaut und kann die Maschine unten nicht mehr abfangen...

    Eine R22 lässt einem deutlich weniger Zeit (Richtung halbe Sekunde), und eine Huey kann man nach dem Abfangen aus der AR noch mal aufnehmen, wenden und bequem wieder absetzen. Da ist so viel Masse im Blatt, dass es von selbst kaum Ruhe gibt.
    Dafür dauert dann aber das Hochfahren auch entsprechend länger.

    Wie ist das bei RC-Helis eigentlich? Wie funktioniert da eine Autorotation? Auch über Regelung?

    Spartacus
     
  10. #9 Chopper80, 01.09.2015
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    Bist Du Dir da sicher? Kommt mir sehr knapp vor.
    Ich meine mich zu erinnern, dass für eine Zertifizierung eine Durchschnittsreaktionszeit eines Normalo-Piloten von 90 sec ? gefordert wird, es war jedenfalls mehr als 1 sec.
    Aus diesem Grund ist z. B. bei 2mot-Helicoptern auch die VNE im Single-Engine-Betrieb limitiert...

    C80
     
  11. #10 _Michael, 01.09.2015
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    Man darf auch den Faktor Zeit nicht vergessen: Bis ungefähr zur Jahrtausendwende erforderte so ein Regelsystem grosse, teure Computer und Sensoren. Erst in den letzten 10, 15 Jahren kamen extrem günstige, hochintegrierte Sensoren und Prozessoren auf. Im Modellbau können solche Innovationen innerhalb eines halben Jahres in ein Produkt umgemünzt werden, in der manntragenden Fliegerei dauert das eher 10 Jahre oder länger.

    Ich schätze mal, die moderne Mikroelektronik wird ganz allgemein auch in der grossen Fliegerei vermehrt Einzug halten, denn eigentlich ermöglicht sie auch dort vieles, das man heute nur mit viel Aufwand hinkriegt. Einerseits für Steuerung-/Regelung wie beim Quadracopter, aber auch mit dezentralen Netzwerken zur Gewährleistung von Redundanz.
     
  12. #11 Mataschke, 01.09.2015
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    Hier funktioniert eine Autorotation fast genau wie bei den Manntragenden.

    Motor aus , und mit leicht Negativpitch "runtersegeln" hier ist es analog zu der Masse .

    Einen Heli ab 1m Rotordurchmesser < 2kg lässt sich "gemütlich" Autorotieren , wo hingegen ein sog. 450er also um 700mm Rotordurchmesser bei 800gr. eben einfach nicht die erforderliche Kinetische Energie in den Blättern hat und somit die Energie schon beim Abstieg auffrisst.

    Man muss allerdings noch beachten dass wir zumindest bei den Modellhelis aká Besenstiele idR. vollsymmetrische Blätter fliegen mit +/- 12° Pitch sprich wir können durch mehr negativ Pitch die Blätter wieder in Rotation versetzen selbst wenn die schon fast stehen.
    Autorotationen werden bei den Modellhelis meistens als Fun Element genutzt und nicht als Notverfahren :rolleyes:
     
  13. #12 zwischennetz, 02.09.2015
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    So ungefähr passen die Zahlen von Spartacus schon. Die Drehzahl bricht rapide ein, wenn so ein leichtes Rotorsystem nicht angetrieben wird. Bei der 206 geht das ganze schon etwas entspannter von der Hand und es geht beim Einleiten auch viel gemütlicher runter. Aber selbst bei einem Huey sollte man dann doch irgendwann mal einleiten, auch wenn man vielleicht nochmal kurz drüber nachdenken könnte. Nach 90s des Nichtstuns nach Antriebsausfall ist JEDER Hubschrauber entweder schon am Boden verteilt oder noch mit stehendem Rotor auf dem Weg dorthin (bei extremer Ausgangshöhe).

    Zum Thema Stabilisierung: Ein Faktor zugunsten der manntragenden Hubschrauber ist die visuelle Referenzierung. Es geht deutlich besser, wenn der ganze Horizont in Waage gehalten werden muss anstatt ein kleines Modell in ein paar Metern Entfernung. Das macht das Schweben schonmal wesentlich einfacher. Dazu hat man noch den Gleichgewichtssinn zur Unterstützung.

    Die älteste, einfachste und ziemlich effektive Variante der Stabilisierung ist übrigens indirekte Blattsteuerung über Stabi bei den alten Bells. Je nach Einstellung der Reibungsdämpfer kann dann zwischen eigenstabil und eher sportlich geändert werden.
     
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  14. #13 Chopper80, 02.09.2015
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    Oh, das kommt davon wenn man beim Antworten nicht ganz bei der Sache ist!

    90 Sekunden sind natürlich Quatsch! Ich meinte natürlich 1,5 Sekunden, habe an Minuten gedacht und dann sind die 90 Sekunden herausgekommen... :blush2::blush2::blush2::blush2:

    C80
     
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  15. #14 bayernbua, 07.09.2015
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    Kann es sein, das es auch an der Halbwertszeit bei Dämpfung, bzw. der Doppelwertszeit bei Verstärkung der Reaktionsbewegung des Hubschraubers liegt?
    [t][/Halbwertszeit]=[t][/Doppelwertszeit]=ln(2)/sigma
     
  16. #15 Acanthurus, 08.09.2015
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    Moin.

    Die Zeitmarge zum Einleiten und durchführen der Autorotation hängt bei Modellen wie bei den "manntragenden" sehr stark von den Größen- und Massenträgheitsverhältnissen ab.
    Modellhelis sind aus folgenden Gründen überhaupt autorotierbar:

    -Der Massenanteil der Rotorblätter ist gegenüber dem Gesamthubschrauber deutlich größer ist als bei den Vorbildern

    -Man kann mit dem Kollektivpitch SEHR viel weiter runter (heutzutage sind da -14° durchaus üblich, während bei den "Großen" meist so gut wie gar kein echter Negativpitch relativ zur Nullauftriebsrichtung möglich ist)

    -Der fliegbare Drehzahlbereich ist bei den Modellen sehr viel größer, meist fliegt man heutzutage fast 50-100% ÜBER der Drehzahl, welche notfalls noch zum hovern genügen würde. Damit hat man mehr Zeit zum Einleiten, und man braucht auch nicht wirklich darauf achten, ob man mit der Drehzahl oben durch die Decke schießt.

    -Blätter von Modellhelis haben fast nie Verwindung und sind fast immer Rechteckblätter. Damit ist das Verhältnis von "antreibendem" zu "angetriebenem" Teil der Rotorkreisfläche viel günstiger für die AuRo als bei den Vorbildern, welche deutlich mehr auf Performance als auf AuRo-Fähigkeit ausgelegt sein müssen

    -Die Kreisflächenbelastung ist insgesamt VIEL geringer.

    Bei den Modellen merkt man den Größenunterschied innerhalb der eigenen Branche auch nochmal deutlich. Von der 450er-Klasse abwärts (ca. 0,8m Rotordurchmesser) ist eine Auro was für Profis und nur nach Ansage (d.h. Einleiten mit laufendem Antrieb, dass beim Abrotieren ebreits die ideallage eingenommen ist) vernünftig durchführbar.
    Mit einer 800er Klasse (1,6-1,8m Rotor) kann man nach Motorausfall erst nochmal ein paar Loops drehen :angel: bevor man den Pitch ganz entspannt zur Auro runternimmt.

    Was die Steuerbarkeit, Stabilität und Reaktionsfähigkeit angeht gibt es auch entscheidene Unterschiede aus den Skalierungsgesetzen.
    - Modellhelis haben VIEL schlagsteifere Rotorsysteme und steuern sich zu mindestens 90% aus dem freien Mastmoment, während "manntragende" zu einem deutlich geringeren Anteil (bei R-22, R-44, Jetti und co. sogar zu 0%) aus dem freien Moment, sondern vom Offset Schwerpunkt/Rotorkopfzentrum gerollt und genickt werden.
    - Konuswinkel sind viel geringer beim Modell (aufgrund der geringeren Belastung und hohen Drehzahl). Dadurch gibt es einige "Dreck-Effekte" (Kopplungen) weniger in der zyklischen Steuerung.

    Bei all diesen Vergrößerungs- und Verkleinerungsgedanken darf man aber nicht vergessen, dass eine entscheidende Größe NICHT skaliert wird - die Schwerkraft.
    Wenn ich ein Modell eine Sekunde lang mit 15° nose down beschleunige, kommt es dabei näherungsweise genauso weit wie ein "großer" und erreicht dabei auch näherungsweise die Endgeschwindigkeit. Nur entspricht das dann bei dem Modell vielleicht 5 Rumpflängen und beim Original nur einer halben, weshalb es dort viel behäbiger aussieht. Ist also auch ganz stark mit der Wahrnehmung verbunden.

    Auch Modellhelis kann man komplett ohne elektronische oder mechanische Stabilisierungs-Hilfsmittel fliegen. Das ist aber Übungssache und schränkt sehr stark ein, was Manöver und fliegbare Umweltbedingungen (Wind) angeht und ist deshalb schon lange völlig unüblich geworden.
    Ein wichtiger Unterschied ist dabei die Trimmsituation. Beim Modell haben wir mechanisch-federzentrierte Cyclic sticks ohne irgendein Feedback vom Heli. Wenn der Heli beim Vorwärtsflug seiner natürlichen Nose-up-Tendenz folgt, fühlt sich das sehr unangenehm an, weil man ständig gegen die Feder arbeiten muss um die Nase level zu halten. Das könnte man theoretisch zwar wegtrimmen, ist aber in der Praxis keine Lösung, da man ja immer nur ein paar Sekunden geradeaus fliegt und spätestens in der aus Sichtgründen anstehenden Wende wieder eine völlig andere Situation hat.
    Bei den "großen" wird der Stick halt gehalten und ggf. für die nächsten paar Reiseflugminuten weggetrimmt.
    Das Ergebnis dieser Sache ist, dass ein "unassistierter" Modellheli bezüglich der Nickstabilität sehr, sehr zickig erscheint.

    gruß
    a.p.
     
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  17. #16 chopper, 08.09.2015
    Zuletzt bearbeitet: 08.09.2015
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    Meinst Du wirklich 90 Sekunden?
    In der Zeit bist Du aus 1000ft schon in den Erdbeeren!

    Auch in der Alouette 2 sollte man sich tunlichst nicht mehr als 1 sec Zeit lassen bis zum Pitch down, sonst war die Rotordrehzahl im Eimer. Und die kam dann auch nicht wieder hoch.
     
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  18. #17 Acanthurus, 08.09.2015
    Zuletzt bearbeitet: 08.09.2015
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    Aktuelle Bauvorschriften EASA CS-29 Amendment 3, Abschnitt 143d (Controllability and manoeuvrability):

    No corrective action time delay for any condition
    following power failure may be less than:
    (1) For the cruise condition, one
    second
    , or normal pilot reaction time
    (whichever is greater); and
    (2) For any other condition, normal
    pilot reaction time

    sehr sportlich!
    Ich finde allerdings keine Definition einer "normal pilot reaction time" in den Bauvorschriften, d.h. der "Zulasser" kann sich ggf. auf die eine Sekunde berufen, wenn er schlüssig belegen kann, dass seine Piloten schneller sind und nicht "abnormal" aussehen ;)

    P.S. grade nochmal nachgeprüft, auch bei den älteren Bauvorschriften und Vorschriften für "kleine" und "noch kleinere" Hubschrauber (CS 27 Initial, CS-VLR initial) ist diese Forderung so formuliert.
     
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    Hallo

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  20. Rocky

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    Hallo und Guten Morgen !

    Komme ebenfalls aus der Heli-"Mannfliegerei" und kann deshalb CHOPPER nur recht geben :

    Viel mehr als eine (1) sec hat man nicht, um den Pitch down zu drücken.
    Ansonsten geht die Drehzahl so sehr in den Keller, dass man sich über den nächsten Tag keine Gedanken mehr machen braucht.
    Ist nach meiner Erfahrung (Trainingsflüge i.S. AR mit HU 300, R 22, 206, HU 500) überall gleich.
    Einzig bei meinem Übungsflug (Simulator der BW) mit einer Sea King war auch die eine sec zu langsam.

    Viele Grüße
    Rocky
     
  21. #19 Acanthurus, 11.09.2015
    Zuletzt bearbeitet: 11.09.2015
    Acanthurus

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    Das ist wirklich sehr, sehr wenig Zeit - und eben auf den "mangelnden" Negativpitch-Bereich zurückzuführen.

    Bei den Modellen ist eine der gruseligeren "Kunstflugfiguren" die Blade Stop Auto.
    Dabei wird mit stehendem Antrieb erst mal angepitch, bis der Rotor fast zum Stillstand kommt :FFEEK:
    Im freien Fall genügen dann die -14° Pitch (oder +14, weil man das natürlich auch in Rückenlage machen kann), um das Rotorsystem aus dem Stand hochzudrehen... d.h. die Autorotationsenvelope wird nicht durch Restdrehzahl, sondern durch die Höhe über Grund bestimmt.

    Unerwartete Autorotationen sind jedoch bei den Modellen oftmals nicht von Erfolg gekrönt, da man sich nicht um eine Dead Mans Curve schert und ggf. auf dem linken Fuß erwischt wird (vertikales Steigen mit Max Pitch aus dem Stand, Antrieb quittiert in 7m Höhe den Dienst... das werden die wenigsten RC-heli-Scheucher noch recovern können)
    Ich fliege seit 22 Jahren Modellheli und habe dabei 4 Not-Auros mitgemacht - davon gingen 2 gut und 2 schief...


    gruß
    a.p.
     
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