Eigenstabilität auf Roll

Hi..

kann da Helmut nur ganz dick zustimmen.
Die eigentliche Problematik, die es imho zu diskutieren gibt, ist:
Wie baue ich einen eigenstablien (oder notfalls grenzstabilen) Heli, der auch noch die Steuerbarkeit bietet, die ich mir von ihm wünsche?
Ein hohes Maß an (passiver, systembedingter) Eigenstabilität ist fast immer kontraproduktiv, was die Steuerbarkeit angeht. Das gilt für Starrflügel und Heli gleichermaßen.

Da wir fast immer äußere Störungen in irgendeiner Form haben (Wind), nützt die Eigenstabilität wenig, da diese das Fluggerät eigentlich nur relativ zur mittleren Windgeschwindigkeit stabilisieren kann. Der Ballon-Vergleich von Helmut trifft das sehr gut.
Den Heli IM RAUM stabil fliegen zu lassen und dabei automatisch äußere Einflüsse zu korrigieren hat nichts mit Eigenstabilität zu tun, sondern mit Steuerung.

Man kann natürlich aktive Regelung dazu einsetzen, um ein System vergleichsweise stabil UND steuerbar zu machen - der Heading Hold Kreisel ist dafür ein beispiel. Mit Eigenstabilität hat das aber nichts zu tun.

Zudem muss man noch zwischen statischer und dynamischer Stabilität unterscheiden.
Ein direkt angelenkter Hubschrauberrotor (ohne Paddelsystem) ist statisch stabil. Bei vorwärtsfahrt bäumt sich der Heli auf und wirkt der Fahrtaufnahme somit entgegen. Er ist aber oftmals dynamisch instabil, d.h. die Gegensteuerung ist nur schwach gedämpft und schwingt sich auf.

mfg
andi
 
Servus miteinander,

die ursprüngliche Frage war diese:
Kann man einen Hubschrauber konstruieren, der auf der Rollachse nicht gesteuert werden muß.
Ob er sich selber stabilisieren soll, steht da nicht dabei.

Ich glaube, gezielt auf die Frage eingehend,
es ist nicht möglich.
Folgender Grund: "Gerät" schwebt stabil mit Heck zu mir - um Fahrt aufzunehmen drücke ich Nick - um eine Kurve zu fliegen, gebe ich Heckrotor - nun merke ich, daß sich der "Hubschrauber" seitwärts von mir wegbewegt! - ich packe die kleinen Kunststoffteile in den gelben Sack, denn ich bemerkte zu spät, daß ich die Rollachse nicht korrigieren konnte.

Fazit: Ich benötige die Rollfunktion, um eine gesteuerte Kurve zu fliegen. Es ist doch nicht so wie bei einem eigenstabil fliegenden Wunderspielzeug aus namhaftem Internetauktionshaus, welches auf jegliche Steuerung verzichtet.
Es geht darum, eine Achse zu vernachlässigen. Und eben die Rollachse ist für den (gesteuerten) Hubschrauberflug von Nöten. Da hilft auch kein elastisches Blattlager.
Um eine Kreisbahn mit dem Drehtflügler abzufliegen zu können, muß ich mittels der üblichen Funktionen die Rotorebene korrigieren und dazu auch den Heckrotor kontrollieren.
Vielleicht liege ich da ja vollkommen daneben.
Ich glaube aber, daß es das schon ganz gut trifft. In diesem Sinne,

Gruß, Stefan
 
Hi..

Die Frage lässt sich nur beantworten, wenn du definierst, welche Flugfähigkeiten erwartet werden.

Sollen es die eines echten Hubschraubers sein, so hat dieser nunmal drei unabhängige Achsen. Ist manövrierfähigkeit um alle diese Achsen gewünscht, muss man sie auch steuern.
Ist man hingegen bereit, gewissen Einschränkungen hinzunehmen z.B. keinen Einfluss auf die Nasenrichtung (Heading) im Schwebeflug zu haben, so ist es durchaus möglich, eine Funktion zu streichen.

Der geübte Pilot KANN einen Hubschrauber dadurch weitgehend auf der Stelle halten, dass er per Heckrotor die Nase in Richtung der "Ausbrechtendenz" dreht und dann mit der Nickfunktion korrigiert. Er kann aber dann nicht (dauerhaft) festlegen, in welche Richtung die Nase zeigt. Ausserdem ist das relativ tricky zu fliegen, deutlich schwieriger als die Rollfunktion mitzusteuern. Schnellerer Vorwärtsflug geht damit aber auch nicht, es sei denn man hat luzifermässige Heckrotorwirkung und viel Nerven.

Die Tribelle ist ebenfalls ein Beispiel für einen "Hubschrauber" mit reduzierten Freiheitsgraden. Dort ist Gier und Rollfunktion im Prinzip gekoppelt, man kann die Nase im Schweben nicht beliebig ausrichten, sondern nur durch fliegen eines Bogens neu ausrichten.

mfg
andi
 
Hi..

Pitch ist keine Achse im eigentlichen Sinn (rotatorisch), sondern ein weiterer Steuer-Freiheitsgrad.
Das mag jetzt kleinlich erscheinen, aber wenn wir die Pitch-"Achse" mit reinnehmen, dann müssen wir logischerweise auch die beiden anderen translatorischen Achsen (seitwärtsschub, vorwärtsschub), wie wir traditionell NICHT direkt steuern, mit in die Diskussion aufnehmen.
Da sieht man auch schon, wie wir die Steuerung um zwei translatorische Freihgeitsgrade "abschaffen", indem wir sie indirekt über zwei rotatorische (Roll/Nick) und einen translatorischen (Pitch) steuern.

Wenn wir die Schwerkraft mal eben vernachlässigen, dann brauchen wir 3 Freiheitsgrade, um mit einem Flugobjekt einen beliebigen Punkt einzunehmen, und insgesamt vier, um in diesem Punkt auch noch die exakte Ausrichtung unseres Fluggerätes bestimmen zu können.
Dabei gibt´s unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten, WELCHE Freiheitsgrade das sein können. EINE mögliche (3x Rotation, 1x Translation) heisst Hubschrauber.

Sehr akademisch, das, aber ich denke es dient zur Klärung der Eingangsfrage.

mfg
andi

[ 22. Oktober 2004, 13:55: Beitrag editiert von: FlugFisch ]
 
Servus miteinander,

also, was Andi erklärt, scheint doch des Rätsels Lösung.
Bei näherer Betrachung wirft sich aber doch eine Frage, bzw. ein Problem damit auf:
entsprechen 3 Freiheitsgrade plus dem vierten für die Ausrichtung auch 3 Achsen und einer Translation?
Ich kann mit dem Fluggerät, welches in der Rollachse eigenstabil fliegt, natürlich nur rein theoretisch auch jede Position im Raum einnehmn, ohne diese Achse zu steuern. Ich gebe etwas Nick, auf höhe des Zielpunktes schwebe ich wieder, mit dem Heckrotor ziele ich auf den Zielpunkt, und fliege dann mittels Translation und Nick auf ihn zu.
Dabei verwende ich 2 Rotations- und eine Translationsfunktion, und stehe genau definiet im Raum, in genau definierter Ausrichtung...

Vielleicht ist das nicht ganz so akademisch, aber mir (und einigen anderen) leuchtet es ein.
Vielleicht habe ich da aber nur den dritten Friheitsgrad durch drehen unterschlagen. Aber genau darum geht es in der Ausgangsfrage...

Gruß, Stefan
 
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