Eigenstabilität auf Roll

Hi,

wie kann man einen Heli so konstruieren, dass er auf Roll (Längsachse) nicht gesteuert werden muss, weder automatisch (Kreisel) noch manuell?

Wäre dies möglich mit einer gewissen Elastizität in der Blattwurzel?

Vielen Dank für einen Wissbegierigen ;)

Gruss
Raphael
 
Tja, wenn er einen Paddelkopf hat, ist schonmal eine Stabilisierung drin.

Aber das wolltest Du ja nicht.

PS: Fliegen tut vieles, nur obs auch steuerbar ist ...
 
hi,

sorry, aber was ist ein Paddelkopf?

Bin kein Helianer und kenne mich mit solchen Begriffen nicht aus.
Sind das die kleinen "Hilfsrotorblätter"?

Bedinung ist nur, der Heli muss mit Pitch, Nick und Gier steuerbar sein, und auf Roll eigenstabil sein.

Gruss
Raphael
 
Damit kannst Du nicht fliegen. Du brauchst zwingend eine Steuerung über alle Achsen.

Warum möchtest Du die Rollachse "einsparen"?

Paddelkopf ... ja, sind die Hilfsblätter. Diese bilden mit der Mechanik am Kopf eine Stabilisierung (mechanisch), welche hervorragend funktioniert. Dennoch muß der Pilot stets steuern (alle Achsen).
 
Hi Raphael

Ich weiß es nicht, es ist deshalb nur eine Vermutung: Die fliegen Dank der Kreiselwirkung des Rotors stabil. Sozusagen eine Drallstabilisierung. Wie gesagt, eine Vermutung. Kann also auch ganz anders sein... ;)
 
Tach auch,

ich bin zwar kein Helianer, aber ein bisserl was kann ich trotzdem vermuten.
Wenn wir Kreiselwirkungen mal straeflich vernachlaessigen koennen wir feststellen, dass die Auftriebskraft ca. auf Hoehe des Rotorkopfes angreift, die Gewichtskraft im Schwerpunkt des Helis. Das produziert aber bei jeder Abweichung von der Sollage ein rueckstellendes Moment. Wenn ich das richtig gesehen habe, haengt so ein Heli stets wunderbar horizontal, wenn ihn die Leute am Kopf auf den Platz tragen. Das heisst, dass der Schwerpunkt schoen genau unter dem Kopf sitzt. Ich nehme an, dass das genau wegen des Rueckstellmoments wichtig ist.
 
Hi Raphael,
die Freiflugdinger fliegen stabil weil die Rotorblätter mit V Form am Kopf angebracht sind.
Das stabilisiert aber die Roll- und Nickachse!
Willst Du nur eine Achse stabil halten bleibt nur die zyklische Verstellung der V Form!
Da denk mal über eine mechanische Ausführung nach :confused: :confused: Nimm doch lieber Kreisel :cool:
 
Hallo Männers,

ich dachte immer Roll ist Quer. Das ist ad 1
Längs "wäre" dann "Nick". Gehn wir alle vom selben Betrachtungsstandpunkt aus?

Aber egal, ob l-oder r-lastig: Raphael: Rainer hat Recht: es geht nicht und wird nicht gehn.Egal, ob Roll oder Nick.Lass es mich (is schon spät :rolleyes: )kurz machen:
Nimm bitte zwei gleich grosse Kugeln. Leg Eine auf eine ebene Fläche. Und jetzt legst Du die zweite Kugel auf die Erste drauf. Was wird passieren und warum?

Klingt blöd: Denk mal drüber nach und morgen reden wir weiter... :D :D :rolleyes:
 

Armageddon

Vereinsmitglied
Hallo Norbert,

"Roll" entspricht zwar der Qerruderfunktion, es ist aber die Steuerfunktion für die Drehung um die Längsachse und "Nick" für die Drehung um die Querachse, entsprechend "Heckrotor" für die Steuerung um die Hochachse.

Wie Raphaels Problem zu lösen ist, da habe ich aber auch keine Idee.

Gruß Kai
 

Steffen

User
Hi Kai,

das könnte der klassische Verwechsler sein:
Nicken ist eine Längsbewegung, obwohl es nicht um die Längsachse bewegt :)

Längsbewegung -> Nicken -> um die Querachse
Querbewegung -> Rollen -> um die Längsachse

Ciao, Steffen
 
Hi Raphael,
zuerst mal die Frage was Du unter "stabil" verstehst.

Dann kann ich mir unter Freiflughelikopter nichts vorstellen... hast Du da mal ein Bild oder ähnliches?

Zum Heli generell.
Ein Hubschrauber ist physikalisch gesehen ein instabiles (Flug)System. Das wird auch keine noch so ausgetüftelte Technik ändern.

Sobald ein Heli den Boden verlässt und egal welch geniale Konstruktion ihn (vermeindlich) stabil in der Luft hält, jede (noch so kleine) externe Einwirkung bringt ihn aus seiner momentanen Lage. Deshalb muss ein Heli IMMER über ALLE Achsen gesteuert werden...

Daher nochmal die Frage:
Was verstehst Du unter stabil?

Nochwas: Sicher ist jeder gut ausgetrimmte Heli fähig ohne jegliche Steuerung (ausser Erhöhung der Rotorschubleistung) vom Boden abzuheben und sich in der Luft zu halten, jedoch wie gesagt NUR solange KEINERLEI externe (Stör)Einflüsse auf ihn einwirken. Und da reicht schon ein klitze-kleiner Windhauch...

[ 09. September 2004, 10:00: Beitrag editiert von: Peterle ]
 

Armageddon

Vereinsmitglied
Hallo Peterle,

Original erstellt von Peterle:
Sobald ein Heli den Boden verlässt und egal welch geniale Konstruktion ihn (vermeindlich) stabil in der Luft hält, jede (noch so kleine) externe Einwirkung bringt ihn aus seiner momentanen Lage. Deshalb muss ein Heli IMMER über ALLE Achsen gesteuert werden...
ich denke Raphael meint z.b. diese Teile, die mittels Seilzug aus der Hand gestartet werden (keine Ahnung wie die Teile sich nennen). Zumindest spielt mein patenkind auch hin und wieder mit so einem "Freiflugheli" und es kann noch so windig sein, das Teil landet immer auf den Kufen. Stabilität auf Roll und Nick ist beim Hubschrauber also nicht prinzipiell auszuschliessen.

Gruß Kai
 
Hallo Kai,
Deine Beobachtung ist sicher richtig, aber mit Stabilität im physikalischen Sinne hat das wenig zu tun. Die Hauptfrage bleibt daher: Was versteht man unter "stabil"?

Nehmen wir mal Deinen Spielzeugheli:
Das Ding wird "angeworfen" und hebt ab. Anfangs steigt er senkrecht in die Luft. Kommt ein Windstoß neigt er sich aber und driftet in Windrichtung ab. Er ist zwar noch soweit stabil, dass er nicht umkippt oder gar unkontrolliert abstürzt, aber "stabil" im korrekten Sinne ist er nicht, war es auch nie, weil er sich sonst garnicht geneigt hätte und abgedriftet wäre.

Das er bei einem Windstoß nicht gleich umkippt liegt nur daran, dass die Rotorblätter einen festen Anstellwinkel haben und ab einer gewissen Neigung die Schubkräfte des Rotorabwindes ein Umkippen verhindern. Übrigens gilt das für alle Fest-Pitch-Hubschrauber sobald sie in der Luft sind(!). Neigung: Ja, umkippen aber: Nein. Oftmals wird diese "Eigenstabilität" also ein "nichtumkippen" als stabiles Flugverhalten bezeichnet, was leider aber so nicht richtig ist.

Wie nun verlangt wird, soll ein Heli ohne Rollsteuerung geflogen werden (können). Gut geht zwar soweit, dass er nicht umkippt (feste Pitchwinkel vorausgesetzt), aber er wird sich -Beispiel Windböe- neigen und abdriften.

Das macht er auch bei Windstille irgendwann "ganz von allein", weil der Schub des Rotors über den gesamten Umlauf -hier speziell links/rechts- nie völlig gleichmäßig ist. Also, stabiles Flugverhalten ist das in meinen Augen nicht...
 
Tach auch,

2 Anmerkungen

1. Lagestabilitaet vs. Positionsstabilitaet:
Man muss da wohl unterscheiden zwischen verschiedenen Stabilitaeten. Wenn der Heli in der Luft 'haengt' (siehe mein vorhergehender Beitrag), kann es schon eine Lage-Stabilitaet geben, da der Angriffspunkt der Auftriebskraft ueber dem Angriffspunkt der Gewichtskraft liegt. Das wird den Heli aber nicht daran hindern, bei der kleinsten Stoerung davonzudriften, das heisst, seine Position zu veraendern. Wenn man also nur die Lage halten will, ist eine Stabilitaet denkbar (nicht um die Hochachse), die Position wird man allerdings auch nicht mit Kreiseln halten koennen, da man dazu Orientierungspunkte am Boden und eine entsprechende Regelung braucht. Interesant waere in diesem Zusammenhang, wie sich ein Heli ohne Kreisel auf der Laengs- oder Querachse im Rueckenflug verhaelt. Ist er aufgrund der Kreiselkraefte im Rotor traege oder nicht, versucht er sich wieder in Normalstellung zu drehen oder nicht? Das betrifft dann logischerweise Nick- und Rollbewegung.

2. Autorotation der 'Freiflieger': Diese Freiflieger haben einen freidrehenden Rotor, der -nachdem die kinetische Energie des Rotors aufgebraucht ist- evtl. seine Drehrichtung aendert und dann den Effekt von Autorotation hat. Dann aber haengt wieder das Gewicht unter der Auftriebskraft und wir bekommen eine Lagestabilitaet.
 
Hi Waliser,
völlig richtig. Nur haben wir beim Heli das Problem, dass die Lagestabilität direkt mit der Postionsstabilität zusammenhängt. Gut streng physikalisch muss man da noch etliches anderes beachten, aber ums nicht zu wissenschaftlioch werden zu lassen, sag ich mal: Sobald der Heli bzw. Rotor seine Lage ändert, ändert sich auch seine Position.

Bin mal gespannt was Raphael eigentlich unter "stabil" versteht. Aber eins weiß ich schon jetzt. Seine gewünschte "Eigenstabilität" wird ein Heli nie haben.
 
Hallo Peterle,

er lebt noch :D :D Wie gehts Dir? :)

Zur Eingangsfrage: Es gab mal vor, ich denke 2-3 Jahren, einen Wettbewerb in USA mit "autonomen Flugrobotern" und da hatte die TU Berlin mit Marvin die Nase vorn. Einfach mal googeln. Das was ich auf die Schnelle gefunden hab hier

Ein Mensch, der dazu ganz genau Auskunft geben kann, ist der hier:

Prof. Dr.- Ing. Günter Hommel
Inst. für Technische Informatik und Mikroelektronik
TU Berlin
Email : hommel@cs.tu-berlin.de
Telefon: +49.30.314-73110

leider kein Mitglied bei :rcn: :rolleyes:

[ 19. September 2004, 12:35: Beitrag editiert von: Norbert Eisert ]
 
Hallo Leute,

ich finde es schon etwas ungewöhnlich, wie hier z.T. behauptet wird, daß es einen "eigenstabilen" Heli nicht geben kann. Aber vielleicht entspricht das ja auch nur der eigenen (begrenzten) Erfahrung.

Zunächst mal "meine" Definition dafür:
Der Heli ist eigenstabil, wenn er -bei Abwesenheit von Wind- nach einer Lagestörung in Nick oder Roll des Schwebeflug-Zustands von allein in diesen Zustand zurückkehrt. Dabei ist es zulässig, daß er seinen Position gfls. (wenn die Flugmechanik das erfordert) geringfügig verändert. Der Heli schwebt gewissermaßen wie ein Ballon.
Dies ist eine sehr einfache Definition, die aber imho für die Fragestellung ausreicht. Komplizierter könnte man es ohne Weiteres machen, wir kämen dabei aber vom fundamentalen Problem ab.

Wer es nicht glaubt, daß ein Modellheli gemäß dieser Definition eigenstabil fliegen kann, der sollte mal hier reinschauen:
www.proxflyer.com
Hier ist ein (Koax-Rotor-)Heli incl. Video gezeigt, der ziemlich genau den Vorstellungen von Raphael entspricht.

Daß das auch manntragend möglich ist, zeigt dieses Bild aus der Frühzeit der Hiller-Entwicklung:


Vor vielen Jahren hat es eigenstabile, freifliegende Helis gegeben (Stichwort z.B. "Minicopter"). Ein nach diesem Prinzip funktionierender, RC-gesteuerter und eigenstabiler Indoor-Heli wurde mal in einem "FMT-Extra" beschrieben.

Wenn ich den ursprünglichen Begriff "Heli" mal erweitern darf auf "Schwebegeräte", dann gibt es noch einige Fälle mehr, in denen solche Geräte (immer ohne elektronische Kreisel o.ä.) erfolgreich eigenstabil fliegen oder geflogen sind; als Stichwort hierzu z.B. "Turboplan".

Bei www.Pearl.de gibt es für 30 Teuro ein RC-"Propeller-UFO". Ein Indoor-Spielzeug, aber mit einem flugmechanischen Hintergrund, der für Modellbauer interessant sein sollte. Das Teil fliegt einwandfrei eigenstabil (fängt z.B. auch aus Schräglagen wieder ab). Leider ist nur AUF/AB steuerbar, was symptomatisch für alle diese Geräte ist:

Eigenstabiler Schwebeflug ist rel. leicht erzielbar, aber eine funktionierende 2-oder 3-Achsen-Steuerung bedeutet schon Einiges mehr an Überlegung und Aufwand.

Aber machbar ist es, und nicht nur auf eine Methode. Ob uns die Modellbau-"Industrie" das bescheren wird, ist fraglich; dann schon eher die Spielzeug-Hersteller.

Grüße,
Helmut

[ 20. September 2004, 03:27: Beitrag editiert von: haschenk ]
 
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