bei fundierten Autoren (z.B. Walter Bittner) liest man in dem Zusammenhang nichts von Kreiseleffekten oder Resonanzen.
Bittner modelliert ein schwingendes System mit äußerer periodischer Anregung. So ein System hat immer eine Eigenfrequenz, schwingt aber mit der Frequenz der Anregung. Der Unterschied zwischen beiden bewirkt die Phasenverschiebung. Der Witz ist nun, dass die Eigenfrequenz der schwingenden Blätter (bei Drehpunkt im Mast) genau der Rotationsfrequenz des Rotors und damit auch der äußeren Zwangskraft der TS entspricht. Diese erzwungene Schwingung ist also in Resonanz mit Phasenverschiebung 90°. Durch das Verschieben der Drehpunkte der Blätter nach außen ändert sich die Eigenfrequenz der schwingenden Blätter, es besteht keine (genaue) Resonanz mehr zur Anregung und damit weicht der Phasenwinkel von 90° ab.
Der Anstellwinkel einer Luftschraube korreliert mit ihrer Geschwindigkeit, nicht mit ihrer Lage im Raum.
Unfug. Die Wirkung einer Schraube hängt sowohl von der eigenen Geometrie (Anstellwinkel der Blätter) und Geschwindigkeit sowie der Geschwindigkeit des durchströmenden Mediums wie auch ihrer Orientierung im Raum ab. Ein Rotor ist auch keine starre Schraube, ein Heli hängt nicht wie ein Acro-Plane an seinem Antrieb.
Deswegen, Nick nach vorne:
Maximale zyklische Ansteuerung links und rechts, Pitch Null vorne und hinten. Was sonst?
Hat das jemand bestritten? Warum erklärst du gestandenen Piloten diese Trivialität? Nicht erklären kannst du jedoch, wie beim Modell Bittner sich bei 0° Kollektiv und Nick vorne eine Rotation über die Nase ausbildet. Genau das ist aber die Frage! Bei Bittner funktioniert das IMHO ohne Kollektiv nicht. Ich halte es also für möglich, dass zumindest bei unseren Modellhelis mit relativ starren Köpfen doch eine gehörige Portion Kreiselpräzession mit hineinspielt, zumindest dann, wenn der Luftstrom durch den Rotor gering ist. Tja, einen Windkanal bräuchte man nun, um zu sehen, wie die Luftströmungen wirklich laufen.
Ok, das Problem bei Bittner ist, dass er nicht erklärt, wie der gekippte Rotor ein Drehmoment auf die Zelle überträgt. Das kann man wohl nur mit maximalen Auslenkungen der Blätter bis auf (mechanischen) Anschlag verstehen. Bei der Huey mit ihrem kippbaren Rotorkopf ist es z.B. so, dass sich erst der Kopf neigt, durch Kollektivpitch sich der Schubvektor nach hinten verlagert und der Heli Fahrt aufnimmt, bevor er sich deutlich nach vorne über die Nase dreht. Auch im Vorwärtsflug sind die Zellen der manntragenden Modelle ziemlich waagerecht und nur die Rotorebene nach vorne geneigt. Es bedarf ziemlich großer zyklischer Ausschläge, damit die Blätter weitest möglich auslenken, um den Mast hinterherzuziehen und die Zelle stark zu rotieren. Dies geschieht dann, wenn nicht allein die Zentripedal-/Fliehkraft die rücktreibende Kraft an den schwingenden Blättern ist.
Unfug. Die Wirkung einer Schraube hängt sowohl ...
Erste Aussage:
Mit bestimmter Drehzahl um senkrechte Achse rotierende Luftschraube ohne Anstellwinkel steigt nicht, mit wenig Anstellwinkel langsam, mit viel Anstellwinkel schnell aufwärts.
Zweite Aussage:
Mit bestimmter Drehzahl um senkrechte Achse rotierende Luftschraube ohne Anstellwinkel bleibt am Boden, schwebt mit wenig Anstellwinkel in geringer Höhe, schwebt mit großem Anstellwinkel in großer Höhe.
Bei konstanter Masse und Luftdichte betrachtet, welche Aussage stimmt?
Nicht erklären kannst du jedoch, wie beim Modell Bittner sich bei 0° Kollektiv und Nick vorne eine Rotation über die Nase ausbildet.
Ich weiß auch nicht ob das bei einem Rotor wie dem der Huey überhaupt geht. Kollektiv voll runter und dann Stick nach vorne? Soviel ich weiß streng verboten, oder? Bei der Bo-105 dürfte das funktionieren, so wie Wilke und Schwarz mit ihr umgehen. Aber die hat ja auch keine Gelenke im Kopf.
... dass zumindest bei unseren Modellhelis mit relativ starren Köpfen doch eine gehörige Portion Kreiselpräzession mit hineinspielt ...
Rotor neigt sich nach vorne, der ganze Heli auch, wo siehst Du da Präzession? Die würdest Du dann spüren, wenn Du versuchst, über eine Neigung der Rotorwelle den Rotor zu kippen. Deswegen auch die Sache mit der zyklischen Blattverstellung, also Neigung der Rotorscheibe über eine Kraft direkt an den Blättern.
... dass er nicht erklärt, wie der gekippte Rotor ein Drehmoment auf die Zelle überträgt.
Weil´s trivial ist? Kraft wirkt oberhalb des Massenzentrums?
ßbrigens, auch wenn ich hier erst heute schreibend aufgetaucht bin, mit Naturwissenschaft und Fliegerei beschäftige ich mich schon länger. Und belehren will ich sicher niemanden. Ich lasse mich aber gerne belehren, wenn´s logisch ist!
... dass zumindest bei unseren Modellhelis mit relativ starren Köpfen doch eine gehörige Portion Kreiselpräzession mit hineinspielt ...
Rotor neigt sich nach vorne, der ganze Heli auch, wo siehst Du da Präzession? Die würdest Du dann spüren, wenn Du versuchst, über eine Neigung der Rotorwelle den Rotor zu kippen. Deswegen auch die Sache mit der zyklischen Blattverstellung, also Neigung der Rotorscheibe über eine Kraft direkt an den Blättern
... Probleme habe ich als Nichtphysiker mit dem einfachen Verständnis der Kreiselpräzession. Nach meinem Verständnis ist bei einem einseitig horizontal an der Drehachse aufgehängten Kreisel die Winkelveränderung der Drehachse nach einem extern zugefügten Störimpuls die Kreiselpräzession. Gibt es unter Euch studierte die das bestätigen oder korrigieren können?
Da hier nun so einige über die Kreiselpräzession schreiben, kann bestimmt jemand meine obige Frage beantworten.
Energievergleich? Wenn Du ein Standuhrpendel mit einem Presslufthammer anregst, mit welcher Frequenz schwingt der Pendel dann?
Es kommt immer darauf an, wann die Energie dem System zugeführt wird! Die Lösung der DGL eines schwingenden Systems mit Dämpfung und Eigenfrequenz omega_0 bei äußerer periodischer Anregung mit omega ist jedenfalls eine Schwingung mit äußerer Anregungsfrequenz omega nach einer gewissen Einschwingzeit. Amplitude und Phasenlage dieser Schwingung hängt vom Unterschied zwischen Eigen- und Anregungsfrequenz ab. Kann man in jedem Mechaniklehrbuch nachlesen. Ich erinnere an die mögliche Resonanzkatastrophe einer Brücke bei äußerer Anregung durch Wind (berühmtes Video) oder etwa durch marschierende Truppenverbände.
Bei konstanter Masse und Luftdichte betrachtet, welche Aussage stimmt?
Weder noch! Eine Schraube erzeugt eine gewisse Kraft, die im günstigen Fall dein Gerät beschleunigt. Alleine, dass du hier überhaupt andeuten willst, irgendjemand wäre der Meinung, der Anstellwinkel der Rotorblätter würde die Höhe direkt regeln, ist ziemlich belustigend. Die erzeugte Kraft (effektiver Anstellwinkel eines Flügels) ist hauptsächlich von zwei Faktoren abhängig: Geometrie des Blattes (inkl. fester/variabler Anstellwinkel zu einer gedachten Mitte) und der Relativ-Geschwindigkeit des umströmenden Mediums. Sowohl mit steigernder Geschwindigkeit wie auch mit Erhöhung des konstruktiven Anstellwinkels kann dabei die erzeugte Kraft sogar sinken, anstatt immer weiter zu steigen.
Ich weiß auch nicht ob das bei einem Rotor wie dem der Huey überhaupt geht. Kollektiv voll runter und dann Stick nach vorne? Soviel ich weiß streng verboten, oder?
Ja, die Rotordisc muss immer "loaded" sein, d.h. es muss immer eine genügend starke rücktreibende Kraft der Blattschwingung vorhanden sein. Ohne mechanische Dämpfer des kippenden Kopfes gelingt das nur durch genug Kollektiv zuverlässig. Ohne Kollektiv oder beim wilden Rühren der zyklischen Steuerung jedoch schlägt der ganze Huey-Kopf bis zum mechanischen Anschlag aus und reißt dann gerne ab. Bei der BO sorgen die elastischen Blätter für eine Dämpfung der Schwingungen.
Rotor neigt sich nach vorne, der ganze Heli auch, wo siehst Du da Präzession?
Die Präzession könnte man (so sie dafür ursächlich ist) am 90°-Versatz zwischen Wirkung und Ursache erkennen. Bei Zyklisch nach vorne kippt die TS um die Rollachse und erzeugt über die Blätter einen Drehmomentvektor M nach vorne. Der (bisher senkrechte) Drehimpuls des Systems L verschiebt sich um M nach vorne: M=dL/dt bzw. L(t+dt)=L(t)+M*dt. Die Hauptträgheitsachse folgt dem Drehimpuls, Rotationsachse und Drehimpuls sind wieder parallel. Das läuft nicht anders als beim schweren Kreisel: Der kippt nicht nach unten, sondern weicht zu Seite aus. Der Heli dreht sich nicht gemäß dem erzeugten Drehmoment um die Rollachse, sondern kippt nach vorne.
Mittlerweile bin ich aber nach genauem ßberlegen der Meinung, dass auch nach Erklärung von Bittner bei Kollektivpitch-Einsatz oder gedämpftem Rotorsystem eine resultierende Kraft auf den Mast wirkt, die dann das Drehmoment auf die Zelle bewirkt.
Es liegt einfach an der Nichtlinearität des Sinus. Die horizontalen Komponenten der Fliehkraft der Blätter, die auf den Mast wirken, sind auf Grund der Gewichtung mit dem Sinus der unterschiedlichen Auslenkung nicht symmetrisch gleich, so dass sich eine Resultierende ungleich Null ergibt. Das gilt allerdings nur bei Kollektiveinsatz! Eine Huey dürfte bei 0° Kollektiv keine Drehungen ausführen dürfen bzw. zerstört sich sofort, wenn der Kopf ungedämpft ausschlägt. Bei der BO sorgen die Blätter für die Dämpfung (=rücktreibende Kraft) und erzeugen so direkt ein Drehmoment am Mast.
Angesichts des nicht-starren Körpers "Rotordisc" und anderen Versätzen als 90° zwischen Ursache und Wirkung glaube ich, dass das Erklärungsmodell nach Bittner die Hauptanteile besser erklärt als eine etwaige Kreiselpräzession. Diese spielt- wenn überhaupt- nur eine untergeordnete Rolle.
Zuletzt geändert von jumphigh; 16.11.2016, 18:47.
Rotor neigt sich nach vorne, der ganze Heli auch, wo siehst Du da Präzession? Die würdest Du dann spüren, wenn Du versuchst, über eine Neigung der Rotorwelle den Rotor zu kippen. Deswegen auch die Sache mit der zyklischen Blattverstellung, also Neigung der Rotorscheibe über eine Kraft direkt an den Blättern.
die Präzession sehe ich im 90° voranlenken, also dass für eine Rollbewegung nicht wie bei einem Flächenflieger die Querruder links und rechts angelenkt werden, sondern die Rotorblätter vorne und hinten.
Grüßle Thomas
Zuletzt geändert von Thomas L.; 16.11.2016, 18:46.
Fakt 1:
Die Steuerung auf Roll und Nick funktioniert beim Heli durch Neigung der Rotorebene in die gewünschte Richtung.
Das bezweifle ich beim Modellheli. Bei grossen "mann- und lasttragenden" Helis könnte ich das noch eher nachvollziehen, wo die Blätter sehr elastisch sind, und man eine deutliche Neigung der Rotorebene erkennt. Diese grossen Helis können sich also bis zu einen gewissen grad seitwärts, oder auch vor- und rückwärts bewegen, ohne das der Rumpf mit Rotormast zur Seite kippt, da reicht einfach der Kraftvektor der schiefen Rotorebene.
Beim Modellheli mit quasi starrer Rotorebene und der erwiesenen Möglichkeit Flips und Rollen zu fliegen reicht meiner Meinung nach das Erklärungsmodell mit der schiefen Rotorebene nicht aus.
Es ist dort eher der asymetrische Auf- bzw. Abtrieb, der eine Drehung des ganzen Helis verursacht.
Scheiss auf de Wöd, wenn Wir eh boild den Mars bewohnen...od irgend oan ondan Planet!
warum ist bei kleinen Fixpitchhelis und Coaxen die Stabilisierungsstange mit 45´versetzt und nicht mit 90`?
Die TS ist ebenfalls um 45° gedreht, so dass die Umkehrpunkte der Schwingung der Stabistange zeitlich um 45° nach hinten verschoben sind. Zusammen ergibt das für die Blätter wieder die richtigen Timings, d.h. bei z.B. Nick vorne hat die Stange erst 45° später ihren Tiefpunkt erreicht, die Blätter jedoch weiterhin bei 0°.
Beim Modellheli mit quasi starrer Rotorebene und der erwiesenen Möglichkeit Flips und Rollen zu fliegen reicht meiner Meinung nach das Erklärungsmodell mit der schiefen Rotorebene nicht aus.
Schau bitte einfach mal von der Seite in die Rotorebene! Die kippt auch beim Modell-Heli deutlich, weil sich die Blätter elastisch verformen. Das läuft nicht anders als bei der BO. Zusätzlich kannst du auch mal deine Hand in den Luftstrom bei etwas Kollektivpitch halten. Du wirst merken, dass sich dieser nach hinten verschiebt, wenn du z.B. Nick vorne gibst. Dies geht nur durch die Verstellung der Blattebene.
Der Unterschied zu den großen Dingern ist einfach das geringere Gewicht gepaart mit viel mehr Leistung. Jedes Drehmoment am Rotorkopfende des Mastes muss viel weniger gegen das immer wieder in die Senkrechte ziehende Moment der Zelle ankämpfen, so dass unsere Modelle sich insgesamt viel mehr bewegen können. Ich habe jedoch keinen Zweifel, dass auch manntragenden Helis ein solches Flugbild zeigen würden, hätten sie ähnliche Leistungsdaten und Gewichtsverteilungen.
Zuletzt geändert von jumphigh; 16.11.2016, 19:20.
Schau bitte einfach mal von der Seite in die Rotorebene! Die kippt auch beim Modell-Heli deutlich, weil sich die Blätter elastisch verformen. Das läuft nicht anders als bei der BO. Zusätzlich kannst du auch mal deine Hand in den Luftstrom bei etwas Kollektivpitch halten. Du wirst merken, dass sich dieser nach hinten verschiebt, wenn du z.B. Nick vorne gibst. Dies geht nur durch die Verstellung der Blattebene.
Wie ist dann zu erklären, das Helis sich vollständig um Quer- und Längsachse drehen können? Die Kipptheorie würde ja nur ein vor- rück- und seitwärts fliegen erklären, aber nicht die vollständigen Drehungen. Dass würde eher dadurch erklärt werden, das eine Seite der Rotorebene Auf- die andere Abtrieb, oder eine Seite mehr Auf- oder Abtrieb erzeugt als die andere.
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Angesichts des nicht-starren Körpers "Rotordisc" und anderen Versätzen als 90° zwischen Ursache und Wirkung glaube ich, dass das Erklärungsmodell nach Bittner die Hauptanteile besser erklärt als eine etwaige Kreiselpräzession. Diese spielt- wenn überhaupt- nur eine untergeordnete Rolle.
Also mir kommt die Theorie mit der Kreiselpräzession schon am plausiebelsten vor. Das es bei "Manntragenden" oft weniger als 90´sind, hat vermutlich mit der Abweichung des Schlaggelenks vom Mittelpunkt des Rotors zu tun.
Diese Schwingugsgeschichte befriedigt mich überhaubt nicht, so wie auch das Erklärungsmodells des "Anfartswirbels" für den dynamischen Auftrieb.
Schon lustig, ich fliege Modelle, und weiss gar nicht genau warum die fliegen, und werde es wahrscheinlich auch nie verstehen. Davor fliege ich wohl Pirofunnels.
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Wie ist dann zu erklären, das Helis sich vollständig um Quer- und Längsachse drehen können?
Es ist der ausgelenkten Blattscheibe doch egal, wie sie im Raum steht. Wichtig ist, dass ständig eine resultierende Kraft/ein Drehmoment am Mastende wirkt und die Zelle hinter sich her zieht. Nehmen wir nun kein Kollektivpitch und Nick nach vorne bei einem elastischem Rotorsystem. Dann schwingt ein Blatt über der Nase maximal nach unten, über dem Heckbaum nach oben. Diese Schwingung ist gedämpft, d.h. es entsteht eine rücktreibende Kraft, vorne nach oben, hinten nach unten, auf das Blatt. Dazu wiederum wirkt die Gegenkraft am Blatthalter/Mast, vorne nach unten, hinten nach oben. Damit hast du ein Drehmoment in die richtige Richtung am Mast erzeugt.
Also mir kommt die Theorie mit der Kreiselpräzession schon am plausiebelsten vor. Das es bei "Manntragenden" oft weniger als 90´sind, hat vermutlich mit der Abweichung des Schlaggelenks vom Mittelpunkt des Rotors zu tun.
Das ist falsch! Wenn man die Präzession annimmt, resultiert diese aus einem Kreuzprodukt zweier Vektoren. Der so erzeugte Vektor steht immer im 90°-Winkel zu den beiden anderen, es kann keine Abweichungen, wie sie beobachtet und gebaut werden, geben.
so wie auch das Erklärungsmodells des "Anfartswirbels" für den dynamischen Auftrieb
Ja, das hat man mir auch in Ex-Physik so erzählen wollen. Mittlerweile erkläre ich es mikroskopisch, dynamisch über die Impulsänderung der abgelenkten Massen. Es wird bei einem Flügel Luft nach unten beschleunigt, die Gegenkraft ist dann der Auftrieb. Bei geeigneter Flügelform wird auch noch Bernulli eine Rolle spielen. Keine Ahnung, ob bei makroskopischer Betrachtung im Windkanal wirklich eine gegenläufige Strömung um den Flügel entsteht.
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