AW: Warum neigt ein Rotor zum aufbäumen?
Hallo Martin
Der Grad des Aufbäumens wird durch die Blattmasse, den Blattschwerpunkt, den Massenschwerpunkt, den Vorlauf, die Kopfdämpfung und die Rotordrehzahl beeinflußt. Die Kreiselpräzession sollte hier normalerweise keine Rolle spielen! Wer einen am Boden gefesselten Hubi einmal bei voller Drehzahl mit z.B. Nick nach vorne ansteuert, wird feststellen, dass bei einem rechtsdrehenden Rotor dieser schlagartig um 90° in Drehrichtung versetzt. In diesem Falle also voll Roll rechts! Würde dieser Effekt das Aufbäumen verursachen , so würden unsere Hubis vorher eine starke Rollbewegung aufweisen und dann erst schlagartig mit Nick reagieren. Ich will aber nicht ausschließen das der eine odere ander Heli mit diesem Problem zu kämpfen hat. Voraussetzung ist eine sehr starres System. Z.B. Starrer Kopf, CFK-Blätter und geringe Blattmasse. Versucht einmal den Effekt euch anders vorzustellen.
Beispiel: Im Schwebeflug bei Windstille herrschen homogene Verhältnisse am Rotor. Die Blätter werden im Blattumlauf gleichmäßig angeströmt. Der Konuswinkel und der Blattvorlauf sind ausgeglichen. Bei zunehmender Vorwärsfahrt läuft nun das Vorlaufende Blatt nach oben weg. Durch die verringerung des Rotordurchmessers läuft nun das Blatt nach vorn. (Piruetteneffekt). Beim Rücklaufenden Blatt ist der Effekt genau umgekehrt. Das Führt nun dazu, dass unsere Rotorwelle nicht mehr mittig zwischen den Rotorblättern ist. Folge: Anstieg der Vibrationen und ßnderung der Auftriebsverteilung. Proportional zum Blattvorlauf steigt die Neigung zum Aufbäumen, gleichzeitig wird die Agilität auf die zyklische Steuerung größer. Bei steigender Drehzahl nimmt die Fliehkraft zu, das Blatt steigt nicht mehr so hoch. Das Aufbäumen wird geringer. Bei Manuell geflogenen Rotorsystemen ohne Stabilisierung sollte deshalb der Massenschwerpunkt der Blätter bei möglichst >60%, der Vorlauf < 2mm und die Dämpfung entsprechend der Rotordrehzahl passend zum Heli weich oder hart abgestimmt sein. Wenn der Vorlauf des Rotorsystemes nahe Null ist bäumt sich der Heli auch kaum noch auf. Die Zyklische Steuerung wird träger, was hier aber sehr erwünscht ist. So Fliegt sich ein so abgestimmter Rotor sehr neutral. Eine hohe Blattmasse oder/und Drehzahl tragen weiterhin zur Beruhigung des Systemes bei.
Bei einem FBS- arbeitet man nun genau umgekehrt. Die Blätter sollten möglichst leicht sein, die Drehzahl möglichst hoch und mit einem größeren Blattvorlauf erreicht man eine bessere Steuerfolgsamkeit. (Zyklisch). Um die Tendenz zum Aufbäumen zu verringern hilft sicherlich - weniger Vorlauf und mehr Masse. Hier ist dann wieder Abstimmarbeit gefragt. Mit steigendem Pitchwinkel wird der Blattanstieg sowie der Vorlauf größer. Der Effekt verstärkt sich also. Deshalb sollte im Schnellflug mit möglichst geringem Pitch geflogen werden. Der ßbergangsauftrieb im Marschflug ist bei Mehrblattsystemen enorm.
Frage: Ansteuerung des Rotorblattes um 90° versetzt.
Die Ansteuerung des Rotorblattes mit 90° Voreilend ist einfach darin begründet das ein sich drehendes Rotorblatt nicht schlagartig in eine bestimmte Position zu bringen ist. Deshalb wird das Blatt 90° voreilend angesteuert . Da der Kreis 360° hat ist ein Viertel halt 90° für jeden Steuerabschnitt. Nehmt als Beispiel doch einfach mal eine Tragfläche am Randbogen und dreht euch mit dieser Tragfläche um euch selbst. Wenn Ihr nun den Anstellwinkel verändert wird die Trägfläche aufsteigen oder absinken. Sie macht das aber nicht sofort, sondern erst nach einer entsprechenden Drehbewegung. Die drehzahl ist dabei minimal und die Masse eines leichten Flügels vernachlässigbar gering. Und trotzdem kommen wir an diesen Trägheitseffekten nicht vorbei. (Produkt aus Geschwindigkeit und Auftrieb)
mfG
Norbert
Hallo Martin
Der Grad des Aufbäumens wird durch die Blattmasse, den Blattschwerpunkt, den Massenschwerpunkt, den Vorlauf, die Kopfdämpfung und die Rotordrehzahl beeinflußt. Die Kreiselpräzession sollte hier normalerweise keine Rolle spielen! Wer einen am Boden gefesselten Hubi einmal bei voller Drehzahl mit z.B. Nick nach vorne ansteuert, wird feststellen, dass bei einem rechtsdrehenden Rotor dieser schlagartig um 90° in Drehrichtung versetzt. In diesem Falle also voll Roll rechts! Würde dieser Effekt das Aufbäumen verursachen , so würden unsere Hubis vorher eine starke Rollbewegung aufweisen und dann erst schlagartig mit Nick reagieren. Ich will aber nicht ausschließen das der eine odere ander Heli mit diesem Problem zu kämpfen hat. Voraussetzung ist eine sehr starres System. Z.B. Starrer Kopf, CFK-Blätter und geringe Blattmasse. Versucht einmal den Effekt euch anders vorzustellen.
Beispiel: Im Schwebeflug bei Windstille herrschen homogene Verhältnisse am Rotor. Die Blätter werden im Blattumlauf gleichmäßig angeströmt. Der Konuswinkel und der Blattvorlauf sind ausgeglichen. Bei zunehmender Vorwärsfahrt läuft nun das Vorlaufende Blatt nach oben weg. Durch die verringerung des Rotordurchmessers läuft nun das Blatt nach vorn. (Piruetteneffekt). Beim Rücklaufenden Blatt ist der Effekt genau umgekehrt. Das Führt nun dazu, dass unsere Rotorwelle nicht mehr mittig zwischen den Rotorblättern ist. Folge: Anstieg der Vibrationen und ßnderung der Auftriebsverteilung. Proportional zum Blattvorlauf steigt die Neigung zum Aufbäumen, gleichzeitig wird die Agilität auf die zyklische Steuerung größer. Bei steigender Drehzahl nimmt die Fliehkraft zu, das Blatt steigt nicht mehr so hoch. Das Aufbäumen wird geringer. Bei Manuell geflogenen Rotorsystemen ohne Stabilisierung sollte deshalb der Massenschwerpunkt der Blätter bei möglichst >60%, der Vorlauf < 2mm und die Dämpfung entsprechend der Rotordrehzahl passend zum Heli weich oder hart abgestimmt sein. Wenn der Vorlauf des Rotorsystemes nahe Null ist bäumt sich der Heli auch kaum noch auf. Die Zyklische Steuerung wird träger, was hier aber sehr erwünscht ist. So Fliegt sich ein so abgestimmter Rotor sehr neutral. Eine hohe Blattmasse oder/und Drehzahl tragen weiterhin zur Beruhigung des Systemes bei.
Bei einem FBS- arbeitet man nun genau umgekehrt. Die Blätter sollten möglichst leicht sein, die Drehzahl möglichst hoch und mit einem größeren Blattvorlauf erreicht man eine bessere Steuerfolgsamkeit. (Zyklisch). Um die Tendenz zum Aufbäumen zu verringern hilft sicherlich - weniger Vorlauf und mehr Masse. Hier ist dann wieder Abstimmarbeit gefragt. Mit steigendem Pitchwinkel wird der Blattanstieg sowie der Vorlauf größer. Der Effekt verstärkt sich also. Deshalb sollte im Schnellflug mit möglichst geringem Pitch geflogen werden. Der ßbergangsauftrieb im Marschflug ist bei Mehrblattsystemen enorm.
Frage: Ansteuerung des Rotorblattes um 90° versetzt.
Die Ansteuerung des Rotorblattes mit 90° Voreilend ist einfach darin begründet das ein sich drehendes Rotorblatt nicht schlagartig in eine bestimmte Position zu bringen ist. Deshalb wird das Blatt 90° voreilend angesteuert . Da der Kreis 360° hat ist ein Viertel halt 90° für jeden Steuerabschnitt. Nehmt als Beispiel doch einfach mal eine Tragfläche am Randbogen und dreht euch mit dieser Tragfläche um euch selbst. Wenn Ihr nun den Anstellwinkel verändert wird die Trägfläche aufsteigen oder absinken. Sie macht das aber nicht sofort, sondern erst nach einer entsprechenden Drehbewegung. Die drehzahl ist dabei minimal und die Masse eines leichten Flügels vernachlässigbar gering. Und trotzdem kommen wir an diesen Trägheitseffekten nicht vorbei. (Produkt aus Geschwindigkeit und Auftrieb)
mfG
Norbert
Kommentar