Fligphysik-Basics: Nick-Pitch-Abhänigkeit bei CP-Helis

[LudwigX]

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Ich befürchte, dass der Effekt immer wieder falsch erklärt wird.

Es wird behauptet, dass unser Heli eine runde Tragfläche habe und es zu einem Tragflächeneffekt kommt.
Jedoch gibt es einen ganz großen Unterschied:
Bei einem Flugzeug wird die Luft geteilt, über der Tragfläche fliesst sie langsamer als unter der Tragfläche. Daher kommt es oben zum Unter- und unten zum ßberdruck, welches das Flugzeug nach oben zieht/drückt.

Der Auftrieb beim Heli kommt maßgeblich davon, dass er die Luft nach unten drückt. Folglich verhält sich der Rotorkreis nicht wie Flugzeugtragfläche. Der klare Beweis liegt in der Tatsache, dass der Effekt auch bei symmetrischen Blättern vorliegt.
Daraus kann man nun schlussfolgern, dass er im Vorwärtsflug einfach mehr Luft unter die Rotoren bekommt und daher automatisch mehr Luft nach unten drückt. Folglich steigt der Heli, bzw wir nehmen etwas Pitch raus.

[Amok]

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Gerade symmetrische Blätter sind doch der Beweis, dass die Luftsäule durch "saugen" und nicht durch "pusten" beschleunigt wird. Bei S-Schlag Blätter oder halbsymmetrischen Blättern mit 0° Pitch entsteht alleine durch die Aerodynamische Form der Blätter schon ein Auftrieb (durch den Unterdruck über dem Blatt, also ein hochsaugen), während beim symmetrischen Profil der (Unter)druck auf beiden Profilseiten identisch ist.

Es gibt auf Youtube auch tolle Videos, die die ganzen Effekte sehr gut erklären und grafisch animiert darstellen.

mfg
Amok

[ThomasA1000]

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Hi Thomas,

ich fürchte, das sehe ich anders - und ein paar andere alten Hasen auch ... siehe hier:
RC-Heli Community - Einzelnen Beitrag anzeigen - Fazit nach nen halben Jahr Heli fliegen!!!

Viele Grüße
Peter

Dann liegst du falsch und die alten Hasen auch. Durch die Anströmung entsteht kein Auftrieb sondern ein Dehmoment welches den Heli um die Längsachse drehen will. Dieses kombiniert (Kreuzprodukt) mit dem Drehmoment der Rotors ergibt eine Nickbewegung "Nase hoch". Ist nun mal so, reine Physik...

Bei einem Flugzeug wird die Luft geteilt, über der Tragfläche fliesst sie langsamer als unter der Tragfläche. Daher kommt es oben zum Unter- und unten zum ßberdruck, welches das Flugzeug nach oben zieht/drückt.

Da liegst du aber total falsch. Je schneller die Luft sich bewegt desto geringer wäre der Druck (aerodynamisches Paradoxon).
Die gängige (aber FALSCHE) Erklärung für den Auftrieb lautet, dass die Luft teilt und über der Tragfläche SCHNELLER fließt. Was natürlich Quatsch ist, welche Kraft sollte sie denn beschleunigen?
Würde das stimmen könnte ein Flugzeug nie auf dem Rücken fliegen.. Tatsächlich sorgen sich ablösende Wirbel und die Drehimpulserhaltung für den Auftrieb. Wird mir niemand glauben aber wenn's wer genau wissen will kann er mich ja auf ein Bier einladen dann führe ich es näher aus.

[ThomasA1000]

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Daraus kann man nun schlussfolgern, dass er im Vorwärtsflug einfach mehr Luft unter die Rotoren bekommt und daher automatisch mehr Luft nach unten drückt. Folglich steigt der Heli, bzw wir nehmen etwas Pitch raus.

Das habe ich in einem anderen Strang schonmal ausgeführt. In der Vorwärtsbewegung ist der Luftdruck über dem Rotor im zeitlichen Mittel höher als im Schwebeflug

[martinp2008]

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Stimmt das wirklich? Weil im anderen Thread steht, dass man beim Vorwärtsflug weniger Pitch/Gas/Strom braucht als beim Schweben:

Was braucht mehr Energie? Schweben oder Rundflug? - RC-Heli Community

Das würde ich auch gern wissen, denn mir wird immer gesagt das ich im schwebeflug mehr akku als im rundflug brauche

[Claudo]

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Also meine 2 Cent dazu, hier wirds erklärt:

Aerodynamik Vortex

Vortex ist das Zauberwort und der Grund warum beim Landen niemals jemand senkrecht runter gehen sollte, es sei denn er ist auf den Effekt gefasst. (Landegestellkiller)

Und zu den restlichen Diskussionen, hier noch ein wenig mehr:

http://gwesp.tx0.org/pdf/scripts/aerodynamik.pdf

Gruss Claus

[Claudo]

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Also meine 2 Cent dazu, hier wirds erklärt:

Aerodynamik Vortex

Vortex ist das Zauberwort und der Grund warum beim Landen niemals jemand senkrecht runter gehen sollte, es sei denn er ist auf den Effekt gefasst. (Landegestellkiller)

ßh ja, folgende Unschärfe..... Im Schwebeflug sinkt ja niemand

Dennoch hat es mit dem Abtrieb und den Luftwirbeln dort zu tun ("dreckige Luft")...Im Prinzip bleibt der Grundtenor das ich beim Schweben unterhalb der Rotorebene verwirbelte "böse" Luft ist, im Vorwärtsflug jedoch nahezu ausschliesslich "frische" unverwirbelte....

[Steinberg]

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Danke für den Vortex-Link. Schön bebildert und einfach erklärt.
So, mein neues Landergestell ist bestellt.

Gruß Mischa

[PetJumper]

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Die gängige (aber FALSCHE) Erklärung für den Auftrieb lautet, dass die Luft teilt und über der Tragfläche SCHNELLER fließt. Was natürlich Quatsch ist, welche Kraft sollte sie denn beschleunigen?
Würde das stimmen könnte ein Flugzeug nie auf dem Rücken fliegen.. Tatsächlich sorgen sich ablösende Wirbel und die Drehimpulserhaltung für den Auftrieb. Wird mir niemand glauben aber wenn's wer genau wissen will kann er mich ja auf ein Bier einladen dann führe ich es näher aus.

Hi Thomas,

ich glaube dir, und die Erklärung ist auch leicht nachvollziehbar. Sie steht in meinen Augen aber nicht im Widerspruch zur "landläufigen" Erklärung für den Auftrieb halbsymmetrischer Tragflächen, sondern sie präzisiert sie. Durch die ablösenden Wirbel und die Drehimpulserhaltung oberhalb der Tragfläche legen die einzelnen Luftteilchen in derselben Zeit einen deutlich höheren Weg zurück als die unter der Tragfläche fast statisch stehenden Teilchen. Und dies sorgt für den geringeren Druck oben. Der Effekt wird leichter erklärbar bei der Betrachtung symmetrischer Profile, die erst dann einen Auftrieb erzeugen, wenn ihr Anstellwinkel horizontal größer 0° ist. Unterhalb der Fläche wird die Lauft gestaut und die Wirbel entstehen erst HINTER der Fläche, oberhalb entstehen sie direkt ßBER der Fläche.

Viele Grüße
Peter

[morningstreet]

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Die gängige (aber FALSCHE) Erklärung für den Auftrieb lautet, dass die Luft teilt und über der Tragfläche SCHNELLER fließt. Was natürlich Quatsch ist, welche Kraft sollte sie denn beschleunigen?

Da werfe ich dann doch einfach mal in den Raum: Impulserhaltung.

Natürlich wird die Luft über der Tragfläche beschleunigt, da sie komprimiert wird und einen kleineren Querschnitt durchströmt.
ßhnliches passiert in Jet-Triebwerken.

Tatsächlich sind Verwirbelungen auf der Tragflächenoberseite sogar eher hinderlich. Im modernen Flugzeugbau wird daher versucht die Strömung so lange wie möglich so laminar wie möglich an der Tragfläche zu halten.

[Amok]

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Die gängige (aber FALSCHE) Erklärung für den Auftrieb lautet, dass die Luft teilt und über der Tragfläche SCHNELLER fließt. Was natürlich Quatsch ist, welche Kraft sollte sie denn beschleunigen?

Nicht die Luft wird beschleunigt, sondern die Tragfläche. Aber da die Tragfläche oben ein anderes Profil hat als unten, wird die Luft oben einen längeren Weg in der selben Zeit zurücklegen müssen. Darum ist sie "schneller" (Weg/Zeit).

Wie du bereits richtig gesagt hast sinkt damit der Druck über der Tragfläche und es geht aufwärts.

Der gute Bernoulie hat das doch entdeckt

Würde das stimmen könnte ein Flugzeug nie auf dem Rücken fliegen..

Dazu ist der Link oben wieder interessant:

http://gwesp.tx0.org/pdf/scripts/aerodynamik.pdf

Bei Vergrösserung des Anstellwinkels vergrössert sich auch der Auftrieb, aber auch der Widerstand. Ab einem gewissen Winkel (hier bei ca. 7±) geht aber der Auftrieb zurück und nur mehr der Widerstand steigt an. Dies ist der überzogene Flugzustand. Bei einem bestimmten Anstellwinkel produziert das Profil keinen Auftrieb, sondern nur Widerstand. Der entsprechende Flugzustand ist der des schwerelosen Flugs, z.b. Parabelflug. Auch bei negativen Anstellwinkeln wird Auftrieb erzeugt, dann allerdings nach unten. Deshalb kann ein Flugzeug auch am Rücken fliegen. Die Leistung des Profils ist allerdings bei negativen Anstellwinkeln deutlich schlechter. Gleich ist sie nur bei symmetrischen Profilen, die bei einigen Kunstflugzeugen verwendet
werden.

Das würde ich auch gern wissen, denn mir wird immer gesagt das ich im schwebeflug mehr akku als im rundflug brauche

Das ist auch so, weil du dich im Schwebeflug in einer nach unten fließenden Luftsäule befindest, die du selbst beschleunigen musst (was schon mal Leistung kostet) und darin auch noch steigen willst (was noch mehr Leistung kostet).

mfg
Amok

[Piloto]

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Tatsächlich sorgen sich ablösende Wirbel und die Drehimpulserhaltung für den Auftrieb. Wird mir niemand glauben aber wenn's wer genau wissen will kann er mich ja auf ein Bier einladen dann führe ich es näher aus.

Hallo Thomas, meine Meinung ist folgende:
Der Unterdruck oberhalb der Tragfläche/Rotorblatt entsteht durch die Anstellung gegen den Luftstrom. Bei einem fahrenden LKW ist der Luftdruck vor dem Fahrerhaus auch höher als hinten an der Ladetüre.
Die ablösenden Wirbel entstehen erst, wenn die Strömung nicht mehr anliegt, also der Anstellwinkel zu hoch ist. Das erzeugt dann zusätzlichen Widerstand und verringert den Wirkungsgrad.
Das Auftriebsprinzip einer Tragfläche/Rotorblatt funktioniert auch mit vollkommen flachen Blättern, auch Rückenflug mit einem S-Schlag-Profil.

Gruß
Bruno

[morningstreet]

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Noch ein bisschen was zu lesen

Strömung nach Bernoulli und Venturi - Wikipedia