diverse Fragen zu Auftrieb, Luftdichte, Schlaggelenke, physikalische Hintergründe Outline · [ Standard ] · Linear+

[murdoc]

Hallo zusammen,
ich habe vor im nächsten Jahr eine Helikopterausbildung in Australien zu beginnen. Ich beschäftige mich seit einiger Zeit intensiver mit der Materie (vor allem mit der Mechanik und der Aerodynamik) aber ich bin über ein paar Themen gestolpert die ich nicht so recht verstehen mag. Vielleicht könnt ihr mir helfen diese Zweifel auszuräumen?

Thema Auftrieb:
Es gibt grundsätzlich zwei Gesetze die den Auftrieb erklären,
a) Gesetz von Bernoulli, (Produkt aus Geschwindigkeit und Druck eines bewegten Gases ist konstant)
Beim Umströmen der Flügel- oder Rotorprofils muss die Luft an der Oberseite schneller strömen --> der Druck verringert sich --> es kommt zu einem Unterdruck --> auf der Unterseite kommt es zu einem Überdruck
Fazit: Der Hubschrauber/das Flugzeug wird nach oben „gesaugt“
b ) Gesetz von Newton, (Actio=Reactio, jede Kraft verursacht eine gleich große Gegenkraft)
Bei der Bewegung des Rotorblatts/Flügel wird die Luft nach unten gedrückt, das Flugzeug/der Heli wird durch die Gegenkraft nach oben „gedrückt“.
In der Fachliteratur wird meistens nur vom Gesetz a) gesprochen, ich bin der Meinung das beiden Gesetze den Auftrieb erklären (können). Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass beide Kräfte identisch groß sind, oder?
Ich erinnere mich wage an einen Artikel der genau diese Thematik behandelt hat. Ich glaube hier wurde die „Newton-Kraft“ im Verhältnis als wesentlich geringer eingestuft. Wie ist eure Meinung hierzu?

Thema Luftdichte:
Ich verstehe die Thematik der Luftdichte (Abhängigkeit zur Höhe), was ich aber nicht verstehe ist warum die Luftdichte abnimmt wenn die Luftfeuchtigkeit (unabhängig von der Temperatur) zunimmt. Meiner Meinung nach ist die Luft dann doch „schwerer“ und sollte somit eine höhere Luftdichte vorweisen. Wo liegt mein gedanklicher Fehler?

Thema: Schlaggelenke, unsymmetrische Auftriebsverteilung:
Die Thematik der unsymmetrische Auftriebsverteilung habe ich verstanden, ich verstehe allerdings nicht warum die Schlaggelenke dies verringern/verhindern. Das nach vorne eilende Blatt erfährt einen höheren Auftrieb (logisch), das nach hinten eilende eine geringere (auch logisch). Durch die Schlaggelenke können sich die Blöätter jetzt „frei“ nach oben und unten bewegen, d.h. steigt das nach vorne eilende Blatt jetzt etwas ruter und das andere nach oben?
Logisch wäre für mich eine Mechanik welche das nach hinten eilende Blatt etwas mehr anstellt (um einen höheren Auftrieb zu erhalten) oder ist das genau die Funktion des Schlaggelenks?
In der Fachliteratur (die blauen Bücher) habe ich folgendes zu dem Thema „Anstellwinkel“ gefunden:
„Wenn die Rotorebene geneigt wird, wie das bei Vor-, Seit- und Rückwärtsflug nötig ist, ändert sich der Einstellwinkel während einer 360° Umdrehung sogar kontinuierlich.“
Kann mir jemand das erklären?

Thema: Druckpunktwanderung:
Bei Rotorblättern kommt ja meist ein symmetrisches Profil zum Einsatz. Bei unsymmetrischen Profilen kommt es je nach Anstellwinkel zu einer Druckpunktwanderung welche unerwünscht ist, die Frage: Warum? Liegt es ggf. daran, dass wenn der Druckpunkt nach vorne wandert die Steuerung oder die Dosierung des Anstellwinkels darunter leidet? Rein theoretisch könnte ich es mir vorstellen:
Druckpunkt wandert nach vorne --> die resultierende wirkende Kraft wandert nach vorne --> die nach oben gerichtete Kraft würde die Blattvorderseite weiter zusätzlich nach oben „reißen“ mit den damit verbundenen Konsequenzen?
Oder liegt es einfach daran das die Kraft dann nicht mehr auf Höhe der Rotorblattachse angreift und es so zu negativen Auswirkungen kommt?

Für die Aufklärung der einen oder anderen Frage wäre ich SEHR dankbar
Gruß

Dieser Beitrag wurde von murdoc: 26. Oktober 2009, 11:19 bearbeitet

[Rotorblatt101]

Thema Luftdichte: Wo liegt mein gedanklicher Fehler?

Wagtendonk (Principles of Helicopter Flight) sagt folgendes:

The mass of a molecule of water vapor is less than the mass of a molecule of "dry air". Thus if an abundance of water wapor is present in a parcel of air ("humid" air), its total density is less.

In anderen Worten: Wasserdampfmoleküle sind leichter als Luftmoleküle. Wenn also reichhaltig Wassermoleküle vorhanden sind in einer gewissen menge Luft, dann ist die Luftdichte eben niedriger, nicht höher. Macht Sinn, oder? Wasserdampf steigt beim Kochen ja auch nach oben....

[murdoc]

Hi, Danke für die Erklärung der Thematik Luftdichte!
Jetzt sind "nur" noch 3 Fragen offen... :-)

[Rotorblatt101]

OK, ich versuch noch eine ;-)

Thema: Druckpunktwanderung: Bei unsymmetrischen Profilen kommt es je nach Anstellwinkel zu einer Druckpunktwanderung welche unerwünscht ist, die Frage: Warum? Liegt es ggf. daran, dass wenn der Druckpunkt nach vorne wandert die Steuerung oder die Dosierung des Anstellwinkels darunter leidet? Rein theoretisch könnte ich es mir vorstellen:

Also das ist nur meine Meinung, ich habe nicht recherchiert...

Das ganze hat meiner Meinung nach mit der Strukturellen stabilitaet der Rotorblaetter zu tun. Konventionelle sind einfacher zu berechnen und herzustellen. Es ist dir Wahrscheinlich bekannt, dass Rotorblaetter bei Rigid Systemen viel komplizierter sind, diese muessen ja die ganzen Aufgaben der Gelenke uebernehmen. Also das Coning etc wird vom Rotorblatt absorbiert. Darum schwieriger herzustellen und zu berechnen etc. das waere sicher auch bei einem design fuer einen wandernden Druckpunkt der Fall. Kann natuerlich noch andere Faktoren geben. Da muesstest du mal mit Hubschrauber Designern sprechen, nicht mit Piloten.

Hier noch ein Video, das die Krafteinwirkungen auf ein Rotorblatt gut demonstriert:

Youtube Video »


Dieser Beitrag wurde von Rotorblatt101: 03. November 2009, 07:52 bearbeitet