Strömungsgesetz -
was trifft zu? Luftdichte p/po wird außer Acht gelassen / Geschwindigkeit
muß maximal sein können / Berechnung des H/V Diagramms / Berechnung
der Rotorleistung ?
Strömungen von Gasen
/ Fluids - Abhängigkeiten von Temperatur und Druck etc.
Druckpunktstabilität
Schränkung geometrisch
aerodynamisch
Konuswinkel fully
articulated - was hat Einfluß
Grenzschicht - Drücke?
Verringerung von
Widerstand wie?
Interferenz / induzierter
Widerstand
induzierte Anströmung
und Durchströmung
Schlaggelenke
halbstarrer - Schlagen
- wird durch halbkardarnische Aufhängung übertragen (alles andere
Schrott)
Formwiderstand /
Reibungswiderstand
Bodenpolster
Absacken nach dem
Losfliegen warum
Translational Lift?
Hubi im Flug statisch
/ dynamisch - stabil/instabil?
Rotorkreisflächenbelastung
berechnen
Gewichtskraft und
Scheinlot
Vorwärtsflug, was
begrenzt Höchstgeschwindigkeit
retreating Bladestall
wodurch begünstigt
Autorotation - Power-recovery
außerhalb Groundeffect - worauf beim Flare achten? - Vortexgefahr,
ist es richtig oder falsch Geschwindigkeit beizubehalten?
Bodenresonaz - wodurch
entsteht sie
Polare mit Streckung
(8 5 3)
Beschreibung für
Hochgeschwindigkeitsprofil, mehrere Antworten möglich, u.a. Hochgeschwindigkeitsprofil,
Schnellflugprofil, .....?
Nasenradius unterschiedliche
Polare
gerade Verbindungslinie
Anfangs- und Endpkt Skelettlinie ist : ....?
Wie gleicht Tandemhubi
Drehmoment aus?
Die
folgenden Aufzeichnungen sind lediglich als Anhalt zu verstehen und
nicht abschließend.
ergibt sich aus Größe der angeblasenen Fläche (Stirnwiderstand = m²),
Quadrat der relativen Luftgeschwindigkeit => v², Luftdichte d, Form
des Körpers Cw
WR -
Reibungswiderst.
WD - Druckw. (Stirn- oder Formwiderst)
WI - Induzierter Widerst (Vortex)
-----------
WR + WD + WI = WP - Profilwiderstand
WZ -
Inteferenzwiderstand
(Anschluß Fläche / Rumpf etc.) Summe: negativ=gut / positiv=schlecht
WN -
Restwiderstand
oder Nebenwiderstand
Profilsehne: Gerade
zwischen Profilvorder- / rückseite
(stat.
Strömungen) je höher der Staudruck, desto geringer der statische Druck.
In strömenden Gasen nimmt mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit der
Staudruck zu und der statische Druck ab.
Luft:
78
% N2, 21% O2, 1% Edelgase (Argon, Krypton...) // 1 m³ @ 1,225 kg bei
15 °C / bis ca. 350 km/h wird davon ausgegangen, dass die Luft inkompressibel
ist
750 mm Hg @ 1000 mb = 1 b // 760 mm Hg @ 1013,25 mb (Normaldruck)
Standardatmosphäre:
+15 °C, NN, Lufdichte d = 0,125 g/cm³, 45° nördl. Breite, 0% rel. Luftfeuchte.
Schallgeschwindigkeit
[c] 0°C = 331,6 m/s - 15°C = 340 m/s (c=331+0,6*t) je wärmer,
um so >
Kräfte
am Profil:
E -
Einstellw.
Vt - tangentiale Anstr. - liegt in Rotornormalebene
Vd
- Durchtrittsgeschw (Vi - mögl.)
Veff
- effektive Anströmung
a eff
- effektiver Anstellw.
a
ind - induz. Anstellw.
a ges
- geometr. Anstellw. (a eff + a ind)
Staupunkt
- Pkt wo die eff. Strömung auf das Profil trifft
A -
Auftrieb
- senkrecht zur eff. Anströmung
Wp
- Widerst. Profil - in Verlängerung zur eff. Anst., Druck-/Schwerpunkt=Ansatz
für Profilwiderstand
R
- result. Luftkraft
N
- Normalkraft - immer rechtwinklig zur Rotornormalebene (Blattspitzenebene)
T-
Tangentialkraft - => Leistung benötigt
Druckpunkt:
rechn.
Schwerpunkt, an dem alle Luftkräfte am Profil angreifen. Der Druckpunkt
wandert mit größerem Anstellwinkel nach vorne oben (nicht beim
symetrischen Profil)
Geschwindigkeiten:
-
Umfangs
(u), induzierte (senkrecht zur Anströmung, w/2) =>
Auftrieb:
A
= v² * d/2 * F * Ca (Geschw., Dichte, Profilfläche, Auftriebswert)
Die Zähigkeit von
Gasen nimmt mit zunehmender Temperatur zu
Bei Hubschraubern:
Schub + 2% (Abtrieb an der Zelle)
Widerstand:
W
= Ca * d/2 * v2* F (Reibung, Form, ind., Inteferenz, Neben)
Fw - Profilwiderstand aller auftriebserzeugender Bauteile
Lfz., Fws - schädlicher Luftw. aller nicht Auftrieb erzeugender Bauteile,
Fwi - W. durch Wirbelbildung an allen Bauteilen des Lfz.
Gelenke
-
Schlaggelenke
- Ausgleich bei Anströmung durch Fahrt, durch das Schlagen
wird der effektive Anstellwinkel beim vorlaufenden Blatt verringert,
beim rückläufigen vergrößert.
Die
Schlaggelenke ermöglichen die Blattsteuerung
- Schwenkgelenke - hier wirkt die Corioloskraft, Blätter schlagen und
verlassen normale Kreislaufbahne und eilen vor (vorlaufendes Blatt),
bzw. laufen nach (rückläufiges Blatt)2-Blattrotorsysteme brauchen
keine, wenn Schlagachse über Blattachse
Konuswinkel
- je größer das Gewicht, um so größer der Konuswinkel
(Winkel zwischen Rotornormalebene und
Erdbeschleunigung:
g
= 9,81 m/sec²
Zentrifugalkraft:
Z=m*v²/r
Mach´sche
Zahl:
M=v/a (a=örtliche Schallgeschw.[a=39° Temp in Kelvin{knots}], v=TAS)
oder Fahrtauftr. - Anströmung >, Anstellw. der Durchströmgeschw.
ändert sich, Verwirbelung nimmt ab, kurzes Absacken (bei ca. 18 kts),
dann überwiegt Auftrieb bis VY
Rollmomente:
senkrechte
Anströmung am hinteren Blatt durch Konuswinkel und BSE-Neigung größer
Autorotation
:
senkrechte AR außen - bremsend (ab ca. 70% der Blattlänge), innen
- antreibend, ganz innen Strömungsabriß (Auswirkung der Schränkung)
// Erhöhung der Drehzahl bei senkrechter AR: höhere Gewichte, geringere
Luftdichte => größerer Anstellwinkel
Vorwärtsf. - schäd. W. wächst; induz. W nimmt ab.
vorlaufende
Blatt bremst durch die Anströmung mehr, das rücklaufende Blatt treibt
mehr an
(blauer Strich auf dem Fahrtmesser) Sicherheitszonen siehe HV-Diagramm
(height / velocity)
Kurvenflug
- Zusammenhang von Vorwärtsfahrt, Kurvenradius, Querneigungswinkel und
Lastvielfachem, 30° »1,15 g (Lastvielfache); 45° »1,41g;
60° » 2g; daraus resultiert Höhenverlust bei gleicher Leistung/Geschw.
sowie Rollmoment durch Pitch (ziehen => Richtung vorlaufendes Blatt)
j
= Phi - Bankl., Z=Zentrifugalkraft, L=Lastvielf=1/cos j, A=L, G=A *
cos j, Z=A * sin j
Stationärer
Horizontalflug:
Stationärer
Steigflug:
g - Gamma = Sink-/Steigwinkel, 1 = G * cos g, 2 = G * sin g; Ausgeglichene
Kräfte: Z Rotor = G * sin g * WN (Nebenwiderstand); A = G * cos g, ZR
= WN, A=G, S=R
Rotor-Leistungsdiagramm:
Wirbelringstadium
- Vortex Ring, Setteling with Power:
Ursachen:
Power 20 - 100 %, Fahrt < 20 kts, sinken > 400 ft/min; Am Rand
geht durch Widerst. Auftrieb verloren => ROD steigt, Strömungsabriß
von innen nach außen (krit. Anstellwinkel; Anströmung von unten)
Rotoraußenbereich stark erhöhte Rotordurchströmung durch Wirbelringbildung
-> Erhöhung der Sinkgeschwindigkeit, Rotorinnenbereich verringerte
oder nach oben gerichtete Rotordurchströmung. Anzeichen: Schwingungen,
absinken NR, gieren (Abfall Heckrotordrehzahl mit NR, steigende Sinkgeschwindigkeit,
Nickbewegung durch Anströmung Heckausleger
Stabilisierung
Rotor ist statisch stabil, Gesamtsystem dynamisch instabil
Bodenresonanz
Gefahr der Zellenzerstörung durch Schwingungen
wenn
drehzahlabh. Rotorschw. mit Eigenschwingungsresonaz vom Fahrwerks deckt durch a ) Hanglandung und harter Untergrund // b) Schwenkgelenke
(Unwucht durch Masse / Seite) c) Radfahrwerk d) durch harten Landestoß
(Blätter fallen aus Sternteilung); e) Einsacken Fahrwerks // f) progres.
Eingreifen Kupplung Abhilfe: a) Verändern der Stickstellung
// b) kritische Drehzahl verlassen // c) Blattverstelhebel leicht anheben
(bei Vollast abheben) // d) nach Abstellen TW Rotorbremse betätigen
Heckrotor
erzeugt Schub entgegen Drehm. Hauptrotor // Seitliche Abdrift (
in Wirkrichtung Heckrotor) verhindert durch a) tiefliegend (Lfz.
hängt zur anderen Seite); b) gleiche Höhe (Ausgleich Neigung der BSE)
//Windfahneneff.: seitl. Heckanstr. durch Wind; Wirbelringstadium:
zu schnelle Drehung Hochachse
Reynoldsche Zahl (R.Z.):
des Models muß mit der Reynoldschen Zahl des Originals übereinstimmen.
Dann sind Test mit dem Modell auf das Original übertragbar.Je
größer das Flugzeug, um so größer die R.Z.. Re krit größer => Uschlagpunkt
wandert weiter nach vorn, stallunempfindlicher, höherer Ca max
Polardiagramm -
aufgelöstes Polardiagramm, Ca = Auftrieb, a = Anstellwinkel
Lilienthalsches PD Auflösung Ca/Cw entspricht dem Gleitverhältnis
Cw / 1 = Ca / x => z.B. 1:60
(1m Höhe zu 60m gleiten) // (Hubschrauber etwa 1:3)
Cw min =
bester Gleitwinkel // Ca max = maximaler Anstellwinkel (Ca krit)
Ca opt
= opt. Verhältnis Auftrieb / Widerstand // g= Tangente
o zur Ca/Cw