Wie führt ein Hubschrauberpilot eine Landung mit automatischer Rotation durch?

Ich gehe davon aus, dass durch “ kritisch „, Sie meinen überlebensfähig. Ich gehe auch davon aus, dass der Motorschaden in einer Höhe auftritt, die Sie töten wird.

Es sind nicht so viele kritische Schritte, sondern kritische Ergebnisse. Das kritischste Ergebnis ist die Beibehaltung oder Wiedererlangung der Rotordrehzahl. Welche Schritte dazu erforderlich sind, hängt davon ab, was das Flugzeug beim Abstellen des Triebwerks tut, und in geringerem Maße vom Typ des Hubschraubers. Ich werde für einen “ durchschnittlichen “ Hubschrauber im Geradeaus- und Horizontalflug verallgemeinern.

Die sofortige Aktion, die ausgeführt wird in jeden von den frühesten Stunden als Student ist es, das Kollektiv zu senken. Dies hat drei Auswirkungen. Es entfernt die positive Steigung von den Schaufeln, wodurch der größte Teil des Luftwiderstands beseitigt wird. Es richtet den Rotorschubvektor an der Rotordrehachse aus und verwendet daher keine Rotorenergie für etwas anderes als für das Anheben. Außerdem löst eine Kupplung den Rotor vom Motor und ermöglicht dies zum Freilauf. Ab diesem Punkt kehren Sie in Richtung Erde zurück.

Die zweite Sofortmaßnahme zur gleichen Zeit wie das Absenken des Kollektivs (unter der Annahme eines Vorwärtsfluges) besteht darin, den Zykliker zurückzuziehen, um zu flackern. Dadurch wird die Disc geladen, wodurch sie “ Kegel “ nach oben kegelt, wodurch der Disc-Durchmesser verringert wird. Daher bewegt sich der Schwerpunkt der Scheibe nach innen und aufgrund der Erhaltung des Drehimpulses erhöht sich die Rotordrehzahl. Aus recht komplexen Gründen wird die Nase des Hubschraubers auch beim Absenken des Kollektivs nach unten geneigt, um dieser Tendenz entgegenzuwirken.

Die dritte Sofortmaßnahme besteht darin, das Pedal auf der der Drehung entgegengesetzten Seite zu betätigen der Klingen. Wenn sich die Blätter gegen den Uhrzeigersinn drehen (nach links, wie der Pilot sieht), drücken Sie das rechte Pedal, um den Schub zu verringern, der vom Heckrotor erzeugt wird, der dem durch den Widerstand des angetriebenen Rotors verursachten Gieren nicht mehr entgegenwirkt. Dies ist weniger kritisch als die ersten beiden und obwohl es gefährlich sein und Sie in eine unangenehme Haltung bringen kann, ist es normalerweise möglich, sich davon zu erholen, dass Sie das Pedal nicht sofort gedrückt haben. Wenn Sie eine Rotordrehzahl haben, können Sie diese klären.

Jetzt haben Sie die Autorotation erfolgreich eingegeben. Fliegen Sie von hier aus mehr oder weniger normal zum nächsten kritischen Punkt, der sich etwa 50 Zoll über dem Boden befindet

Was Sie getan haben, ist sicherzustellen, dass der Rotor eine fliegende Drehzahl hat und dass Sie Energie verwalten, indem Sie potenzielle Energie (Höhe) gegen kinetische Energie (Rotordrehzahl) tauschen. Die Umwandlung erfolgt durch den Luftstrom Das kommt jetzt unter der Scheibe hervor und “ treibt “ den Rotor an, um die Drehzahl aufrechtzuerhalten. Die Tonhöhe ist neutral oder vielleicht sogar negativ, aber Der relative Luftstrom ist jetzt nach oben durch die Scheibe, und daher haben die Schaufeln einen positiven Anstellwinkel und erzeugen einen gewissen Auftrieb Verhindert das Herunterfallen des Hubschraubers. Als Folge der Erzeugung dieses Auftriebs wird ein gewisser Luftwiderstand erzeugt, der jedoch leicht durch die Kraft überwunden werden kann, die den Rotor jetzt von diesem Luftstrom nach oben antreibt.

So lange Während Sie absteigen, wird diese Konvertierung stattfinden und Ihre Drehzahl wird beibehalten. Die Steuerungen sind so montiert, dass die Drehzahl bei vollständig ausgeschaltetem Kollektiv im normalen Bereich bleibt. Manchmal muss man es mit kleinen Mengen an Kollektiv, Fackeln und Wendungen ein wenig optimieren, aber im Allgemeinen fliegt man einfach auf seinen Landeplatz zu. Der zulässige Drehzahlbereich ist bei der Autorotation größer. Zum Beispiel (und aus dem Speicher) hat der R22 eine Reichweite von 97-103% im normalen Flug und 90-110% in der Autorotation.

Sie steigen jetzt mit einer hohen Sinkrate ab und sind normalerweise signifikant vorwärts Geschwindigkeit.Sie müssen beide reduzieren, um eine sichere Ankunft zu erreichen. Um dies zu tun, gibt es drei weitere wichtige Schritte.

Ab etwa 50 Fuß (abhängig von vielen Faktoren, aber bleiben wir beim durchschnittlichen Hubschrauber, der die Autorotation von geradeaus und eben mit signifikanter Höhe eingegeben hat). Sie flackern das Flugzeug auf, indem Sie den Zykliker zurückziehen. Dadurch wird das Flugzeug sofort langsamer. Außerdem wird die Drehzahl erhöht (Sie wandeln jetzt die Geschwindigkeit in kinetische Rotorenergie um).

Gleichzeitig Sie erhöhen das Kollektiv, um die Sinkgeschwindigkeit zu verringern, indem Sie den erzeugten Auftrieb erhöhen. Dies erhöht schnell den Luftwiderstand, aber jetzt kommt die Energie, die zur Aufrechterhaltung der Drehzahl benötigt wird, von der Fackel, die die Geschwindigkeit in Drehzahl umwandelt. Sie müssen auch eingeben Pedal, um das Gieren des Flugzeugs zu verhindern, wenn der Luftwiderstand am Rotor zunimmt.

Wenn Sie den richtigen Einstieg erhalten und Ihre Fackel die Geschwindigkeit und die Sinkgeschwindigkeit auf etwas Überlebensfähiges reduziert, werden Sie möglicherweise weggehen Zerstöre den Hubschrauber und brich ein paar Knochen, aber erreiche 1 0 Fuß mit nur 20 Knoten und einer Geschwindigkeit von 150 Fuß pro Minute und Sie werden damit durchkommen.

Wenn Sie gut ausgebildet und in der Praxis sind, landen Sie sicher und reibungslos, ohne die Maschine oder die Maschine zu beschädigen Personen.

Zusammenfassend wichtige Schritte:

Eintrag. Hebel nach unten, zyklischer Rücken, in die Pedale treten.

Ankunft. Zyklisch zurück, Hebel hoch, Pedal treten.

Kommentare

• Wenn wir ‚ versucht, dem Laien Dinge zu erklären, Sätze wie “ entleeren das Kollektiv “ don ‚ bedeutet nicht zu viel.
• @Jamiec Danke. Ich ‚ habe einige Änderungen vorgenommen. Ich ‚ würde jede weitere Eingabe im “ Jargon “ begrüßen.

m Gegenteil, ich fand den Rest dieser Antwort prägnant und verständlich.

• @ Simon … das ist genau die Art von sachkundiger Antwort, auf die ich gehofft hatte … Danke, Sir. … Ich liebe diese Seite …..
• @ garyv440 Sie ‚ sind herzlich willkommen.

Dies soll keine vollständige Antwort sein, sondern ein Kommentar von Laieningenieuren, um Simons sehr nette Erklärung anzusprechen.

Im Abstiegsmodus mit zyklischem Abstieg befinden sich die Schaufeln in einer negativen Neigung zum Normalzustand, und der Luftstrom durch sie fügt ihnen Energie hinzu (bis zu einem kontrollierten Grenzwert), anstatt Energie von ihnen zu übertragen. Der Rotor wird zum Energiespeicher – zum „geflügelten Schwungrad“. Wenn der Rotor in diesem Modus die maximal zulässige Drehzahl hat, wird die gespeicherte Energie maximiert. Sobald Sie die maximal zulässige Drehzahl erreicht haben, können die Blätter betrieben werden, um den Fallwiderstand zu maximieren, sofern die Drehzahl beibehalten wird. Der Rotor ähnelt einer großen flachen Platte. Die Maschine fällt jetzt mit der Endgeschwindigkeit * für die maximale Widerstandskombination.

Wenn Sie das Kollektiv „aufflackern“ und anheben, wird die Blattneigung wieder positiv und Sie haben wieder eine angetriebene Hubschrauber. ABER wird von der Trägheitsenergie angetrieben, die in der Masse der rotierenden Schaufelbaugruppe gespeichert ist, und Sie werden diese extrem schnell verbrauchen – Sie haben einige Sekunden Flugzeit, wobei die Rotordrehzahl als Energie abfällt wird daraus genommen. Das Flare-Verfahren ist so konzipiert, dass die gespeicherte Rotationsenergie so genutzt wird, dass der Übergang von Vorflare-Geschwindigkeiten zu Post-Flare-Geschwindigkeiten optimiert wird.

* Endgeschwindigkeit mit automatischer Drehung:

Ich habe Dies wurde nicht untersucht, daher kann es Gründe dafür geben, dass es falsch ist. Basierend auf vielen anderen Szenarien für stürzende fallende Objekte ist es jedoch wahrscheinlich, dass die Fallrate nahe an der von der klassischen Widerstandsgleichung vorhergesagten liegt, sodass der fallende Rotorwiderstand oder die Maschinenmasse definiert werden durch

$$ \ frac {1} {2} \ rho C_d AV ^ 2 $$

wobei

• $ \ rho = $ air Dichte ($ 1,2 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ in der Nähe des Meeresspiegels)
• $ A = $ Fläche ($ \ mathrm {m} ^ 2 $)
• $ V. = $ Geschwindigkeit ($ \ mathrm {m / s} $)
• $ C_d = $ Widerstandsbeiwert relativ zur flachen Platte, sagen wir in diesem Fall 0,8

Daher $ \ mathrm {Masse} \ cdot g = 0,6 \ cdot 0,8 \ cdot A \ cdot V ^ 2 $

und Endgeschwindigkeit

$$ V _ {\ mathrm {terminal}} = \ sqrt {\ frac {\ mathrm {mass} \ cdot 9.8} {A / 2}} $$

Die automatische Rotationsgeschwindigkeit des Terminals in $ \ mathrm {m / s} $ ist dann

$$ \ sqrt {\ frac {20 \ cdot \ mathrm {mass_ {brutto}}} {A _ {\ mathrm {rotor \ disk}}}} $$

Während dies eine Schätzung ist, die auf einer Reihe von Annahmen basiert, liefert das allgemeine Prinzip zufriedenstellend gute, wenn auch ungefähre Ergebnisse für so unterschiedliche Objekte wie Feld, Mäuse, Bowlingkugeln, Fallschirmspringer und Frachtfallschirme. (Dies funktioniert nur bei Regentropfen, wenn Sie feststellen, dass sie bei Endgeschwindigkeit im Allgemeinen als abgeflachte scheibenförmige Form abfallen.)

Beispiel:

Robinson R22 Beta II , 620 kg Bruttogewicht, 151 Zoll Rotorradius. Verwenden Sie eine Rotorscheibenfläche von 600 kg und 46 Quadratmetern:

$$ V_t = \ sqrt {\ frac {20 \ cdot 600} {46}} = 16 \ \ mathrm {m / s} = 58 \ \ mathrm {km / h} $$

Weiter schauen …

Ich kann sehen, dass ich nicht hätte beginnen sollen Dies. Faszinierend. Zeit zum Essen.
Die obige Formel ergibt eine etwas hohe automatische Rotationsgeschwindigkeit, was gut ist. Wahrscheinlich 50% + höher als tatsächlich. Möglicherweise aufgrund des Abhebens von der Scheibe im Vorwärtsgleitflug.

1.000 Fuß pro Minute $ \ ca. 5 \ \ mathrm {m / s} $. Auf verschiedenen Seiten werden automatisch rotierende Abstiegswerte von 1.300 bis 1.800 fpm erwähnt.

Rechner für die automatische Rotation und VIEL VIEL mehr – hervorragend . Enthält Kommentare –

• Ein Rotor in vertikaler Autorotation hat den gleichen Widerstand wie ein Fallschirm mit demselben Durchmesser. Diese Sinkgeschwindigkeit ist auch ungefähr doppelt so hoch wie die durch Schwebeflug induzierte Geschwindigkeit.

• 2500 ft / min ist eine vernünftige Obergrenze für größere Hubschrauber, dh 13 m / s

• Das Verhältnis $ t / k $, dh die Zeit in Sekunden, die ein Rotor den Chopper anheben kann, wenn der Motor stoppt. Dies ist das Verhältnis von $ J \ cdot \ Omega ^ 2 $ geteilt durch das 4-fache der beim Schweben erforderlichen Leistung. (Die 4 ergibt sich aus der Tatsache, dass man nur die Hälfte der im Rotorsystem gespeicherten kinetischen Energie nutzen kann). Prouty verwendet eine komplexere Formel, die $ C_l $ und $ C_d $ des Rotorsystems berücksichtigt. Wenn Sie jedoch die Gleichung [$ \ mathrm {Power \ OGE} = (61 \ cdot10 ^ {- 3} / Dia_ {rot }) \ cdot \ sqrt {m ^ 3 / ro}) $ all in metrisch (mit $ ro = 1,225 \ \ mathrm {kg / m ^ 3} $ auf Meereshöhe] und dividieren Sie den erhaltenen Wert par 0,84 (für TR Leistung und Übertragungsverluste), und stecken Sie diesen Wert in die t / k-Berechnung, es funktioniert …

  Also $ t / k = \ frac {J \ cdot \ Omega ^ 2} {4 \ cdot \ mathrm {Power \ OGE}} $ in Sekunden.

  Das $ t / k $ des Robinson R22 beträgt 0,8 (ich stimme zu, viel zu niedrig), und praktisch möchten Sie $ t / k $ ca. 1,2 bis 1,7 Sekunden, also ungefähr doppelt so viel wie der Robinson.

• Der UltraSport-254-Hubschrauber hat eine extrem geringe Festplattenbelastung und eine Autorotationsabstiegsrate von 900 ft / min sagte, dass es bei Autorotation landen kann, dann abheben und wieder landen kann, wobei nur die Trägheit in den Rotoren verwendet wird. Der Osprey V-22 hat eine extrem hohe Plattenbelastung. Die Testdaten zeigen, dass das Flugzeug mit einer Sinkgeschwindigkeit auf den Boden aufprallen würde von ungefähr 3700 ft / min.

Robinson R22-Diskussion – informativ. Kommentare zur automatischen Drehung und vieles mehr.

• Aufgrund seines geringen Gewichts und des Rotorsystems mit geringer Trägheit verzeiht der R22 keinen Pilotenfehler oder keine Trägheit. Nach einem echten oder simulierten Motorschaden haben Sie und der Ausbilder 1,6 Sekunden Zeit, um das Kollektiv abzusenken und eine Autorotation einzugeben. Eine Verzögerung von mehr als 1,6 Sekunden ist fatal, da die Rotordrehzahl, sobald sie unter 80 Prozent gesunken ist, nicht wiederhergestellt werden kann. 🙁
  

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Die Kunst der Autorotation
Extrem gutes Tutorial zur automatischen Rotation und Diskussion mit a Anzahl der Zeiger auf arkanes Wissen.

Video – R22 {fast} Autorotationslandung ohne Fluggeschwindigkeit Benutzerkommentare nützlich.

R22-Preisliste – nur aus Interesse

Kommentare

• Vielen Dank für Ihre Antwort und insbesondere für die Informationslinks. Ich finde es auch interessant und merkwürdig, dass die R22 den Ruf eines unversöhnlichen Hubschraubers hat, aber viele der von mir recherchierten Flugunterrichtsschulen scheinen die R22 als ihre besten anzubieten erschwingliches Modell zum Trainieren. –
• @ garyv440 Sie sind kostengünstig (relativ). Ich ‚ hatte insgesamt einen Flug als Einführung in das Fahrzeug mit ein paar Sekunden auf einmal Hände n mit einem schwebenden Ausbilder, der die Doppelsteuerung beobachtet. Er wies nicht darauf hin (nicht allzu überraschend) Er hatte 1,6 Sekunden Zeit, um nach einem Motorschaden die Autorotation einzugeben, oder Sie können es nie. [!!!] Vor Jahrzehnten hatten wir eine Phase des nationalen Wahnsinns, in der Hirsche gefangen und geschossen wurden. Alle, die mit Hubschraubern Hirsche jagen konnten, taten es. In einem Jahr haben wir 30% unserer Drehflügelbasis bei Unfällen verloren! [!!!]. Der größte verlorene Einzeltyp war, keine Überraschung, der R22. Mit Menschen, die schießen und leben …
• … waren es unvermeidlich, Hirsche von Hubschraubern zu fangen und sogar (wirklich!) Auf Hirsche von Hubschraubern zu springen. Die Hirschpreise waren so gut, dass auch das seltsame Einschussloch auftrat. In letzter Zeit rief einer der Robinson-Brüder an, um zu sehen, was zum Teufel wir machten. Fazit – Konsequent außerhalb des Umschlags geflogen, um die Ergebnisse zu maximieren. Die Verluste sind heutzutage viel geringer :-).
• Some der Benutzerkommentare sind nützlich. Viele sind nicht und viele sind falsch.Zum Beispiel ist es durchaus möglich und sicher, vertikal abzusteigen. Sie benötigen nur die Fluggeschwindigkeit unten, damit die Fackel Energie im Rotor speichert, damit der kollektive Zug den ROD reduzieren kann. ‚ ist es sogar möglich, rückwärts abzusteigen, was sich äußerst unangenehm anfühlt. Solange Sie eine Flugdrehzahl und eine Vorwärtsgeschwindigkeit > von ca. 35 kt für die Fackel unten haben, sind Sie ‚ in Ordnung. youtube.com/…