Hovedrotor

Tre-bladet hovedrotor af en modelhelikopter. Konstruktionsprincippet er identisk med en menneskes bærende helikopter.

Flyt musemarkøren hen over tallene for at få vist forsamlingsbetegnelsen.

Tre-bladet hovedrotor af en Aérospatiale SA-319 (Alouette III). Brydeplade mellem grå og sort bælge.

Den hovedrotoren er to-bladet eller flere blade dynamisk system komponent i en helikopter , som sikrer løfte gennem sin rotation omkring rotoraksen og dens kontrol og fremdrift gennem cykliske ændringer i vinklen af angreb af rotorbladene . Hovedrotoren består grundlæggende af rotorakslen (1), skovlpladen (2), kontrolstængerne (4 og 10), rotorhovedet med rotornavet (6), rotorbladholderne med drejeledene (7) og rotorbladene (9).

Bemærk: Alle figurerne i parentes i denne artikel henviser til forklaringen i grafen tilstødende

Helikopter hovedrotorkonfigurationer

Afhængig af rotorbladenes angrebsvinkel genererer hovedrotordrivet et drejningsmoment, der virker mod hovedrotorens rotationsretning på skroget af en helikopter. Forskellige konstruktioner bruges til at modvirke bagagerumets rotation omkring den lodrette akse .

Hale rotor konfiguration

Et system med en hovedrotor og en modtryksgenererende enhed monteret på en halebom er den mest kendte og mest almindelige konfiguration for helikoptere. I halerotorkonfigurationen genererer en halerotor, der er fastgjort til halebommen, et vandret tryk for at modvirke skrogets rotation omkring den lodrette akse. Denne fremdrift er ikke konstant, men skal justeres af piloten med hver ændring i drejningsmoment (forskellig angrebsvinkel på rotorbladene, ændret drivkraft). I tilfælde af roterende hovedrotorer med uret ( set ovenfra ) er halerotoren altid monteret til højre i tilfælde af roterende hovedrotorer mod uret på venstre side af halebommen.

Et specielt design er Fenestron , hvis indkapslede konstruktion i forbindelse med det større antal rotorblade og en højere hastighed tillader en mindre rotordiameter med samme effekt.

Et andet specielt design er et system, hvor ingen halerotor kan ses udefra. I stedet er en turbine monteret i helikopteren, der suger luft nær kabinen og blæser den ud gennem en dyse på en bom. Et eksempel på denne konfiguration er McDonnell Douglas NOTAR .

Dobbelt rotorkonfigurationer

Et system med to hovedrotorer, der roterer i modsatte retninger, kaldes en dobbeltrotorkonfiguration. Der skelnes mellem fire systemer.

Tandemkonfiguration

I denne tandemkonfiguration er to hovedrotorer, der løber i modsatte retninger af samme størrelse, anbragt bag hinanden i retning af flyvningen, idet bagsiden af de to rotorer altid er anbragt højere end fronten. Denne konfiguration bruges især med større transporthelikoptere såsom Piasecki H-21 eller Boeing-Vertol CH-47 .

Tværgående rotorer

Rotorer, der er anbragt på tværs, er også tildelt tandemkonfigurationen, men to hovedrotorer af samme størrelse, der løber i modsatte retninger, er anbragt ved siden af hinanden i enderne af laterale arme over flyretningen. Denne konfiguration kommer f.eks. B. i Focke-Achgelis Fa 223 , Mil Mi-12 og Kamow Ka-22 til brug.

Flettner dobbelt rotor

I denne konfiguration skråner to rotoraksler let udad i en V-form tæt på hinanden, så de to rotorer, der roterer i modsatte retninger, griber ind i hinanden. Denne konfiguration kommer f.eks. B. med Flettner Fl 282 eller Kaman K-Max til brug.

Koaksial rotor

I denne tandemkonfiguration er to hovedrotorer, der løber i modsatte retninger, anbragt over hinanden på en rotoraksel. Denne konfiguration kommer f.eks. B. i Kamow Ka-32 eller Kamow Ka-50 til brug. Denne konfiguration bruges også på helikoptermodeller på indgangsniveau.

Knivspidsdrev

Hovedrotorer med knivspidsdrev er en undtagelse.I denne drevmetode bruges rekyl fra trykluft, delvist understøttet af brændstofforbrænding (hot blade tip drive), til at indstille hovedrotoren i rotation og således generere løft. Trykluften ledes gennem hovedrotormasten og rotorbladene til knivspidserne, hvor den kommer ud af dyserne. Da denne kraft ikke virker på rotorakslen, er det ikke nødvendigt at kompensere for moment. Denne drevmetode blev imidlertid ikke forfulgt yderligere på grund af det høje niveau af støj og brændstofforbrug. Dette drev kom z. B. på Sud-Ouest SO 1221 "Djinn", den eneste vellykkede helikopter med knivspidsdrev. Hovedrotorer med knivspidsdrev diskuteres ikke yderligere her.

Gyroplane

Hovedrotoren i et gyroplan roteres ikke passivt af en motor, men snarere på grund af strømmen, der virker nedenfra på rotoren, som er skråt lidt bagud ( autorotation ). Denne rotation af hovedrotoren får rotorbladene til at generere løft. Fremdrivningen af gyroplanet finder sted, som med det faste vingefly , af en propel, der normalt er fastgjort til agterenden . De vigtigste rotorer i gyroskoper betragtes ikke her.

Sikorsky CH-53GS med halerotor
Kawasaki OH-1 "Ninja" med Fenestron
Boeing-Vertol CH-47 i tandemkonfiguration
Focke-Wulf Fw 61 i tværgående konfiguration
Kaman K-Max med Flettner dobbeltrotor
Kamow Ka-32 med koaksiale rotorer
Blad tip drive af "Djinn"

Komponenter i hovedrotoren

Hovedrotoren for en personbærende helikopter og af pitchstyrede modelhelikoptere har grundlæggende følgende komponenter.

Rotoraksel

Rotorakslen (1) er den centrale komponent i rotoren. I den nederste ende er det forbundet med drevet via et gear . Forbrændingsmotorer eller turbiner bruges i personbærende helikoptere . Ud over disse drev drives modelhelikoptere også med elektriske motorer . Drevet sætter rotorakslen i en roterende bevægelse. I den øvre ende af rotorakslen er rotornavet stift forbundet med rotorhovedet (6). Den imaginære linje gennem centrum af rotorakslen er rotormastaksen. Rotorakslen roterer omkring dette. I de fleste flysituationer er dette ikke identisk med rotationsaksen for det plan, hvor rotorbladene er placeret. Årsagen til dette er den ekstra hældning, som rotorbladene modtager under rotation.

Rotorakslens hastighed har en direkte effekt på hastigheden af rotorbladspidserne på hovedrotoren. Denne hastighed i kilometer i timen (km / t) beregnes ved hjælp af følgende formel: ${\ displaystyle v_ {m}}$

{\ displaystyle v_ {m} = d \ cdot \ pi \ cdot rpm \ cdot 0 {,} 06}

hvor d står for rotorcirkelens diameter i meter og konstant 0,06 for konverteringsfaktoren i km / t. For eksempel har Sikorsky S-65 en rotorbladhastighed ved knivspidsen ( rotorcirkelradius = 12 meter, normal rotorhastighed = 185 omdrejninger pr. Minut) på 836,92 km / t. Ved fremadflyvning skal helikopterens hastighed føjes til rotorbladets hastighed. På grund af aerodynamiske forhold, helikopteren bliver ukontrollabel når hastigheden af rotorens vingespidser nærmer hastighed lyd (ca.. 1235 km / t). Uden at tage atmosfæriske luftstrømme ( vind ) i betragtning er den teoretiske maksimale hastighed for Sikorsky S-65 ca. 390 km / t (faktisk 295 km / t). ${\ displaystyle v_ {12}}$

Følgende tabel viser hovedrotorens hastighed - givet i omdrejninger pr. Minut (min ^-1 ) - for nogle få udvalgte helikoptere. Derudover vises den beregnede hastighed for rotorbladspidserne i forhold til rotorcirkelens diameter.

Fabrikant	model	maks. hastighed (min ⁻¹ )	normal hastighed (min ⁻¹ )	min ^. hastighed (min ^-1 )	Rotorcirkel diameter (m)	maks. (km / t) ${\ displaystyle v_ {m}}$
Frankrig Aérospatiale	SA 330 Puma	-	265 ± 7	220	15.00	769.06
Frankrig Aérospatiale	AS 332 Super Puma	275	265	245	15.60	808,65
Italien AgustaVestland	AW189	296,14	-	284,75	14.60	814,99
Forenede Stater Klokkehelikopter	Bell 47 H-13 Sioux	380	-	300	11.35	812,98
Forenede Stater Klokkehelikopter	Klokke 214	300	-	294	15.24	861,80
Forenede Stater Klokkehelikopter	Klokke 222	348	-	338	12.20	800,28
Forenede Stater Erickson Air-Crane	EAC S64F	193	-	185	21,95	798,53
Europa Eurocopter	EC 225 Super Puma	275	246	220	16.20	839,75
Forenede Stater Hiller Aircraft Corporation	Hiller UH-12	370	-	320	10.80	753,23
Forenede Stater Ankom	K-Max	273	-	260	14,73	758,00
Tyskland Messerschmitt-Bölkow-Blohm	Bölkow Bo 105	433	-	403	9,84	803,13
Tyskland Messerschmitt-Bölkow-Blohm	MBB / Kawasaki BK 117	390,7	-	375.3	11.00	810.10
Rusland Mil	Ons-8	186	-	179	21.91	768,17
Forenede Stater Robinson helikopter	R22	530	-	495	7,67	766,25
Forenede Stater Robinson helikopter	R44	408	-	404	10.06	769,88
Forenede Stater Sikorsky Aircraft Corporation	S-58 CH-34	258	-	170	17.07	830.15
Forenede Stater Sikorsky Aircraft Corporation	S-61 H-3 Sea King	225	-	184	18.90	801,58
Forenede Stater Sikorsky Aircraft Corporation	S-76	313	293	281	13.41	791,18
Forskellige	Elektrisk drevet modelhelikopter	≈ 3000	00 1700	≈ 1000	0,90	288,40

↑ m = rotorcirkelradius (≡ rotorbladspidsens hastighed)
↑ 1992 Sikorsky solgte rettighederne til S-64 Skycrane til firmaet Erickson Air-Crane
↑ med en rotorcirkeldiameter på 0,90 m og 1700 min ⁻¹

Brydeplade

Swashplate af en modelhelikopter. Konstruktionsprincippet er identisk med en menneskes bærende helikopter.

Flyt musemarkøren over bogstaverne for at få vist modulbetegnelsen.

Afspil mediefil

Swashplate bevægelser med hovedrotoren stationær

Stempelpladen (2) bruges til at overføre kontrolbevægelserne fra den stive celle til de roterende rotorblade. Den er lavet af to ringe (a) (b), der er forbundet med hinanden via et leje (c), så de kan rotere. Disse ringe, som kan bevæges op og ned ved hjælp af en glidebøsning (d), er monteret rundt om rotorakslen med en kugleled (e) og er således kardanformet .

Den nedre ring (a) på swashpladen (i et andet design, den indvendige) roterer ikke med rotorakslen og er forbundet mekanisk, hydraulisk eller elektronisk til pinden, der er fastgjort foran pilotsædet, og pinden til siden af kontrolstængerne (10) (f) Pilotsæde fastgjort kollektiv håndtag (kollektiv stigning) tilsluttet.

Den øvre ring (b) på swashpladen (i et andet design, den ydre) er forbundet med rotorakslen via driveren (3) (g) og roterer med samme hastighed som den. Denne ring er forbundet til knivjusteringshåndtaget (5) monteret på knivholderens drejeled ved hjælp af styrestænger (4) (h), der roterer med den. På denne måde kan drejeledene styres, og indstillingsvinklerne på rotorbladene (9) kan ændres.

Takket være kardanophænget i forbindelse med glidebøsningen kan swashpladen udføre følgende bevægelser:

Parallel forskydning langs rotorakslen til kollektiv kontrol af rotorbladene. Denne kontrolbevægelse indtastes med den kollektive håndtag. Indstillingsvinklen for alle rotorblade ændres samtidigt og med samme mængde;
Skråpladens hældning i en hvilken som helst længderetning eller tværretning til cyklisk styring af rotorbladene. Denne kontrolbevægelse indtastes med kontrolpinden. Som et resultat udfører rotorbladene en bølgelignende ændring i indstillingsvinklen med hver omdrejning af rotorakslen;
Kombinationer af swashplate-bevægelser nævnt ovenfor.

Bemærk: Alle bogstaver i parentes henviser til forklaringen i den tilstødende grafik

Kontrolstænger

Samlehåndtag til venstre for og S-formet bøjet kontrolpind foran pilotsædet

Detaljeret visning af hovedrotoren BO 105 med kontrolstænger

De kollektive håndtag og stok betjeningselementer ikke hører til hovedrotoren, men har en direkte effekt på det. Derfor vil det blive diskuteret kort her. Det kollektive håndtag betjenes af piloten med venstre hånd. For at sidstnævnte kan betjene andre instrumenter, opbygger den kollektive løftestang ikke en genoprettende kraft, men forbliver altid i den position, piloten sidst havde sat. Hvis helikopteren ikke har en automatisk hastighedskontrol, z. B. Drevets hastighed styres via et snoet greb. Det kollektive håndtag bruges til at indlede den kollektive kontrol af rotorbladene. Indstillingsvinklen på alle rotorblade ændres med samme mængde, så løft af alle rotorblade ændres ens. Helikopteren stiger eller falder.

Joysticket betjenes med højre hånd. Det bruges til at initiere langsgående og tværgående kontrolindgange, der vipper swashpladen i den retning, der resulterer fra de to hældningsvinkler. Dette får også rotorbladernes plan til at hælde. Helikopteren roterer omkring dens længdeakse (rulle) eller tværgående akse (stigning) .

Da både kollektive håndtag og joystick kan virke på styrestængerne på samme tid, skal kontrolindgangene kunne blandes. I tilfælde af mekaniske blandegear er styrestængerne koblet kinematisk via vendearm, og styreindgangene blandes mekanisk. Med hydraulisk eller elektronisk støtte fra styringen blandes kontrolindgangene via det hydrauliske eller elektroniske system.

Kontrolindgangene til de to kontrolelementer føres videre til swashpladen via kontrolstænger. Til dette formål er den ikke-roterende ring (a) på swashpladen (2) forbundet med kontrolpinden og den kollektive håndtag via 3 kontrolstænger (f). For tydeligt at definere swashpladens placering i rummet skal den altid styres med tre kontrolindgange. Videoen viser samspillet mellem kontrolstængerne.

Når den kollektive håndtag trækkes op, bevæges alle ikke-roterende kontrolstænger (10) (f) i samme størrelse op eller ned afhængigt af designet af knivjusteringshåndtaget (5), således at swashpladen ved hjælp af glidebøsningen (d) langs Rotorakslen (1) bevæges parallelt. Som et resultat ændres indstillingsvinklen for alle rotorblade i samme grad, så helikopteren stiger eller falder (uden at tage hensyn til andre påvirkninger). I de fleste personbærende helikoptere er rotorbladene indstillet i den nederste position af den kollektive håndtag, så de ikke genererer nogen løft. Rotorbladene i aerobatiske modelhelikoptere kan justeres til at generere negativ løft, så de kan udføre en omvendt flyvning.

Når kontrolpinden bevæges, bevæges kontrolstængerne op eller ned i forskellige mængder afhængigt af knivjusteringshåndtagets design, afhængigt af kontrolpindens design, så swashpladen styrer hver rotorblad forskelligt, hvilket skyldes de forskellige stigningsvinkler på rotorbladene, når de roterer rundt om rotorakslen (1) Indleder pitching og / eller rullende bevægelser.

De co-roterende kontrolstænger (4) (h) er i den ene ende forbundet med svingpladens (2) co-roterende ring (b) og i den anden ende til bladjusteringshåndtaget (5) på rotorbladet (9). De videregiver de allerede blandede kontrolindgange til den kollektive håndtag og kontrolpinden fra swashpladen direkte til rotorbladene.

Rotorhoved med rotornav

Alle rotorblade (9) på hovedrotoren er mekanisk fastgjort til rotornavet på rotorhovedet (6). Rotorbladene kan drejes individuelt rundt om deres længdeakse inden for definerede grænser via en knivholder med en drejeled (7), som også kaldes et vinkelleje. Denne rotation ændrer indstillingsvinklen for det respektive rotorblad og dermed også den løft, der genereres af det.

Rotorhovedet, ligesom rotorbladenes rødder , er kraftigt belastet på grund af de centrifugale og bøjningskræfter , der forekommer såvel som drev drejningsmomenter - i tilfælde af hingeless rotorsystemer også ved torsions- kræfter.

Fuldt bevægeligt rotorsystem

Et rotorsystem, der er i fuld bevægelse, er udstyret med mindst 3 rotorblade. Med stive rotorblade virker lodrette og vandrette bøjningskræfter direkte på knivens rod (8) eller på rotorhovedet. De kan blive så store, at knivroden går i stykker på grund af disse bøjningskræfter, eller knivholderen på rotorhovedet er alvorligt beskadiget, hvilket kan føre til, at helikopteren styrter ned. For at være i stand til at kompensere for disse bøjningskræfter er hvert rotorblad i fuldt bevægelige rotorsystemer forbundet til rotornavet på rotornavet via en klappeforbindelse og et drejeled . Så de kan bevæges rundt om tre akser (drej rundt om længdeaksen, slå lodret og bevæge sig vandret fremad eller bagud). Drejeledets bevægelsesfrihed er begrænset af dæmpere. Den Sikorsky CH-53 er forsynet med denne rotor system.

Samlingsløst rotorsystem

Det hængsløse rotorsystem ligner meget det fuldt leddede rotorsystem. Imidlertid er der ingen klappende og drejelige samlinger installeret her. De vandrette og lodrette bøjningskræfter absorberes af de mekanisk fleksible rotorbladrødder. Den Bölkow Bo 105 er udstyret med denne rotor system.

Stift rotorsystem

Det stive rotorsystem ligner meget det hængsløse rotorsystem. De vandrette og lodrette bøjningskræfter absorberes af de mekanisk fleksible rotorbladrødder. Men da der heller ikke er monteret drejeled, skal vridningen af de enkelte rotorblade også garanteres ved en tilsvarende fleksibilitet i rotorbladets rod. Derfor er stive rotorsystemer lavet af fiberkompositter og titanium . Den Eurocopter EF 135 er udstyret med denne rotor system.

Halvstivt rotorsystem

Et semi-stift rotorsystem er udstyret med to stift tilsluttede rotorblade. Rotorbladene kan kun svinge op eller ned sammen som en vippe . The Bell UH-1 er forsynet med denne rotor system.

Rotorblad

Rotorbladet er det strukturelle element i hovedrotoren, der genererer liften. I det klassiske design er det forbundet med rotornavet via en drejelig, klappende og drejelig samling .

materialer

Rektangulært rotorblad lavet af CFRP (modelhelikopter med roterende hovedrotor med uret)

Til rotorer fra helikoptere og gyroskoper , stål , titanium , letmetal og fiberkompositter såsom B. Kompositter af glasfiber ( GRP ) og kulfiber ( CFRP ) anvendes. Tidligere blev der også ofte brugt træ. GRP-knive blev brugt for første gang på Kamow Ka-26 og derefter på Bo 105 i forbindelse med elastisk ophæng og et ledløst rotorhoved (jf. Swash-plade ). Vedligeholdelsen af rotorhovedet, som er særligt kompliceret på grund af de mange samlinger i klassisk design , er således forenklet betydeligt, men knivene skal kontrolleres regelmæssigt for materialetræthed .

Rotorbladene bærer helikopterens fulde vægt . Derudover skal de modstå rotationens centrifugalkraft og have den lavest mulige vægt. For at imødekomme disse krav er de ofte lavet af kompositmaterialer med høj styrke . Nogle rotorer er udstyret med trækmålere , der bruges til at måle belastningen under drift.

I modelkonstruktionssektoren anvendes rotorblade af træ, simpel plast, GRP, CFRP og aluminium. I moderne CFRP-rotorblade til modelhelikoptere danner en skumkerne og en CFRP-bjælke rammen og giver rotorbladet den nødvendige tryk- og bøjningsstyrke. Profilen er dannet af flere lag kulfibermåtter, der giver den nødvendige vridningsstyrke .

Rotorbladformer

Westland Lynx AH Mk7 med BERP rotorblade

Der er fire grundlæggende former for rotorblade til helikoptere. I tilfælde af den rektangulære form , som oftest anvendes på trods af dårligere aerodynamiske egenskaber , har rotorbladet den samme dybde over hele længden. Dette design er mere omkostningseffektivt både til fremstilling og vedligeholdelse. I den trapezformede form har rotorbladet en faldende dybde fra bladets rod til bladets spids. Da strømningshastigheden og dermed løftet ved knivspidsen er højere end ved knivens rod, kompenserer den trapezformede form for den dynamiske løft over hele bladlængden. Med den dobbelte trapezformede form forøges rotorbladets dybde først fra bladroten til bladets centrum og falder derefter igen mod bladspidsen. Med den rektangulære trapezform er dybden fra bladroten til bladets centrum oprindeligt den samme og falder derefter mod bladspidsen. Forholdet mellem bladlængde (L) og bladdybde (T) kaldes forlængelse, forkortes med og beregnes som følger . ${\ displaystyle \ Lambda}$ ${\ displaystyle \ Lambda}$ ${\ displaystyle = {\ frac {\ text {L}} {\ text {T}}}}$

Rotorbladformer

Fra 1976 til 1986 gennemførte British Experimental Rotor Program (BERP) undersøgelser for at forbedre helikopters flyveydelse . Som et resultat af dette samarbejde mellem Westland Helicopters og Royal Aircraft Establishment blev en Westland Lynx AH Mk.7 udstyret med BERP-rotorblade, der den 11. august 1986 satte en hastighedsrekord for helikoptere ved 400,87 km / t, som varer indtil maj 2010. opholdt sig.

Disse BERP-rotorblade har et aerodynamisk twist (se nedenfor), og rotorbladspidserne er udstyret med skovle, der reducerer hvirvler på spidsen. Overgangen fra rotorbladet til skovlen, kendt som en savtand, skaber en turbulent strømning, der muliggør en effektiv angrebsvinkel, der er 6 ° højere, før strømmen bryder af. På den anden side kræver BERP rotorblade en højere drivkraft.

Rotorbladprofiler

Tidligere havde rotorbladet ofte en symmetrisk profil for at forhindre migrering af trykpunkter i forskellige angrebsvinkler og dermed tilsvarende kompensationskræfter. Sådanne rotorblade har den samme profil på toppen og bunden og genererer hverken løft eller nedstyrke i en 0 ° angrebsvinkel. Semisymmetriske rotorblade har en identisk profil på toppen og bunden, men profilen er "tyndere" i bunden. Med en positiv angrebsvinkel genererer de mere løft og med en negativ angrebsvinkel mere downforce end rotorblade med en symmetrisk profil. Rotorblade med S-klappeprofil er næsten lige på undersiden og derfor designet til optimal løft ("løftekraft"). De holder momentkræfterne på det neutrale punkt lavt.

profil	Fordele (modelhelikopter)	Ulemper (modelhelikoptere)
	Meget velegnet til kunstig og 3D-flyvning , fordi liften er den samme i både normal og liggende stilling. Rotorbladet er til både højre- og venstrehåndede rotorer.	Effektivitet er under det optimale, fordi hele liften skal genereres af rotorbladets angrebsvinkel. Hvis angrebsvinklen er for stor, er der risiko for, at den går i stå .
	Bedre effektivitet end med den symmetriske profil, fordi løft genereres selv i en 0 ° angrebsvinkel. Dette resulterer i lavere energiforbrug og længere flyvetider.	Begrænset egnethed til aerobatics. Ikke egnet til 3D-flyvning. Forskellige rotorblade kræves til rotorer med uret og mod uret.
	Bedste effektivitet i normal position. Dette resulterer i lavere energiforbrug og længere flyvetider. Fremragende til modeller med lave rotorhastigheder eller høj startvægt .	Egnet kun til den mest enkle aerobatics. Ikke egnet til 3D-flyvning. Forskellige rotorblade kræves til rotorer med uret og mod uret.

Konstruktionen af rotorblade med forskellige bladdybder er meget kompleks. For at opnå jævn strømning over hele rotorbladlængden ved anvendelse af rotorblade i en rektangulær form er de ikke desto mindre ofte sidesæt . I den geometriske forskydning z. B. angrebsvinklen på bladroten vælges til at være stor og falder mod knivspidsen (muligvis ned til 0 °). Geometrisk sæt er z. B. rotorbladene på Alouette II , Bölkow Bo 105 og Eurocopter EC 135 .

Sæt

aerodynamik

Dynamisk lift

Tilgangshastighed

Forskellige hastigheder for forskellige rotorbladesektioner

Skematisk gengivelse af liftens afhængighed af kredsløbsradius

Rotorbladets strømningshastighed er ikke konstant over længden af rotorbladet. Hastigheden for en rotorbladsektion, der roterer i en afstand fra rotationsaksen, beregnes ved hjælp af følgende formel: ${\ displaystyle v_ {m}}$ ${\ displaystyle r}$

{\ displaystyle v_ {m} = r \ cdot \ omega}

hvor står for rotorens vinkelhastighed i radianer. ${\ displaystyle \ omega}$

For eksempel har Sikorsky CH-53- helikopteren, afhængigt af modelvarianten, en hovedrotordiameter på 22 til 24 meter, dvs. en radius på 11 til 12 meter. Under normal drift roterer rotorakslen med 185 omdrejninger pr. Minut (= 19,37 rad / s). Dette resulterer i en rotorbladhastighed ved knivspidsen på 232,48 m / s (≈ 837 km / t). Ved halvdelen af rotorcirklen ( = 6 m) er rotorbladets hastighed stadig 116,24 m / s (≈ 418 km / t). Rotorbladets hastighed ved rotorbladets spids er derfor dobbelt så høj som ved halvdelen af rotorcirklen . ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle v_ {12}}$ ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle v_ {6}}$ ${\ displaystyle v_ {12}}$ ${\ displaystyle v_ {6}}$

Da dynamiske lift stiger eller falder på samme angrebsvinkel rotorbladene som kvadratet på den indstrømningshastigheden (i hover flyvning uden vind nogenlunde identisk til rotorbladet hastighed ), elevatoren i hover flyvning (uden hensyntagen andre faktorer) ved rotorbladenes tipper er fire gange større end den halve rotor cirkel.

Rotorblad fremad

Rotorblade er forbundet med rotorakslen via en stiv rotorbladholder. Som et resultat forskydes rotorbladets tyngdepunkt udad i forhold til rotationsaksen. Dette tages ikke i betragtning i ovenstående grafik af enkelhedsårsager.

Medmindre der er andre påvirkninger, strækker rotorblade, hvis fokus er på linjen, der løber parallelt med rotorbladkanten og skærer midten af fastgørelsesøjlen , nøjagtigt ind i forlængelsen af den stive klingeholder på grund af de centrifugalkræfter, der genereres af rotationen .

Hvis tyngdepunktet for rotorbladet ikke er på denne linje, virker centrifugalkræfterne ikke på rotorbladet i en vinkel på 90 ° i forhold til rotationsaksen som beskrevet ovenfor . Rotorbladets forkant roterer derefter frem og tilbage omkring fastgørelsesøje, indtil tyngdepunktet for rotorbladet igen er i en vinkel på 90 ° i forhold til rotationsaksen, forudsat at ingen andre påvirkninger virker på rotorbladet. Denne adfærd kaldes fremad. Hvis forkanten bevæger sig fremad, taler man om positiv ledning (knivspidsen fører i rotationsretningen); hvis den bevæger sig bagud, taler man om negativ bly eller forsinkelse (knivspidsen hænger i rotationsretningen).

Den strømningsmodstand, som rotorbladet udsættes for på grund af sin høje rotationshastighed, reducerer ledningen eller øger rotorbladets forsinkelse. Ved konstruktivt at flytte tyngdepunktet kan rotorbladet justeres, så det justerer sig så lige som muligt i forhold til bladholderen i det påtænkte hastighedsområde for hovedrotoren under hensyntagen til strømningsmodstanden og således hverken har føring eller forsinkelse.

Ud over et forskudt tyngdepunkt og strømningsmodstand har aeroelastiske effekter også en indvirkning på fremdriften af et rotorblad.

Effektivitet

Med belastningen på det cirkulære område kan effektiviteten af en rotor bestemmes omtrent, eller den støjudvikling, der øges med stigende belastning, kan estimeres.

Se også

Bladsporing

litteratur

Walter Bittner: Helikopternes flymekanik: teknologi, de dynamiske systemhelikoptere, flyvestabilitet, kontrollerbarhed , Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2009, ISBN 978-3-540-88971-7
Ernst Götsch: Luftfahrzeugtechnik , Motorbuchverlag, Stuttgart, 2003, ISBN 3-613-02006-8
Michael Kalbow: Helikopter Aerodynami , Dieter-Franzen-Verlag, Kuppenheim, 2010, ISBN 978-3-930996-23-0
Niels Klußmann og Arnim Malik: Lexicon of Aviation , Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2012, ISBN 978-3-642-22499-7
Helmut Mauch: Helikopterflyvningskolen , GeraMond-Verlag, München, 2010, ISBN 978-3-7654-7349-4

Individuelle beviser

↑ ^a^b^c^d^e^f^g^h Niels Klußmann og Arnim Malik: Lexikon der Luftfahrt , Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2012, ISBN 978-3-642-22499-7
↑ ^a^b^c^d^e Michael Kalbow: Helicopter Aerodynamics , Dieter-Franzen-Verlag, Kuppenheim, 2010, ISBN 978-3-930996-23-0
↑ ^a^b^c^d^e^f Walter Bittner: Flymekanik for helikoptere: teknologi, flydynamiske systemhelikoptere, flyvestabilitet , kontrollerbarhed , Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2009, ISBN 978-3-540-88971-7
↑ Luftfahrt-Bundesamt, Blue Book, Rotary Wing Extcerpt (PDF; 59 kB), adgang den 11. februar 2014
↑ Det Europæiske Luftfartssikkerhedsagentur, Rotorcraft typecertifikater ( Memento af den oprindelige fra februar 22, 2014 af Internet Archive ) Info: Den arkiv link blev indsat automatisk, og er endnu ikke blevet kontrolleret. Kontroller original- og arkivlinket i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. adgang den 11. februar 2014 @ 1@ 2
↑ ^a^b^c Helmut Mauch: Helikopterflyvningskolen , GeraMond-Verlag, München, 2010, ISBN 978-3-7654-7349-4
↑ ENAE 632 - Den britiske Eksperimentel Rotor Program Blade ( Memento af den oprindelige fra den 23. oktober, 2013 på Internet Archive ) Info: Den arkiv link blev indsat automatisk, og er endnu ikke blevet kontrolleret. Kontroller original- og arkivlinket i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. University of Maryland, Rotorcraft Aerodynamics Group, Dr. Gordon Leishman, adgang til 22. oktober 2013 @ 1@ 2
↑ ROTOR magasin, nummer 1/2013, s. 47 ff., Modellsportverlag, Baden-Baden
↑ ROTOR magasin, nummer 1/2013, s. 48-49, Modellsportverlag, Baden-Baden
↑ Niels Klußmann og Arnim Malik, ”Lexicon of Aviation”, Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2012, ISBN 978-3-642-22499-7

[6] = rotorcirkelradius (≡ rotorbladspidsens hastighed)

[7] 1992 Sikorsky solgte rettighederne til S-64 Skycrane til firmaet Erickson Air-Crane

[8] rotorcirkeldiameter på 0,90 m og 1700 min ⁻¹

[Lexikon-1] ↑ ^a^b^c^d^e^f^g^h Niels Klußmann og Arnim Malik: Lexikon der Luftfahrt , Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2012, ISBN 978-3-642-22499-7

[Aerodynamik-2] Michael Kalbow: Helicopter Aerodynamics , Dieter-Franzen-Verlag, Kuppenheim, 2010, ISBN 978-3-930996-23-0

[Flugmechanik-3] Walter Bittner: Flymekanik for helikoptere: teknologi, flydynamiske systemhelikoptere, flyvestabilitet , kontrollerbarhed , Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2009, ISBN 978-3-540-88971-7

[4] Luftfahrt-Bundesamt, Blue Book, Rotary Wing Extcerpt (PDF; 59 kB), adgang den 11. februar 2014

[5] Det Europæiske Luftfartssikkerhedsagentur, Rotorcraft typecertifikater ( Memento af den oprindelige fra februar 22, 2014 af Internet Archive ) Info: Den arkiv link blev indsat automatisk, og er endnu ikke blevet kontrolleret. Kontroller original- og arkivlinket i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. adgang den 11. februar 2014 @ 1@ 2

[Flugschule-9] Helmut Mauch: Helikopterflyvningskolen , GeraMond-Verlag, München, 2010, ISBN 978-3-7654-7349-4

[10] ENAE 632 - Den britiske Eksperimentel Rotor Program Blade ( Memento af den oprindelige fra den 23. oktober, 2013 på Internet Archive ) Info: Den arkiv link blev indsat automatisk, og er endnu ikke blevet kontrolleret. Kontroller original- og arkivlinket i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. University of Maryland, Rotorcraft Aerodynamics Group, Dr. Gordon Leishman, adgang til 22. oktober 2013 @ 1@ 2

[11] ROTOR magasin, nummer 1/2013, s. 47 ff., Modellsportverlag, Baden-Baden

[12] ROTOR magasin, nummer 1/2013, s. 48-49, Modellsportverlag, Baden-Baden

[Lexikon2-13] Niels Klußmann og Arnim Malik, ”Lexicon of Aviation”, Springer Verlag, Berlin og Heidelberg, 3. udgave 2012, ISBN 978-3-642-22499-7

Languages