Böen / Turbulenzen

[Voni]

Hallo,

 

mich interessiert, ob Helikopter in Turbulenzen und Böen gleich reagieren wir Flächenflieger. Besten Dank.

 

Gruss aus Buchs / ZH

 

Willi

[Flying Bull]

Hallo Willi,

 

nein, Hubschrauber merken zwar auch Böen und Turbulenzen und man kann auch durchgeschüttelt werden - allerdings deutlich weniger, wie in einem Flugzeug vergleichbarer Größe.

Das liegt daran, das die Rotorblätter beweglich am Hubschrauber angebracht sind, Tragflächen am Flugzeug fest.

Zusätzlich bewegt sich das Rotorblatt auf einer Kreisebene und schneidet sozusagen immer wieder in eine sich bewegende Luftmasse - die beim Flugzeug die ganze Zeit die Fläche anhebt/absenkt.

Dann ist es auch noch abhängig vom Hubschrauber - einer mit einem starren Rotorsystem (z.B. Bo105) it empfänglicher für Turbulenzen wie ein Hubschrauber mit "Schaukelrotor" (z.B. Bell 206), bei der kann sich das gegenüberliegnde Blatt absenken, wenn das andere Blatt angehoben wird.

 

Gruß Udo

"Flying Bull"

[Voni]

Hallo Udo,

 

Alles klar und herzlichen Dank.

 

Gruss aus Buchs / Zürich

 

Willi

[Andi Rotorchopf]

Hoi Zäme,

 

Danke Udo... wobei unsere sich selbst widersprechenden Helitheoriebücher mal wieder bestens rezikliert wurden... auch dem Herrn Mauch, besten Dank...

 

Zum einen haben wir es mit einem Tragwerk zu tun, welches gleichzeitig einen sehr trägen Kreisel darstellt. (Rotorblattgewicht 20- 40kg x Anzahl Blätter, Schwerpunkt bei ½ Rotordurchmesser und ca. 300 rpm; einfach so mal als Rechnungsgrundlage...). Soll bei BO105 ca. 20t potenzielle Masse pro Blatt geben...

 

Zum anderen kommt, dass jede asymmetrische Auftriebseinwirkung immer ein auslenken der Rotorblätter um 90° versetzt (später in Drehrichtung) verursacht (Präzession).

 

Auch bei der Flächenbelastung wird gern von einer 'Rotorkreisflächenbelastung' ausgegangen; die effektive Blattflächenbelastung ist natürlich viel höher... und nach aussen konzentriert...

 

 

bei der kann sich das gegenüberliegnde Blatt absenken, wenn das andere Blatt angehoben wird.

ist ein Theoriezombie seit Juan de la Cierva mit seiner beim "Ansteigenden" Blatt eine Einstellwinkelreduktion bewirkenden Konstruktion es geschafft hat, dass der Gyro bei etwas höheren Geschwindigkeiten in Richtung des rücklaufenden Blattes abkippt... Sikorsky (nachdem er sich von zweien der drei Heckrotoren getrennt hatte und später durch eine regelgerecht wirkende Taumelscheibe ersetzte), Hiller und Young (Bell) haben diesen Mangel schon weitgehend (erkannt?) und behoben... warum der quatsch immer noch unterrichtet wird kann keiner wirklich erklären...

Der gute Cierva hatte keine Taumelscheibe in unserem Sinn sondern kippt die Rotorachswelle (wird so auch bei aktuellen Gyros angewandt)... und durch die Schlaggelenke werden auch nur Steuerinputs in Blattverstellung umgesetzt, wenn der Rotor in der 90° position (ist natürlich kontinuierlich und hat hier sein Maximum) zur Steuerrichtung steht (die kollektive Blattverstellung ist so nur aufwändig umsetzbar aber auch gar nicht nötig).

 

 

 

Die 'Gelenklosen' Rotorsysteme werden gerne fälschlicherweise als "Starr" bezeichnet; die Schlag- und Schwenkmomente werden aber in der (definiert elastischen/torsionsfesten) Rotorblattwurzel abgefangen und gedämpft, wobei hier über den Rotormast Quer-/ Nickmomente über Mast/ Getriebe in den Rumpf geleitet werden, welche eine Nick/ Rollrate auch bei Low G Manöver erzeugen (bei BO105/BK117 u.ä. begrenzt); die Schwierigkeit der Konstruktion liegt darin, dass Rumpfinduzierte Lageänderungen nicht vom Rotormast in das Rotorsystem gelangt, welche ein präzessiv negatives verhalten der Rotorebene verursachen (Momente aus Rumpfinduzierten Lageänderungen müssen immer über die Taumelscheibe [auch wenn Stick gar nicht bewegt wird] in die Rotoren gelangen). Hier ist die Systemeigenschaft eigentlich gut dokumentiert aber auch hier wird der Ciervafehler mit der Aussage, dass das Vorlaufende Blatt sich nach oben bewege durchgekaut (jaja tut es auch, aber erst 90° später)...

Bei den Schaukelrotoren (ältere Bell/ Robinsons) sieht die Sache etwas anders aus: Hier ist die Rotorebene vom Rumpf völlig entkoppelt (R22/44 leichte friction am Hauptwippgelenk); ich bezeichne dies treffender 'halbkardanisch' wobei es keine Rolle spielt, dass das Rotorkopfmittelstück nicht quer zur Schlagrichtung kippbar ist; die Blätter können es (zyklische Blattverstellung) und ist somit als kardanisch anzusehen...

Bei diesen Helis folgt der Rumpf der Rotorkreisebene nur durch seine Gesamtauftriebsrichtung und nur wenn eine Zugkraft zwischen Rumpf und Rotor vorhanden ist. Bei Low G- Flugzuständen (können auch durch Böen verursacht werden) kann daher mit Stick gerudert werden wie man will, es wird nur der Rotorkreis genickt und gebankt ohne dass eine Steuerreaktion stattfindet; im schlimmsten Fall erreicht der Winkel zwischen Rotorkreis und Mast das für die Nabe mechanisch mögliches Mass, von da an kommt es zum Mastbumping mit einer sehr hohen Knickbelastung am Mast oder die Hauptrotorblätter schlagen im Heckausleger ein...

Was soll man denn machen? Vorallem bei Robinson ist in Böen die Geschwindigkeit moderat zu halten und sollte es den Heli auf die Seite (Bank) oder Nose up/down (pitch attitude) bewegen, so ist auf keinen Fall stark und schnell gegenzulenken sondern den Stick möglichst in der Mitte zu halten, Leistung auf keinen Fall ganz reduzieren (der Heli richtet sich so weitgehend selbst wieder auf) und erst bei deutlicher wiederaufnahme von G-Last die Lage wieder bereinigen.[ Robinson Safety Awareness Training ]bringt im Google interessante treffer.

 

Ansonsten gefährlich sind Böen eigentlich beim Anlassen und Abstellen, weil bei niedrigen Drehzahlen noch zuwenig Blattzug (Fliehkraft, Kreiselstabilität und Präzession) aber schon genügend aerodynamische Kräfte entstehen, welche den Schaukelrotor unkontrollierbar ausschlagen lassen können... Im jeweiligen AFM finden sich die Wind-/ Böenlimiten.

 

Wer es besser zu wissen meint, darf den Gegenbeweis gerne darstellen; aber bitte praktisch; von mir aus mit Modell aber bitte nicht mit falsch angewendeten Formeln und pseudophysikalischen Formulierungen.

Unsere Hubschrauber sind deswegen immer noch Fluggeräte, welche nicht zum fliegen gemacht sind, sondern vor dem Absturz zu bewahren und deshalb unzulänglich konstruiert sind (die gängigen Fürze am schweben zu halten ist doch mental viel zu anspruchsvoll). Es wäre durchaus möglich sogar einen Akrotauglichen Heli zu bauen (mit sehr hohen Roll- und Nickraten; 3D ist nur schwer medizinisch aushaltbar), welcher stabiler und einfacher zu handhaben ist wie ein herkömmliches Flächenflugzeug (auch im Rückenschwebeflug), aber wenn ein erprobtes System (Modell wie Manntragend) keiner haben will, oder ohne genaue Insspektion nicht patentfähig ist, ohne dass das System zum vornherein von Grossfirmen geklaut wird. Dies kann nur bestätigt werden,wobei es sich hierbei 'nur' um ein Detail handelt... habe meine ganzen Projekte zusammengekloppt als mir das klar wurde, sollen die doch ihren s*****s selber machen...

 

Tschuldigung, wenns mit mir durchgegangen ist:o regt mich halt immer wieder auf..:002:

[Flying Bull]

Hallo Andi,

es gibt Theoretiker und es gibt Praktiker - und vor ein paar Tagen habe ich fast ein Stündchen bei 50 Knoten auf dem Staurohr geschwebt (gut 1000 Fuß agl).

Sicher gibt es Präzession - was nicht heißt, dass z.B. bei einer Bell 206 nicht trotzdem das gegenüberliegende Blatt mit runter geht, wenn das andere hoch geht.

Wenn ich die Blätter fessel, ist das jedenfalls immer so ;-)

Nicht immer muss man alles wissenschaftlich komplett erklären um etwas verständlich zu machen, da hilft oft Abstraktion.

Und wenn man bei böigen Wind sich die Rotorebene ansieht - besonders bei Nacht, wenn der Landescheinwerfer an ist und die Spitzen mit anleuchtet, dann kann man schön sehen, wie die Blätter arbeiten.

Es gibt auch ein schönes Video

http://de.youtube.com/watch?v=Ug6W7_tafnc.

 

Gruß Udo

"Flying Bull"

[Andi Rotorchopf]

Salü Zäme,

Hoi Udo,

 

Nicht immer muss man alles wissenschaftlich komplett erklären um etwas verständlich zu machen

Genau, aber wenn dies zu machen versucht wird, sollte es auch praktisch nachvollziehbar sein... leider beim flapping ist nur die Ursache (Vor-/ Rücklaufendes Blatt) richtig; die Auswirkung wird immer wieder falsch als Kippen auf die rücklaufende Seite beschrieben...

 

Hab auch noch so ein Film :D Beachte: Die Blattspitze ist erst nach unten gebogen, wenn der Heckrotor sichtbar ist, obwohl wie bekannt der kleinste Auftrieb am rücklaufenden Blatt ist. Die gegenüberliegende Seite ist von der Blattrichtung (wieviel Ausschlag bei welchen Winkelgraden) leider nur schwer festzustellen...

Bei den Videos wird ersichtlich, wie wichtig die Balance zwischen Elastizität, Eigendämpfung und das Biegverhalten (es darf keine Torsion entstehen) ist.

Leider wissen wir nicht in welcher Fluggeschwindigkeit die Aufnahmen entstanden; ich vermute am oberen Ende...

Robinson hat neben dem Hauptschlaggelenk noch für jedes Blatt ein eigenes Schlaggelenk, welche sich innerhalb der Betriebsdrehzahl durch Fliehkraft der Blätter selbst arretieren (Rotorkopf weist ein leicht überhöhtes Preconing auf); damit wird einer hohen Biegekraft an der Blattwurzel am Ende einer Autorotation (oder Hoverautorotation) beim unterschreiten der Nenndrehzahl zuvorgekommen (Coning).

Wenn jetzt das Hochlaufende Blatt das gegenüberliegende runterdrücken sollte, würden sich jedesmal die Blattschlaggelenke öffnen und somit wird diese Kraft nicht weitergeleitet... ein nach unten laufendes Blatt könnte das Gegenüberliegende aber hochdrücken... Uiuiuiui...

 

Ich hatte das Vergnügen einige Male bei Föhnlage Rundflüge ins Jungfraugebiet (auch Flüge zum Hüfifirn) zu machen (Wenn der Chef meint das Flugwetter sei bestens [fliegbar schon aber nicht wirklich komfortabel] und Paxe bestellt, dann hast du zu Fliegen... aber das ist eine andere Geschichte), ich war erstaunt, wie weit die Blattebene aus der Taumelscheibenstellung (Stick ruhig entsprechend leicht FWD) laufen kann, variierende Speedanzeige, sinken und steigen angezeigt. Natürlich blieb dabei der Rumpf nicht ruhig aber ich brach (dem Zustand der Paxe entsprechend) immer rechzeitig ab (keine innenreinigung nötig). Meist kamen wir nicht bis über den Thunersee; so machten wir einen Zwischenhalt in der Fritzeflueh...

Die Rotorebene hat sich aber immer meinen Aussagen entsprechend verhalten (egal ob Halbstarr B206/ R22 oder Vollartikuliert (Enstrom F 28c) bzw. diese (und weitere) Beobachtungen (welche sich mit den Theoriebüchern so nicht vereinbaren liessen) liessen gar keinen anderen Schluss mehr zu, dass die Kreiselkräfte (und somit die Präzession) immer wirken und nicht nur wenn es den Theoriebuchverfassern passt.

Wer kann aus den Theoriebüchern schlüssig zu erklären, warum Zweiblatt- Schaukelrotorsysteme kein Schwenkgelenk brauchen? Bitte Quelle nennen :009:

Wie auch immer... hauptsache es fliegt...

[Heli Foxy VS]

Hey Andi

 

Ich weiche jetzt ein wenig vom Thema ab, aber mich würde eben folgendes interessieren:

 

Warum hat der R44 keine yellow arc bei einer Rotordrehzahl von 60-70% wie der R22?

 

Gruss

Alex

[CHskidder]

Mit dem R44 kenne ich mich zwar nicht sehr gut aus, würde aber behaupten, dass er einfach keinen kritischen Drehzahlbereich hat, indem starke Vibrationen auftreten. Beim R22 ist ja vorgeschrieben, dass man beim Anlassen zügig durch diesen (gelben) Drehzahlbereich geht um strukturelle Schäden, verursacht durch Vibrationen zu vermeiden.

Meines Wissens ist der Schweizer 300 davon auch nicht betroffen.

 

Grüessli

 

Nicolo

[Andi Rotorchopf]

Hoi Zäme,

Hoi Alex,

 

Dies kann mit der Teeterhinge friction zu tun haben.

 

In dieser Diskussion geht es heftig unter anderem um die "Untauglichkeit" der Rotorsysteme von Robinson...

...munterer Diskurs zwischen Bell-ingenieur, Piloten und sogar Frank R. klinkt sich ein... hab zwar nicht den ganzen Beitrag gelesen aber keiner spricht von den wirklichen Eigenschaften des Rotorsystems...

 

Der Bell-ing moniert, dass die Rotorblätter falsch angesteuert werden 72° vorlauf anstatt 90° wie bei Bell... ist normalerweise auch Richtig. Andere Systeme weisen auch einen anderen Winkel auf; hierbei wird aber die Taumelscheibe entsprechend verschoben angesteuert. Die Taumelscheibe muss ihren Tiefststand an der Stelle erreichen, wenn das Rotorblatt seinen maximalen Ausschlag erhalten soll. Bsp. BK117 45° Ansteuerwinkel und Blatt erst noch von hinten angesteuert; Rotoren entlang/quer des Rumpfes stellen, Stick ganz nach vorn drücken und die seitlichen Rotorblätter beobachten -> sie bewegen sich maximal, die Blätter, welche entlang des Rumpfes stehen bewegen sich nicht; lass Cyclic stick in der FWD-pos und schau in welcher Richtung die Taumelscheibe steht... sie steht (in Flugrichtung gesehen) vorne rechts unten/hinten links hoch also 45° verdreht.

Demzufolge sollte die Taumelscheibe bei den Röbis auch 12° verschoben sein; tut es aber nicht -> die Mimik entspricht und funktioniert nach der 90° Regel (Präzession) ... ist aber für einige nicht logisch- eigentlich gar nicht logisch...

 

In der Diskussion ist von einer Steuerverdrehung die Rede, also wenn Stick genau nach vorne bewegt wird, macht der Rumpf eine nach vorne links bewegung, also die einen Piloten meinen sie müssen den Drehfehler selber nach rechts kompensieren andere aber nicht.

Das hat mit der Teeter hinge friction zu tun, also die Schaukelbremse, welche einen eigenen Einfluss auf die Präzession hat. Das Mass dieser Bremswirkung ist entscheidend; zu fest müsste der Pilot nach links kompensieren -> zu wenig wie beschrieben nach rechts. Bei richtiger Einstellung (Vom Mech genau einstellbar) läuft der Röbeli ganz genau...

 

R44 hat schwere Rotorblätter und muss auch mehr friction haben um diesen 'Steuerverzug' zu kompensieren... deshalb dürfte diese Dämpfung ausreichen damit keine Resonanzen entstehen aber auch die Steuerung geht dementsprechend härter und wird mit hydraulik unterstützt.

 

Also wenn Du das Gefühl hast dein Röbeli läuft 'aus dem Ruder' (die ganze Cyclic- Steuerung nach rechts verdreht) stimmt der Frictionwert nicht mehr und ab damit zum Meccano, welcher Dich komisch anschauen dürfte...

 

Ach ja, warum der ganze Aufwand? Die Blattverstellhebel liegen nicht aus freude auf 72° sondern liegen da genau in der Wellenachse der Blattschlaggelenke (eigentlich wie bei den Vollartikulierten und aus demselben Grund), welche wie früher erwähnt, im normalbetrieb arretiert sind; werden sie aber aktiv, so wird sichergestellt, dass beim Hochlaufen keine Einstellwinkelreduktion stattfindet und somit nicht mehr kontrollierbar... was der Fall wäre, bei der 90° Regel...

 

Also ich bin immer noch einer jener "Brainwashed Robinsonfraction" die den Produkten aus Torrance ihr Vertrauen schenken... anytime..

[CHskidder]

Hallo Andi

 

Vielen Dank für den Link!

Spannende Meinungen und viele böse Worte gegen den R22:003:

Da lob ich mir doch den Umgangston im Flightforum:rolleyes:

 

Grüessli

 

Nicolo

[Heli Foxy VS]

Hallo Zusammen

Salü Andi

 

Also ich bin immer noch einer jener "Brainwashed Robinsonfraction" die den Produkten aus Torrance ihr Vertrauen schenken... anytime..

 

Erstmal danke für die ausführliche Erklärung. :) Auch ich gehöre dazu, denn was will ich als Laie Robinson vorhalten? Ich finde den R22 eine gute Trainingsmaschine (as a matter of fact auch das einzige affordable training im Moment :rolleyes: :)), just stay within the limits und das Riskio ist schon mal kleiner.

Über google bin ich auf folgenden interessanten Beitrag in einem anderen Forum gestossen: http://www.heliforum.ch/bbforum/viewtopic.php?f=5&t=233 darin wird der Unfall vom 27. Dezember 1995 in Zürich erwähnt. Dies ist der Unfallbericht dazu: http://www.bfu.admin.ch/common/pdf/1658.pdf. Seite 28 - good to know :005: ...

 

Fly safe!

Alex

[Andi Rotorchopf]

Hoi Zäme,

 

Hoi Alex,

 

Dieser Unfallbericht hat einiges Kopfschütteln verursacht und die Heligemeinde gespalten... begonnen bei Punkt 1.5.1

Pilot +Schweizer Bürger Jahrgang 1996... ...Ausweis... ...gültig bis 13. Juni 1995...

... ausserdem wurde eine Steuerungstätigkeit des Fluggastes (Doppelsteuer installiert) nie explizit ausgeschlossen. Das auffinden von Vogelfedern (Taubenfedern am Rotorblatt ohne Blutspuren / dry Birdstrike) kann eine Irritation des Piloten verursachen (auch ein Tauberl knallt ordentlich) obwohl die Rotorblätter in der Lage sind solch Kleingeflügel schadlos zu zerteilen; eindringen in die Kabine war nicht nachweisbar. Ursache der Schlüsselstellung konnte nicht wirklich abschliessend erklärt werden...

Da ein Pilot für den Paxe so angenehm wie möglich fliegen will (was bei Vollartikulierten Helis und begrenzt auch B206 problemlos funktioniert), versucht er Böen möglichst entgegenzusteuern; dies kann in einer eintretenden Low G- situation im R22 in einer fatalen fehlmanipulation Enden...

Ob dieser Bericht genug Anlass gegeben hat die ganze CH-Röbeliflotte (nur CH)zu grounden war sehr umstritten...

 

Die Rolltendenz im Low-G- zustand wird dem 'tailrotortrust' zur Last gelegt; hallo??? ausgerechnet entgegen der Motordrehrichtung??? wo ein sehr Leistungsfähiges Kühlgebläse ohne Momentenausgleich am werkeln ist???

Ich möchte wetten, wenn der Motor hochkant montiert wäre wie hier

im Bell 47 G2; könnte sich manch einer am Kopf kratzen.... Klar Hughes und Enstrom haben die Motoren auch längs eingebaut; sind aber Vollartikulierte, bei denen die Steuerkräfte auch im Low-G wirken... wie in früherem Post erwähnt..

 

So, genug aus dem Fenster gelehnt, ist doch kalt da draussen...

[Heli Foxy VS]

ausserdem wurde eine Steuerungstätigkeit des Fluggastes (Doppelsteuer installiert) nie explizit ausgeschlossen.

 

Der Jahrgang und die Gültigkeit der Lizenz, diese Dinge sind mir gar nicht aufgefallen. Aber, dass das Doppelsteuer installiert war, habe ich auch gesehen. Gibt es da eigentlich eine Vorschrift ob es installiert werden darf, während einem "Privaten Flug"? Ich weiss dass man ohne CFI Lizenz nicht unterrichten darf, aber darf ich als PPLer ein Doppelsteuer dabei haben?

[Andi Rotorchopf]

Hoi Zäme,

 

Hoi Alex,

 

Also wir hielten es so, dass das Doppelsteuer auszubauen ist wenn nicht ein FI -oder Einweisungsberechtigter auf dem linken Sitz sass. Pedale verbleiben natürlich drin, wobei ich mit denen allein auch schon haarige Situationen erlebte...

 

Beim Robinson hatte mein Fluglehrer auf seinen Hebel verzichtet und mit der rechten Hand direkt am Centerrod gesteuert, sobald ich selber den Funk übernehmen konnte.

 

Beim Ranger wird das Doppelsteuer (Cyclic-/ Pitchstick) im Baggagecompartment versorgt und kann natürlich von jedem Privatpiloten bei Aussenlandungen selbst installiert werden; wo kein Kläger da kein Richter.

[Sacha-B.]

Salu Alex,

 

Sowohl primär aus gesetzlichen- als auch aus Vernunftsgründen sind die Doppelsteuerelemente bei Passierflügen auszubauen (beim AB 206 nur bedingt möglich, wegen den Pedals - bei RH 22 u. RH 44 Stick, Pitch und Pedals problemlos ein- und ausbaubar)....Ich bekäme feuchte Hände, wenn ein PAX mir aus irgendwelchen Gründen, ohne Böses zu wollen oder unabsichtlich in vor allem in heiklen Flugphasen in die Controls greifen oder stehen würde, dafür ist der Heli einfach ein viel zu komplexes Gerät....

 

Liebe Grüsse

 

Sacha B.

[Jonimus]

Gibt es da eigentlich eine Vorschrift ob es installiert werden darf, während einem "Privaten Flug"?

Da du offenbar aus den USA schreibst, hier noch eine FAA-Antwort: Ja, du darfst die Steuerorgane am linken Sitz drin lassen, der Passagier darf aber damit nicht fliegen ("manipulate the controls"), solange er nicht die Bedingungen von SFAR 73, Sec. 2(a)(1), erfüllt. Bedenke aber auf jeden Fall, du bist als PIC vollumfänglich für die Sicherheit des Fluges verantwortlich.

 

Ich weiss dass man ohne CFI Lizenz nicht unterrichten darf, ...

Du darfst schon unterrichten, so wie in einem Flächenflugzeug, aber es dürfte aus den oben genannten Gründen äusserst unklug sein und der Passagier müsste ebenfalls die oben genannten Bedingungen erfüllen. (Und du darfst das selbstverständlich nicht als Instruktion ins Logbuch eintragen; dieses Recht bleibt dem CFI vorenthalten.)

 

Die Vernunftsantwort auf beide Fragen dürfte auch klar sein...

 

Viel Spass mit dem R22; war damit auch schon in ziemlich rüttliger Luft unterwegs.

Hene