Autorotation mit NOTAR?

[martinw]

Hallo Freunde der Drehflügler,

 

ein Kollege und ich kamen in der Mittagspause auf Hubschrauber zu sprechen. Unter anderem auch auf die neuen Helis von z.B. MD welche ohne Heckrotor auskommen.

Kann mir einer erklären, wie bei diesem von MD NOTAR genannten System der Drehmomentausgleich bei einer Autorotation aufrecht erhalten wird?

Gibt es da schematische Skizzen dazu?

 

Danke und Gruß

Martin

[Markus Epp]

Salü Martin

 

Ich bin kein Experte was NOTAR-Systeme angeht... aber ich stelle mir das in etwa so vor. Mal angenommen dass das um diese Uhrzeit überhaupt noch geht ;)

 

Zuerst was Allgemeines:

 

Kurz: Während der Autorotation benötigt es keinen Drehmomentausgleich, da keine Kraft mehr von der Turbine an den Hauptrotor übertragen wird.

 

Nun etwas ausführlicher:

 

Zuerst der normale Flug:

Die Turbine überträgt eine Kraft auf den Rotor, womit dieser zu drehen beginnt. Sagen wir mal nach links. Damit die Kabine nicht in die Gegenrichtung dreht (nach rechts), wurde ein Heckrotor installiert.

Dieser "drückt" also die Kabine wieder zurück in die gerade.

 

Autorotation:

Die Turbine stellt nun ab und somit wirkt auch keine Kraft mehr auf den Hauptrotor. Die Kabine will also auch nicht mehr nach rechts drehen.

Nun entsteht aber das Problem bei einem "normalen" Heli dass der Heckrotor weiterhin dreht und somit einen Schub produziert um das, jetzt nicht mehr vorhandene Drehmoment auszugleichen. Das heisst der Helikopter würde jetzt beginnen nach links zu drehen.

 

Dies ist der Grund warum der Pilot bei einer Autorotation voll auf das rechte Pedal steht.

 

Nun zum NOTAR

 

Beim NOTAR System wird Luft aus dem Downwash des Hauprotors weiter verdichtet und per Düsen am Heckrotor ausgestossen. Zudem bewirken kleine Düsen am Heckausleger, dass dieser zusammen mit dem Downwash wie ein Flügelprofil wirkt und somit auch "Auftrieb" erzeugt.

Bei einer Autorotation, und somit fehlendem Downwash, denke ich mir dass auch ein grossteil des Heckschubs ausfällt... (bin aber nicht sicher)

 

Somit wage ich mal zu behaupten, dass die Autorotation mit einem NOTAR sogar noch etwas einfacher sein dürfte als mit einem "normalen" Heli (Weiss jemand ob das wirklich stimmt??:009: )

 

So oder so... wie gesagt, einen Drehmomentausgleich benötigt es während der Autorotation nicht... er stört eher

 

Gruess Markus

 

Bilder von http://www.exl.at/helicopter/aerodynamik/aerodyn.htm

[martinw]

Hallo Markus,

 

vielen Dank für die Erläuterung, dass klingt für mich plausibel. Vor allem wusste ich nicht, dass man bei der Autorotation mit Heckrotor voll ins Pedal steigen muss.

 

Gruß

Martin

[thiag]

...

Zuerst was Allgemeines:

 

Kurz: Während der Autorotation benötigt es keinen Drehmomentausgleich, da keine Kraft mehr von der Turbine an den Hauptrotor übertragen wird.

...

 

 

...und beim Flare? Was machen wir da?

[Wolf]

....beim flare wird lediglich die gespeicherte Energie durch die Vorwärtsbewegung während der AR in zusätzlichen Aufrtieb umgewandelt. Es wird nach wie vor keine Antriebsleistung auf die Zelle übertragen, daher im Normalfall auch keine Pedaleingabe erfolgen.

 

 

Grüße aus köln,

 

Wolf

[thiag]

Ist es nicht so, dass der Pilot beim Flare voll pitcht? Somit wird der Anstellwinkel der Rotorblätter ehöht, was zwangsläufig auch ein Drehmoment erzeugt, welches mit den Pedalen ausgeglichen wird.

 

Oder ?

[wmayer]

Nein, beim Flare wird mitnichten voll gepitched. Die meisten Helis würden in diesem Fall voll durchstarten (an Höhe gewinnen). Und plötzlich findest du dich dann wieder 10m über GND und hast keine RPMs mehr... :(

Je nach Heli und Wind/Speed-Situation ist der Collective (oder eben Pitch) im Flare full down oder ganz leicht gezogen (um ein Rotor-RPM-Overspeed zu vermeiden).

 

In der Autorotation wird der Rotor durch die von vorne-unten hindurchströmende Luft angetrieben (zumindest die Blatt-Aussenbereiche).

Dies führt dazu, dass vor allem im Flare (verstärkter Antrieb des Rotors) sehr wohl ein Drehmoment um die Hochachse entsteht. Dies eben durch das Drehmoment, das beim Flaren und anschliessendem Ziehen des Collectives (um die Landung zu dämpfen) entsteht und eben mit den Pedalen kompensiert werden muss.

 

PS. Hier hab ich ein Video hochgestellt, in dem eine LowSpeed-Autorotation demonstriert wird. Im Gegensatz zu einer Schulmässigen AR wird hier mit sehr gehringer IAS (Airspeed) Autorotiert. Ein eigentlicher Flare ist nicht mehr möglich. Es wird nur ganz wenig angepitched (ca 10m GND) und ganz leicht die Nase hochgenommen. Die Rotor-RPM bleibt bei 100% und nimmt vom Moment des anpitchens bis Touchdown kontinuierlich ab. Ist definitiv kein Manöver, dass ohne sehr hohe AR-Erfahrung versucht werden sollte!!!

 

Grüsse, wale

[Markus Epp]

Dies führt dazu, dass vor allem im Flare (verstärkter Antrieb des Rotors) sehr wohl ein Drehmoment um die Hochachse entsteht. Dies eben durch das Drehmoment, das beim Flaren und anschliessendem Ziehen des Collectives (um die Landung zu dämpfen) entsteht und eben mit den Pedalen kompensiert werden muss.

Salü!!

 

Ich muss dir widersprechen, denn ich denke eigentlich weiterhin dass kein Drehmoment entsteht... auch während des Flare nicht. Ich weiss aber, dass die Pedalstellung nach dem Flare verändert wird... dies hat (für mich) folgenden Grund:

 

Fall 1) Bei einer Autorotation während der Ausbildung werden meist keine Full-Stop Autorotation durchgeführt, sondern der Heli nach dem Flare ca. 1-2m über dem Boden mithilfe des Motors abgefangen, d.h. also in dem Moment wo man die Restenergie des Rotors zum ausetzen nutzen würde (RPM beginnt zu sinken). Dann entsteht durch die Kraftübertragung durch den Motor natürlich auch wieder ein Drehmoment.

 

Fall 2) (Ich denke über diesen wird oben diskutiert) Auch beiner Full-Stop-Autorotation nimmt man nach dem Flare den Druck aus dem Pedal (wenn ich mich richtig erinnere), doch dies geschieht, meiner Meinung nach, weil durch die fallende Drehzahl die Wirkung des Heckrotors zunehmen nachlässt.

 

Das gleiche passiert übrigens bei einer Notlandung aus dem Schweben. Da stehst du auch erst voll auf das Pedal (um den Anstellwinkel des Heckrotors und damit dessen Schub möglichst klein zu halten) und löst dann das Pedal langsam wieder... da eben der Schub des Heckrotors durch die sinkende Drehzahl nachlässt.

 

Gruess Markus

 

Übrigns... das war ja eine Butterweiche Autorotation!!!!

[wmayer]

Naja, in der Theorie hast du recht. Ich hab mich nicht ganz haarklein exakt ausgedrückt :cool:

 

Fall1) (AR mit Power-Recovery) kann bezüglich des Flares wie du gesagt hast nicht mit einer Full-Down AR verglichen werden. Beim Hochfahren des Motors (bzw. der Turbine) hat der Pilot tatsächlich alle Füsse voll zu tun, um das Heading des Helis gerade zu halten.

 

Nun zum Fall 2 (Full-Down AR):

Der Antrieb des Rotors erfolgt im Blatt-Innenbereich (im Blatt-Aussenbereich ergibt sich durch den geringeren effektiven Anstellwinkel einen Bremseffekt) und nicht über den Rotormast. Prinzipiell entspricht dabei also der Antrieb dem Blattspitzenantrieb, der früher mal bei einigen Helis eingesetzt wurde (Hughes XH-17, Djin). Demzufolge sollte eigentlich kein Gegendrehmoment entstehen --> ein Ausgleich desselben müsste eigentlich nicht nötig sein. Dein Punkt ;)

 

Trotzdem bleibe ich dabei, dass auch bei einer Full-Down AR mit den Pedalen gearbeitet wird. Zumindest aufgrund von Reibung im Getriebe wird nämlich doch ein (geringes) Drehmoment auf die Zelle ausgeübt das es auszugleichen gilt.

 

Zum Heckrotorschub: Wenn die Rotor-RPM sinkt, nimmt der Heckrotorschub ab, nur dürfte da ja eigentlich gar kein Schub mehr vorhanden sein, wir sind ja in der AR!? :confused:

 

Vor allem auf weichem Untergrund (Grass, Erde, Schnee) ist ein schräges Aufsetzen (nicht genau in Landerichtung) fatal und führt meistens zum Roll-over.

 

Anyway, die AR in der Theorie zu erklären ist verflixt schwierig. Vor allem wenn's dann um diese Feinheiten geht. Also, wer noch weitere Meinungen bzw. plausiblere Erklärungen hat, schiesst los!

 

greets, wale

[csp]

 

Vor allem auf weichem Untergrund (Grass, Erde, Schnee) ist ein schräges Aufsetzen (nicht genau in Landerichtung) fatal und führt meistens zum Roll-over.

 

 

 

greets, wale

 

 

Was ist mit diesem Roll-over gemeint?

[Markus Epp]

Trotzdem bleibe ich dabei, dass auch bei einer Full-Down AR mit den Pedalen gearbeitet wird. Zumindest aufgrund von Reibung im Getriebe wird nämlich doch ein (geringes) Drehmoment auf die Zelle ausgeübt das es auszugleichen gilt.

Du hast vollkommen recht!! Natürlich werden die Pedalen für eine saubere Autorotation gebraucht!! Habe mich wohl ein wenig zu theoretisch ausgedrückt :) Wollte ursprünglich damit nur sagen, dass die bei einer AR ohne Heckrotor nicht wie ein Hurrli rumdreht. :)

Vor allem auf weichem Untergrund (Grass, Erde, Schnee) ist ein schräges Aufsetzen (nicht genau in Landerichtung) fatal und führt meistens zum Roll-over.

Uiui... das will ich mir gar nicht vorstellen... :002:

Zum Heckrotorschub: Wenn die Rotor-RPM sinkt, nimmt der Heckrotorschub ab, nur dürfte da ja eigentlich gar kein Schub mehr vorhanden sein, wir sind ja in der AR!? :confused:

Ich weiss nicht genau was du meinst... aber evtl sprechen wir nicht genau vom gleichen... ich meinte ein normale Heckrotor, der ja auch während der AR dreht und Schub produziert. Du evtl vom NOTAR... was ja ursprünglich auch mal das Thema war :rolleyes: Anyway... da sind wir wohl schon lang weg davon :007:

 

Anyway, die AR in der Theorie zu erklären ist verflixt schwierig. Vor allem wenn's dann um diese Feinheiten geht.

Richtig!! Vorallem dann wenn man noch nie eine selbst erlebt(bzw noch besser: selbst geflogen) hat... da komme so unglaublich viele Faktoren aufeinander. Ein sorry also an alle die sich vielleicht ab unserer Fachsimpelei über Kräfte, Pedalen, Steuerung, Drehmomente, etcetc.. etwas verwirrt sind!

Bin ich unterdessen auch schon ein wenig. :009:

 

Danke wale und ein tolles Weekend!

Gruess Markus

 

EDIT: @ Céderic: Roll-over ist ein Überschlag des Helis

[wmayer]

hehe, bin zwar schon bald zu müde (TGIF, Thank God It's Friday...) um noch mehr zur Verwirrung beizutragen, jedoch:

...ich meinte ein normale Heckrotor, der ja auch während der AR dreht und Schub produziert.

 

Genau das meine ich, der normale Heckrotor (HR) Dreht zwar während der AR, erzeugt aber keinen Schub. Durch den input auf dem rechten Pedal (beim Linksdrehenden Hauptrotor) wird ja eben der Anstellwinkel des Heckrotors in die Neutralstellung gebracht. Wenn die Pedale Neutral ausgerichtet sind (in "Mittelposition"), dann erzeugt der HR Schub.

 

Bezüglich Notar -und damit sind wir wieder beim ursprünglichen Thema- bleibt noch anzumerken, dass zum durch den Downwash abgelenkten Ausleger ja immer ein FAN ("Ventilator") im Innern des Auslegers zusätzlich Luft nach hinten zu den beweglichen Düsen bläst. Somit sollte auch ohne Antrieb und in der AR eine Steuerung um die Hochachse möglich sein, oder?

 

Dir auch ä Schönä!

 

wale

[kettlermartin]

Bezüglich Notar -und damit sind wir wieder beim ursprünglichen Thema- bleibt noch anzumerken, dass zum durch den Downwash abgelenkten Ausleger ja immer ein FAN ("Ventilator") im Innern des Auslegers zusätzlich Luft nach hinten zu den beweglichen Düsen bläst. Somit sollte auch ohne Antrieb und in der AR eine Steuerung um die Hochachse möglich sein, oder?

Genau das nähme mich nun auch Wunder,denn die Strömung durch den FAN sollte ja,meiner Meinung,nicht abnehmen.Wobei eine Hochachsendrehung bei der AR wahrscheinlich wieder negative Auswirkung auf die Anströmung haben wird....??

[Andi Rotorchopf]

Hoi zäme,

 

So unterschiedlich die einzelnen Modelle zu fliegen sind, so ist jeweils auch das Verhalten in der Autorotation anders.

 

Genau das meine ich, der normale Heckrotor (HR) Dreht zwar während der AR, erzeugt aber keinen Schub. Durch den input auf dem rechten Pedal (beim Linksdrehenden Hauptrotor) wird ja eben der Anstellwinkel des Heckrotors in die Neutralstellung gebracht. Wenn die Pedale Neutral ausgerichtet sind (in "Mittelposition"), dann erzeugt der HR Schub.

 

BK117 z. B. hat die Horizontalstabilisatoren mit etwas Einstellwinkel (Nose left)montiert um im Reiseflug den Heckrotor zu entlasten und im Falle eines Heckrotorwellenbruches sogar noch etwas Leistung stehen zu lassen und somit Zeitgewinn einfahren zu können um ein geeigneter Notlandeplatz zu finden (Speziell im Nachtflug), abschliessend wird eine Autorotation etwas schiebend im Anflug, aber normal ausgeflared und mit 0 speed hinsetzen ausgeführt. Mit Heckrotorantrieb wird instinktiv etwas rechtes Pedal (non power pedal) gegeben um erwähnten Effekt wegzudrücken.

 

Und wie erwähnt Getriebewiderstand, z. B. angeflanschte Hydraulikpumpe beim Jet Ranger.(Hat auch leicht "left nose"eingestellte vertical fin)

 

Auch schwere Rotorblätter (Bell 47, 204, 212) oder leichte (R 22, 44) verändern das A.R.- verhalten stark.

 

Hier ein schönes aber nicht komplettes Funktionsprinziphttp vom Notar

 

Da der Fan direkt wie sonst eine Heckrotorwelle mit Hauptgetriebe verbunden ist, wird er vom autorotierenden Rotor weiterhin angetrieben und somit funktionstüchtig.

 

 

Die Horizontalstabis sind beweglich und mit den Pedalen verbunden, da im Reiseflug die Wirkung der Rohrschlitze stark reduziert ist.

 

Übrigens: In Buttwil wurden (oder werden immer noch?) mit dem Enström F28C die Autorotationen wie im obengesehenen Video trainiert. (Aufsetzen mit Fahrt)

 

Rutschlandung ist mit hohem Landing Skid eher heikel (Schwerpunkt höher)

 

Was ist mit diesem Roll-over gemeint?

 

Hier gibt es die Seitwärtsrolle, verursacht durch schiebendes Aufsetzen, also Rumpfachse und Flugrichtung sind nicht parallel; wirkt wie beim Skifahrer der sich verkantet.

Oder der Längsüberschlag, wenn im Terrain ein festes Objekt versteckt ist welches etwa durch hohes Gras nicht sichtbar ist (Baumstumpf, die letzte Furche eines brach liegenden Ackers, Baumstamm u.s.w.) und das Landestell daran hängen bleibt und abrupt verzögert, während der Rumpf dem Trägheitsgesetz folgt und weiter will.

 

Schön gegen den Wind autorotieren

 

Immer eine handbreit Luft unter den Kufen

 

Gruss Andi

 

Wer dynamischen Auftrieb will, muss mit Widerstand rechnen. (Rotörhead)

[martinw]

Hallo zusammen,

 

ich möchte niemanden hier stoppen. Vielen Dank für den vielen Input. Es ist also doch nicht ganz trivial mit der AR.

 

Gruß

Martin

[Markus Epp]

Salüüü

 

Ich merke gerade: Eine Autorotation auszuführen ist schwierig! Aber die Autorotation zu beschreiben noch viel schwieriger!!! :009:

Danke ebenfalls für alle Kommentare!!

 

So... muss jetzt weg. Desshalb allen noch ein schönes Wochenende!

Gruss Markus