Ich bin ja schon ruhig. Mich hat nur der Einwand von Chaosman kräftigst verwirrt und mir fehlt eine Resultierende im Kräfteverhältnis. Deswegen: Nachlesen.
Wenn ich, um den gleichen Auftrieb zu erzeugen, auf einmal mehr Leistung benötigen würde, dann müßte diese Energie ja irgendwo hin verschwunden sein. Aber Energie kann nicht verschwinden.
Ok, dann meinst du aber den Energieerhaltungssatz und nicht den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, das sind nämlich zwei verschiedene Dinge.
Du hast natürlich recht dass Energie nicht verschwinden kann, aber das muss sie ja auch nicht. Der Rotor kann mit abnehmender Dichte der Luft ja auch einfach ineffizenter werden, sodass man mehr Leistung benötigt um den gleichen Auftrieb zu erzeugen. Diese Mehrleistung geht dann halt einfach in Verwirbelungen und letztendlich mehr Wärme über, verschwinden tut da nichts.
Ok, dann meinst du aber den Energieerhaltungssatz und nicht den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, das sind nämlich zwei verschiedene Dinge.
Du hast natürlich recht dass Energie nicht verschwinden kann, aber das muss sie ja auch nicht. Der Rotor kann mit abnehmender Dichte der Luft ja auch einfach ineffizenter werden, sodass man mehr Leistung benötigt um den gleichen Auftrieb zu erzeugen. Diese Mehrleistung geht dann halt einfach in Verwirbelungen und letztendlich mehr Wärme über, verschwinden tut da nichts.
IMHO hat das nur sehr entfernt mit Energieerhaltung und noch viel weniger mit dem 1. Thermo-HS zu tun. Energieerhaltung kann man eher dann sehen wenn man die Deformation am Acker oder Heli nach nem Crash untersucht *G* Das hier ist ein (mehr oder weniger) simples Kräfte- und Momentengleichgewicht.
Statisch betrachtet:
Kraft am und Moment um Mittelpunkt des HR (F nach oben und M nach links, bei rechtsdrehenden, sowie geringfügig in Rollrichtung um dem Rollmoment durch den HR entgegenzuwirken). Das gleiche um die Mitte des HR (Moment deutlich geringer aber vorhanden). Gewichtskraft durch den Schwerpunkt des Helis in Richtung Acker. Hoff hab nix vergessen auf die Schnelle.
Wenn man nen schön grades Schwebeflugbild vom Heli hat und sich das alles reinmalt wird das etwas klarer. Würd ich mal machen, muss aber grad deutlich langweiligeres tun (Auch Arbeitswissenschaften gehören zum Maschinenbaustudium *gähn*... Aber Lustig zu sehen was BWLer für "Rechenaufgaben" halten *g*).
ich fände es Schade wenn dieser Beitrag hier wegen pers. Anfeindungen oder ßhnlichem geschlossen wird, denn noch sind wir kein Stück weiter. Niemand konnte seine Thoerie hier so gut darlegen, dass er die anderen damit überzeugen könnte. Werdet ich euch vor dem Schreiben eurer Beiträge also bitte nochmal bewusst, dass ihr hier nur eure Meinung schreibt. Niemand hat das Vorrecht auf die Wahrheit. Selbst die Physik maßt sich das nicht an, denn wenn ihr euch ehrlich an eure Schulzeit erinnert, dann hat euch euer Lehrer hoffentlich auch gesagt, dass alle physikal. Gesetze, wie wir sie nennen, nur die Dinge beschreiben, die wir in der Umwelt wahrnehmen. Kein ehrlicher Physiker würde sich hinstellen und behaupten eine unumstößliche Gleichung aufgestellt zu haben, denn die Gleichung kann der Realität immer nur sehr Nahe kommen, ob sie die Realität tatsächlich exakt wiedergibt, vermag niemand zu beweisen.
In diesem Beitrag geht es also auch nur darum, die plausibelste Erklärung für das sichtbare Rollmoment zu finden.
Des Weiteren hat dieser Beitrag rein gar nix mit der Leistung zutun. Dafür könnt ihr gerne einen anderen Beitrag starten, das Forum ist groß genug ;-)
Lasst uns also sachlich bleiben und erinnert euch daran, dass hier niemand das alleinige Anrecht auf die Wahrheit hat. Wir schreiben doch alle nur unsere Meinungen.
Wenn sich jemand durch diesen Gedanken angegriffen fühlt, weil er überzeugt ist, doch Recht zu haben, dann darf er das hier gerne beweisen. Dafür bin ich allemal offen und die anderen Leser sicher auch. Aber Sätze wie: "Das ist so.." oder "Das hättest du doch schon aus der Schule wissen müssen..." sind keine Beweise. Wenn wir schon den Anspruch haben "hochwissenschaftlich" zu sein, dann sollte so ein Beweis ja ein Klacks sein.
ich fände es Schade wenn dieser Beitrag hier wegen pers. Anfeindungen oder ßhnlichem geschlossen wird
Liegt an euch, würds gern auflassen.
Lasst uns also sachlich bleiben
Ja bitte.
Da wir uns ja hier mit einem sehr theoretischen Thema befassen, möchte ich mal kurz den Unterschied zwischen Theorie und Praxis anhand von OT aufzeigen.
OT an
Theorie ist wenn man alles weiß und nichts funktioniert. (Heli fliegt nicht)
Praxis ist, wenn alles funktioniert (Heli fliegt) und keiner weiß warum.
OT aus.
Hoffe jetzt sind alle wieder etwas lockerer geworden.
Zuletzt geändert von Klaus O.; 05.03.2009, 16:43.
Gruß Klaus
Wer emotional wird hat keine sachlichen Argumente mehr und somit verloren.
ich denke die Rollwirkung kommt dadurch zustande:
bewegt sich der Hubschrauber auf einer horizontalen Flugbahn wird das Rotorsystem mit zunehmender Geschwindigkeit durch den Fahrtwind als einseitige Anströmung beeinflußt. Das führt zu erheblichen zusätzlichen Belastungen und Beeinflussungen des gesamten Steuermechanismus.
Das Rotorblatt das sich bei drehendem Rotor gerade gegen den anströmenden Fahrtwind bewegt wird wesentlich kräftiger von der Luft angeblasen als das Rotorblatt das sich mit dem anströmenden Fahrtwind bewegt. Man spricht hier auch von einem voreilenden oder rückeilenden Rotorblatt. Beim voreilenden Blatt addiert sich der Fahrtwind zur normalen Blattanströmung und der aerodynamische Auftrieb wird größer.
Beim rückeilenden Blatt subtrahiert sich der Fahrtwind und der Auftrieb wird kleiner. Je nach Drehrichtung des Rotors wird also immer die voreilende Seite mehr die rückeilende weniger Auftrieb haben und diese Verschiebung ändert sich logischerweise mit der Fluggeschwindigkeit. Schnell drehende Rotoren werden weniger betroffen als langsamer drehende Rotoren da sich bei letzteren die Anströmung durch den Fahrtwind relativ zur Eigengeschwindigkeit viel stärker bemerkbar macht, das Ergebnis dieser einseitigen Auftriebsverschiebung durch die Fahrtanströmung ist eine zunehmende "Rollneigung" des Hubschraubers zur Seite des rückeilenden Blattes was zur starken Querneigung und schließlich sogar bis zum regelrechten Umschlagen des Modells führen kann, dies hat man schon beispielsweise bei relativ langsam drehenden Rotoren z.b.bei Tragschraubern beobachtet und ist deshalb mit ein Grund dafür daß man bei Modellhubschraubern hohe Rotordrehzahlen anstrebt. Ich habe schon beobachtet das bei Modellhubschraubern die Rollwirkung abhängig ist von der Drehrichtung des Hauptrotors, linksdrehende nach Links und rechtsdrehende nach Rechts……….
das stimmt natürlich. Es trifft aber nur dann zu, wenn der Hubschrauber im Bezug auf die Luft nicht steht. Dieser Zustand ist jedoch kein Schweben. Der Zustand, den ich beobachtet und beschrieben habe tritt jedoch beim Schweben auf. Dabei wird der Rotor gleichmäßig, und zwar gar nicht, bzw. nur von oben, angeströmt. Dadurch erzeugen die Blätter unabhängig von der Phase den gleichen Auftrieb. Der Effekt, den du beschreibst, erzeugt also beim stat. Schweben kein Rollmoment.
@ all:
Gerd Guzicki hat mir mittlerweile geschrieben und folgendes berichtet. Der Hubschrauber erfährt auch mit hochgelegtem Heckrotor ein Rollmoment. Dafür geht er stabiler durch Pirouetten.
Hmm klingt alles sehr interessant.
Ich hab mir nun recht viel (bis Seite 6) des Threads durchgelesen und den Rest überflogen.
Vielelicht kann ich das Misverständnis das hier herrscht aus der Welt räumen.
Erstmal etwas allgemeiner; d.h. es trifft gleichermasen auf Hauptrotor wie auch Heckrotor zu.
Wenn ein Rotor in Drehung versetzt wird erzeugt dieser nur ein Drehmoment (0° Pitch vorausgesetzt).
Wenn wir nun pitch dazugeben (d.h. den Anstellwinkelverändern so dass wir an den Blättern Auftrieb erzeugen) haben wir jetzt nicht nur ein Drehmoment sondern auch einen Schub nach oben (oder nach unten natürlich; je nach Blattstellung).
Betrachten wir jetzt nur den Heckrotor (sprich Hauprotor demontiert) erzeugt dieser eine Schub nach links und ein Drehmoment. Wenn wir jetzt nur den heckrotor laufen lassen würden, dann würde sich der Helikopter um den Schwerpunkt (die eigene Achse) drehen.
Wenn ich jetzt einen weiteren heckrotor in 180° Position anbringe (sprich ein Heckrotor in die Nase vom Heli stecken) und den Schub meines Nasenheckrotors nach links wirken lassen hört mein Helikopter auf zu drehen.
-> Meine beiden Drehmomente wirken entgegegesetzt und "heben sich somit auf".
Und jetzt wird mir sicher jeder zustimmen, dass mein Helikopter nach links driften wird.
So und nun nehmen wir den Hauptrotor dazu. Dieser erzeugt ja unseren Schub der den Heli abheben lässt und ein Drehmoment. Wenn ich jetzt das Drehmoment des Hauptrotors mit dem Drehmoment meines Nasenrotors vergleiche dann wird auch dieses System nach links driften. Das ist zum Beispiel sehr gut sichtbar wenn sich der Helikopter ganz knapp über dem Boden befindet. Hier schwebt der Helikopter auf einer Art Luftkissen und ist sensibel auf horizontal angreifende Kräfte.
-> Helikopter driftet nach links ab
Wenn wir jetzt weiter abheben verschwindet der Effekt des Luftkissens und der Helikopter lässt sich in der Luft halten indem wir durch Roll nach rechts dem Schub nach links durch den Heckrotor entgegenwirken.
So und nun zu dem Thema Heckrotorposition in Bezug zur Hauptrotorebene.
Jemand hatte es schonmal hier erwähnt. Wichtig hier ist der Schwerpunkt des Helikopters an dem man alle Kräfte angreifen lassen kann.
Ich nehm mal wieder meinen Helikopter mit zwei Heckrotoren (einer am Heck einer an der Nase; 180° versetzt) und ohne Hauptrotor her um dies zu erläutern. Wenn ich nun beide heckrotoren so ausrichte dass sie auf einer horizontalen Eben zum Schwerpunkt liegen hab ich nur eine resultierende Kraft nach links (die beiden Drehmomente durch den heckrotorschub heben sich ja auf). Sobald ich eine Heckrotor vertikal nach oben verschieben habe ich nicht nur ein Drehmoment in horizontaler Ebene sondern auch eines in vertikaler Ebene. Das heißt mein Helikopter wird sich nicht nur nach links bewegen sondern auch nach links umkippen.
Extrembeispiel: man stellt den Helikopter auf die Nase so dass das Heckrohr vertikal nach oben zeigt. Heckrotor anschalten und der helikopter wird umkippen.
Nun zusammenfassend. Wir haben einen Schub nach links durch den heckrotorschub den wir durch Roll nach rechts ausgleichen.
Des Weiteren haben wir bei Heckrotoren die in der Höhe des Hauptrotors liegen ein vertikales Drehmoment gegne den Uhrzeigersinn. Durch die Präzession erhalten wir eine Kraft die den Helikopter nach vorne schiebt. (siehe Präzession: http://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zession)
Wer sich das jetzt nicht vorstellen kann macht seinen Helikopter mal richtig hecklastig. Nun wird sich der Helikopter nicht nach hinten bewegen, wie oft vermutet, sondern um 90° in Drehrichtung verstetzt; d.h. nach links. Das gleiche gilt wenn der Helikopter linkslastig ist; wir bekommen eine Kraft nach vorne.
Sprich ein Heckrotor der in einer horizontalen zum Hauptrotor parallelen Ebene im Schwerpunkt des Helikopters angreift ist am günstigsten wenn wir das "kippen nach vorne" des helis betrachten
Der Vollständigkeit halber nun auch zum Drehmoment des Heckrotors. Der Heckrotor (bei mir gegen den Uhrzeigersinn drehend) erzeugt ein Gegendrehmoment im Uhrzeigersinn. Somit bekommern wir bei einem im uhrzeigersinn drehenden Hauptrotor eine Kraft nach Rechts (Siehe auch hier Präzession).
Wenn wir den Heckrotor nun im Uhrzeigersinn drehen lassen würden hätten wir eine Kraft nach Links. Somit würde sich die Kraft die das Drehmoment des Heckrotors aufhebt mit der Schubkraft des Heckrotors addieren.
-> Hauptrotor im Uhrzeigersinn und Heckrotor gegen den Uhrzeigersinn (oder beides anders herum) ist geschickter da wir dann nicht soviel Roll nach Rechts benötigen.
Nun auch noch ein Kommentar zum Thema Luftdichte.
Wenn wir jetzt rein die Auftriebskraft ohne Verluste betrachten stimmt es dass die Auftriebsleistung in "dünner" Luft die gleiche ist wie bei hoher Luftdichte.
Natürlich müssen wir die Drehzahl oder den Pitch bei niedrigem Luftdruck erhöhen, um den Auftrieb konstant zu halten. Nun wissen sicher einige, dass bei Erhöhung der Rotordrehzahl die Verluste stark zunehmen.
-> Wenn wir bei niedrigem Luftrdruck fliegen wollen benötigen wir mehr Antriebsleistung um die höheren Verluste durch die höhere Drehzahl auszugleichen.
Ich hoffe ich konnte euch hier weiterhelfen.
Falls ich mich bei einem Punkt irre bitte korrigiert mich. Ich bin auch kein Profi auf diesem Gebiet.
da musste ich mich erst durch die ganzen Seiten durchlesen und den (sry, aber...) Fachsimpeleien folgen, bis zu dem letzten Post hier. Denn, für mich lustigerweise, kam niemand mal auf die Idee (sondern erst zum Schluss), dass mehrere Kräfte hier gleich wirken...
Staub hatte es dann schön sehr ausführlich erläutert... Uli hatte es mit einfach eingesprochen und naja - Versuch macht kluch - ergab der Umbau von geradem Heckrohr in ein gewinkeltes genau das Ergebnis bzgl. dem leichtem schrägem stehen. Mit hinzu kam die Schwerpunktlage, und der Heli flog dann schon anders mit hochgestelltem Rotor. Wenn auch nur leicht, aber er tat es...
Schade, dass man sich erst durch so viele unterschiedliche Meinungen (teils Streitereien) lesen muss, um auf den letzten abschließenden Post zu kommen
Jedenfalls bestätigte dieser meiner Erfahrungen und die laienhaften ßberlegungen meinerseits
Beim Modell-Heli ist es halt sehr kompliziert den Rotor hochzulegen.
Beim manntragenden Heli legt man den Heckrotor höher damit er weiter weg vom Boden ist.
Dass der Heli schief hängt liegt nicht am höheren oder niedrigeren Heckrotor, sondern daran dass der Heckrotor in eine Richtung bläst.
Grüße Bernd
Sorry, dass ich nur den ersten, den zweiten (oben zitiert) gelesen, sowie die letzten beiden überflogen habe.
Aber das reicht auch. Bereits im ersten Post wurde von Bernd die richtige Antwort gegeben und zwar glasklar und ohne Umschweife. Alles andere, das obigem nicht sinngemäß folgt, ist - unter uns gesagt - Bullshit.
Nicht persönlich nehmen, Jungs, es ist nur so, dass man nach soundsovielen Seiten einfach auch mal einen Strich ziehen sollte und längst gewonnene Ergebnisse anerkennen sollte.
Just m2c
Nachtrag: Die Tatsache der verschiedenen Kraftangriffspunkte bleibt davon übrigens unberührt. Klar ergibt sich ein Unterschied, wenn sich der Heckrotor aus der Rotorebene entfernt. Doch das hatte bisher noch NIE jemanden zu derart seltsamen Streitereien veranlasst. Der Unterschied ist tendentiell eher akademischer Natur und auch "die Großen" nehmen auf diesen Effekt keine Rücksicht, da es auch genug 1:1-Helis gibt, deren HeRo ausserhalb der Rotorebene liegt. Die ßnderungen diesbezüglich auf das Flugverhalten sind schlichtweg fast nur theoretischer Natur und deshalb keiner weiteren Betrachtung wert.
Edit: Nehmt den "Bullshit" da oben bitte nicht bierernst, das ist nur mein Lieblingswort und bei weitem nicht so negativ gemeint, wie es sich für machen anhören mag.
Zuletzt geändert von Klaus O.; 30.04.2010, 08:07.
Das Rotorblatt das sich bei drehendem Rotor gerade gegen den anströmenden Fahrtwind bewegt wird wesentlich kräftiger von der Luft angeblasen als das Rotorblatt das sich mit dem anströmenden Fahrtwind bewegt. Man spricht hier auch von einem voreilenden oder rückeilenden Rotorblatt. Beim voreilenden Blatt addiert sich der Fahrtwind zur normalen Blattanströmung und der aerodynamische Auftrieb wird größer.
Beim rückeilenden Blatt subtrahiert sich der Fahrtwind und der Auftrieb wird kleiner. ...........
das Ergebnis dieser einseitigen Auftriebsverschiebung durch die Fahrtanströmung ist eine zunehmende "Rollneigung" des Hubschraubers zur Seite des rückeilenden Blattes was zur starken Querneigung und schließlich sogar bis zum regelrechten Umschlagen des Modells führen kann,
Sorry, aber auch das ist "Bullshit" (bitte auch hier nicht falsch verstehen, sondern die Definition von Sniping-Jack verwenden)
1. Das rücklaufende Blatt ist IMMER das rücklaufende Blatt, egal wie rum sich der Rotor dreht! Aber das nur am Rande.
2. Durch die unterschiedliche Auftriebsverteilung im Vorwärtsflug (das ist natürlich korrekt) kippt der Rotor bzw Heli nicht zur Seite, sondern er hat die Tendenz auf zu nicken (die Nase hoch zu nehmen, unsere Stabilisierungssysteme Paddel, FBL versuchen das allerdings so weit wie möglich aus zu gleichen).
Das kommt daher. dass der Heli durch die zyklische Blattsteuerung nicht dahin gesteuert wird, wo der maximale Anstellwinkel auftritt, sondern dahin, wohin sich die Rotorebene neigt. Und zwischen maximalem Anstellwinkel und dahin wo sich die Rotorebene neigt gibt es den Phasenwinkel, der bei unseren Rotoren üblicherweise 90° ist, der aber abhängig vom Rotorsystem (Schlaggelenksabstand) durchaus weniger als 90° sein kann (BO105 (1:1) ca. 78°)
Dieser Phasenwinkel wird üblicherweise falsch mit Kreiseleffekten erklärt. Das ist aber nicht die Ursache, sonst könnte der Phasenwinkel auch nicht <90° sein.
Ursache für den Phasenwinkel ist, dass das Rotorblatt im Umlauf eine Schlagschwingung ausführt - Bei zyklischer Steuerung Nick nach vorne (rechtsdrehender Rotor) ist das Rotorblatt links am tiefsten, vorne neutral, rechts am höchsten und hinten wieder neutral. Die Rotorebene neigt sich aber nach VORNE!
Angesteuert (erregt) wird diese Schwingung aber von der zyklischen Blattansteuerung. Wenn man eine Schwingung anregen will muss die Erregungskraft VOR dem Schwingungsmaximum am schwingenden System angreifen - üblicherweise mit einem Phasenvorlauf von 90°, abhängig von Dämpfung/Rückstellkräften. Genauso ist es beim Rotor.
Auf den Heli wirkt sich nur EINE EINZIGE Kraft aus, wie Ihr es
ahnt ist es die Schwerkraft.
Alles andere erzeugt der Heli an sich selber (ja sogar den Luftwiederstand).
Der Heli hat einen Statischen schwerpunkt dieser idealer weise genau
in der Mitte der Hauptrotorwelle sitzt.
Merke: Heben wir einen Hubschrauber (egal ob Manntragend oder Modell)
an der Hautprotorwelle an nimmt er eine Horizontale lage zum Erdboden ein.
Nun gibt es den Dynamischen Schwerpunkt der durch Kreiseleffekte und Schubkräfte endsteht.
So nun ist unser Hubschrauber am Schweben mit seinen 2 Schwerpunkten!!!!!
Schwerpunkt 1 ist die UNBEWEGTE Masse (Zelle, Getriebe usw.)
Schwerpunkt 2 setzt sich zusammen aus Dremomenten und Schubkräften
Da nun auf beide Schwerpunkte die Schwerkraft der Erde wirkt richten sich
beide Schwerpunkte des Helis auf die Schwerkraft der Erde aus.
Der Dynamische und der Statische Schwerpunkt können NIE übreinstimmen
da sich der Dynamische je nach Schub vom Heckrotor, neigung der Rotorebene,
Windeinflüsse usw. usw. verändert.
Da spielt es nun kaum eine Rolle wo der Heckrotor sitzt!!!!!!!!!
Bei manchen Manntragenden Helis sitzt der Heckrotor NUR AUS EINEM GRUND OBEN. Und kommt Ihr drauf?
Genau um Gefahr durch den Heckrotor zu vermeiden (Bo 105 mit ihrer Heckklappe,
kähme bescheiden wenn der Notartz durch den Hero zerhäckselt wird).
Im Prinzip verfügen nur Helis mit Heckklappen (Notartzt, Fallschirmspringer
usw.) über ein nach oben versetzten Heckrotor um die Unfallgefahr zu mindern.
SO das ist der Punkt warum man Heckrotoren nach oben setzt. Beim Flug kommen
so viele verschiedene Kräfte zusammen die den Dynamischen schwerpunkt
beeinflussen das es gar keine Rolle spielt wo der Hero sitzt.
Ich selber kenne auch nicht alle Kräfte die da wirken, nur eines ist klar der Dynamische
Schwerpunkt wandert wärend dem fliegen permanent hin und her.
GAAANZ simpel. Ein Auto hat keinen Heckrotor wie ihr alle wisst. Nun lasst mal
das Auto durch eine Kurve fahren. Genau die Räder bleiben Vertikal zum Boden
wärend die die Karroserie sich (DURCH DYNAMISCHE KRßFTE also auch fliegkraft)
sich neigt und schief steht.
Bremst ein Auto ab neigt sich die Karroserie nach vornen, gibt man Gas neigt sie
sich nach hinten und dabei spielt es auch kaum eine Rolle wo und in welchem abstand die Achsen sind.
Es wirken Trägheitsmomente, beschleunigungsmomente aber damit kenne ich mich nicht genau aus.
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