Rotorkopftypen und deren Auswirkung auf das Flugverhalten

[HHS]

Hallo,

 

Auf Youtube habe ich ein schönes Video zum Rotorkopf der AS350 (Starflex-system) gefunden:

 

 

Es gehört ja zur Klasse der Halbstarren Rotorköpfe und soll prompt auf alle Steuereingaben reagieren.

 

Es gibt ja noch die Starren Rotorköpfe (Bo105), das der Bell 205 sowie die der Vollgelenke (Sikorsky).

 

Doch wie sehr unterscheiden sie sich alle im Flugverhalten?

Bo105 und AS350 reagieren trotz unterschiedlichem Rotorkopf offentsichtlich gleich, eine Bell 205 im Vergleich dazu sehr verzögert...

 

Hat aber nicht auch der Abstand des Schlaggelenkes bzw. der Punkt an der die Auslenkung stttfindet, einen Einfluss auf das Flugverhalten?

Je weiter vom Rotormittelpunkt weg, desto weniger sensibel auf die Steuereingaben?

 

Wie unterschieden sich also aus Pilotensicht die verschiedenen Rotorköpfe und Gelenksvarianten?

 

Etwas speziellere Fragen, aber ich hoffe, das sie mir jemand beanworten kann

 

Viele Grüße

Heiko

[Andi Rotorchopf]

Guckst Du Hier geht zwar um die Frage Kufe oder Rad aber wird schon drauf eingegangen...

 

...Übrigens eine interessante Animation (wie auch weitere in dieser Reihe :008:)

 

Gruess Andi

[HHS]

Guckst Du Hier geht zwar um die Frage Kufe oder Rad aber wird schon drauf eingegangen...

 

...Übrigens eine interessante Animation (wie auch weitere in dieser Reihe :008:)

 

Gruess Andi

 

Die Animation ist genial, und dürfte eventuell so manchem Flugschüler sehr hilfreich sein!

 

In diesem Posting von Dir habe ich den einzigen Hinweis gefunden, der mir wenigstens ein wenig weiterhilft.

 

Wenn ich richtig verstanden habe, ist es so, das die Kräfte die auf den Rotormast wirken je höher sind, je weiter also das Schlag und Drehgelenk vom Mast entfernt sind?!

Also gleich: je weiter, desto größer die Rollraten?

[Andi Rotorchopf]

Salü Heiko,

 

Starres Rotorsystem gibt es im manntragenden Bereich nicht... nur von den mechanisch konstruierten Gelenken und Lagern befreite (Bis auf die Blatteinstellwinkelverstellung [Cyckic/Collective- Pitch])... Die Blätter selbst können immer noch eine Schlag/ Schwenkbewegung ausführen..

 

Das (sogenannt) halbstarre (Bell/ Robinson) ist nur auf den Rotorkopf (Hub) bezogen; da aber die Rotorkreisebene über die zyklische Blattverstellung sich in alle Richtungen bewegen lässt (also gleiches Verhalten aufweist wie ein kardanisch aufgehängtes System), spielt es keine Rolle, dass der Kopf allein sich nur in Schlagrichtung kippen kann...

 

...Schwenkgelenke brauchen diese Systeme nicht, weil das (gemeinsame) Schlaggelenk im Rotordrehpunkt und etwas oberhalb der 'gewöhnlichen' Schlaggelenke gebaut wurde; man nennt dies auch "Undersling" (Berücksichtigung des 'conings') und bewirkt, dass die Blattschwerpunkte und die Schlagachse auf einer Linie liegen und sich beim Kippen der Rotorebene immer gleichmässig an die Drehachse annähern (Mass-equation).

 

Auch hier gibt es Corioliskräfte, welche aber auf beiden Seiten in gleichem Masse wirken (es rennt kein Blatt dem anderen davon, oder wird gegenüber dem anderen langsamer wie bei den artikulierten Systemen)

 

Also gleich: je weiter, desto größer die Rollraten?

 

Im Prinzip ja, ..aber je weiter die Schwenk-/ Schlaggelenke vom Rotordrehpunkt entfernt sind desto mehr werden die Blattschwerpunkte geometrisch wandern (ungleichmässig zum Drehpunkt gezogen [!asymmetrischer Corioliseffekt!] auch Rotorschwerpunkt und Rotordrehpunkt beginnen zu driften).

Gegen dieses driften und Blattschwenkvibrationen helfen am Spheriflex (EC120) auch die Gewichte (Trommeln an den Dämpfen)

 

Hier entstehen auch Vibrationen in Schlagrichtung, welche beim BO105/BK117/EC145 mit den Schwinggewichten reduziert werden. Hierbei muss auch beachtet werden, dass die Blätter zur Eigenschwingung (Schlagrichtung) angeregt werden, auch hier wirken die Kügelchen an den Hebeln.

 

Hier kannst Du Dich auch verweilen... (Rotorsystem- Rumpfharmonie).

 

Je weiter entfernt die Schlag/ Schwenkpunkte sowohl von der Rotordrehachse als auch (meist) unterhalb der Rotorblattschwerpunkte zu liegen kommen, um so grösser werden auch die Vibrationsprobleme je weiter die Rotorebene aus der vorgegebenen Rotorkopfebene ausgelenkt werden muss (Auch C.G.- bedingt). Schlauerweise wird der Winkel Rumpf/ Mast so ausgerichtet, dass im Reiseflug der resultierende Kippwinkel zwischen Kopf und Ebene in einem Vibrationsarmen Bereich bleibt...

 

Gruess Andi

[HHS]

Klasse! Danke für die Antwort- das hat mir ein wenig weitergeholfen!

[Andi Rotorchopf]

Salü Zäme,

 

Was beim Starflex AS 350** (in der Animation) noch fehlt sind noch zusätzliche Dämpfer oberhalb des Rotorkopfs (unter der Haube)

 

Guckst Du...

 

Der Spheriflex läuft nicht ohne Probleme, AD's wegen den Elastomerlagern, ausgerissene Dämpfer/Hammer- Aufhängungen (Wirklich immer innerhalb der Limiten geflogen? oder Temperaturproblem??)

 

Hier gibts eine Diskussion mit schön hässlichen Blidern... (etwas runterscrollen)

 

@Heiko: Willst Du einen Rotorkopf konstruieren? :005:

 

Gruess Andi

[HHS]

@Heiko: Willst Du einen Rotorkopf konstruieren? :005:

 

Gruess Andi

 

Sozusagen ja.

 

Allerdings virtuell. Für eine Flugsimulation bin ich gerade auf der Suche nach Daten des Starflex-Systems, aber auch andere sind willkommen.

 

Wir haben bereits äußerst detaillierte Daten von der NASA die aus einer Vergleichsmessung zwischen Bo105, CH53G, Hughes OH-6 und Bell UH1-H stammen.

Also sämtliche (damals) verfügbare, verschiedene Rotorkopftypen.

Und den Unterschied zwischen B0105 und UH1 merkt man auch in der Simulation sehr deutlich. :005: (bereits RealPiloten getestet)

 

Zum Starflex habe ich aber keine Daten, aber ich dachte bzw. denke, das es möglich ist, anhand der Unterschiede in der Konstruktion entsprechendes abzuleiten. Allerdings habe ich eben bemerkt, das in der Simulation je näher die Schlaggelenke am Rotormittelpunkt sind, desto feinfühliger und sensibler mussen Steuereingaben sein- ob das so sein kann?

 

Deine Antworten hier haben mir jedenfalls schon weitergeholfen!

[Andi Rotorchopf]

Salü Zäme,

Allerdings habe ich eben bemerkt, das in der Simulation je näher die Schlaggelenke am Rotormittelpunkt sind, desto feinfühliger und sensibler mussen Steuereingaben sein- ob das so sein kann?

Ich weiss nicht wie der Simi die Auftriebsverteilung am Rotorblatt berechnet, aber wenn durch das verkürzen der Schlag/schwenkdistanz die Gesamtauftriebsfläche vergrössert und deren Wirkpunkt zur Rotordrehachse verschoben berechnet, könnte ich mir das schon so vorstellen.

 

Was auch nicht ausser Acht gelassen werden darf, ist das Trägheitsmoment des Rumpfes (Rotationsträgheit) um die Roll/Nick-achse (Längs/Querachse) und der Abstand vom C.G. des Rumpfes zum Rotorkopf (Hier könnte man diskutieren ob der Rotor miteinbezogen werden muss oder nicht; lass ihn mal weg).

Die Trägheit um die Querachse (Nick) ist viel grösser als um die Längsachse (Roll); beim Fliegen merkst du davon nichts weil die Steuerweiten (Gradienten siehe unten) dementsprechend angepasst sind.

 

Auch der rein mechanische Auslenkungsgradient (z.B. 5° am Cyclic-stick ergibt X° Blatteinstellwinkelverstellung; Verlauf Linear? Progressiv? Degressiv? Änderung des zyklischen Gradienten durch beigabe der kollektiven Blattverstellung?)

 

Viel Vergnügen :p

 

Gruess Andi

[HHS]

Salü Zäme,

 

Ich weiss nicht wie der Simi die Auftriebsverteilung am Rotorblatt berechnet, aber wenn durch das verkürzen der Schlag/schwenkdistanz die Gesamtauftriebsfläche vergrössert und deren Wirkpunkt zur Rotordrehachse verschoben berechnet, könnte ich mir das schon so vorstellen.

Er unterscheidet zwischen "rellenflaphinge"- relativer Abstand Schlaggelenk zur Länge Rotorblatt sowie "rel-len-blade-start" - relativer Abstand Rotorblattbeginn(Auftrieb) und dessen gesamte Länge.

Zudem auch den Schwerpunkt des Blattes.

Außerdem kann ich die Auslenkungen bestimmen- Eigentlich alle relevanten Daten.

 

Die einzigen festen und bekannten Zahlen die nahe rankommen könnten, sind die der Bo105.

 

Was auch nicht ausser Acht gelassen werden darf, ist das Trägheitsmoment des Rumpfes (Rotationsträgheit) um die Roll/Nick-achse (Längs/Querachse) und der Abstand vom C.G. des Rumpfes zum Rotorkopf (Hier könnte man diskutieren ob der Rotor miteinbezogen werden muss oder nicht; lass ihn mal weg).

Die Trägheit um die Querachse (Nick) ist viel grösser als um die Längsachse (Roll); beim Fliegen merkst du davon nichts weil die Steuerweiten (Gradienten siehe unten) dementsprechend angepasst sind.

Auch da habe ich nur Daten zu den oben genannten Helis. Zumindest kann man durch Kalkulation an anderere bauähnliche Helis sehr nahe rankommen.

 

Auch der rein mechanische Auslenkungsgradient (z.B. 5° am Cyclic-stick ergibt X° Blatteinstellwinkelverstellung; Verlauf Linear? Progressiv? Degressiv? Änderung des zyklischen Gradienten durch beigabe der kollektiven Blattverstellung?)

 

Viel Vergnügen :p

 

Gruess Andi

 

Yep- dadurch, das ein Heli in Aerodynamik und Flugdynamik komplizierter ist als ein Flugzeug, und diese benötigten Daten meistens nicht veröffentlich sind, macht es die Sache ganz schön knifflig.:(

 

Am Ende versucht man zumindet durch Trial and Error und jede Menge Testflüge an Pilotreports etc. heranzukommen, in der Hoffnung das man nen Treffer landet.:008: