Flugmechanik der Hubschrauber: Technologie, das by Walter Bittner

By Walter Bittner

Weltweit ist eine Zunahme neuer Hubschrauberentwürfe zu beobachten. Interne Vibrationsminderung und externe Geräuschentwicklung haben dabei als Entwicklungsziele stark gewonnen. Entscheidend bleiben weiterhin die Fliegbarkeit, als Flugmechanik bezeichnet, sowie die mögliche Nutzlast in Abhängigkeit von der Reichweite. Der Inhalt dieser four. Auflage beschreibt diesbezügliche Entwicklungserfolge.

Der Hubschrauber ist ein hoch komplexes process, im konstruktiven Aufbau sowie auf seine Dynamik bezogen. Die dafür notwendigen grundlegenden Kenntnisse der Besonderheiten für Ingenieure und Nutzer vermittelt der Autor. Er behandelt die flugmechanischen Zusammenhänge auf der foundation der relevanten Bauelemente: Steuerungssystem samt Verstärkungshydraulik, Taumelscheibe und Mischhebelgetriebe, zur Ansteuerung der Rotorblätter und damit zur Kontrolle des Hubschraubers im Normalbetrieb. Schwerpunkt ist die Flugmechanik, die zentrale Wissenschaft der gesamten Flugtechnik, zur Identifizierung der Flugstabilitäten und der nötigen Steuerbarkeit. Definitionen und Vereinbarungen werden genannt, im Rahmen der Auslegung werden Abflugmasse und Flugleistungen bestimmt. Die AR (Autorotation) als gefahrloses Landeverfahren wird erklärt und der Bodeneffekt wird dargestellt. Die Kosten der Entwicklung und des späteren Betriebes werden ermittelt. Der Autor geht auch auf hubschrauberspezifische Besonderheiten ein: die gewünschte Nähe zu den zahlreichen Blattresonanzen, das Wirbelringstadium, die Flattergrenze, die dynamischen Kopplungen, der Übergang von den DMZ (Dead Man`s region beim Flächenflugzeug) zur quick harmlosen AZ (Avoid sector) des Hubschraubers. Aus den Bewegungsgleichungen entsteht die Dynamikmatrix, in der alle Eigenbewegungen enthalten sind, die Stabilitäten. Dagegen wirken die konstruktiv zu dimensionierenden Steuerbarkeiten, von den traditionellen niedrigen bis zu den heute möglichen hohen Frequenzen. Einige Abschnitte wurden entsprechend neuester Erkenntnisse erweitert, z. B. die der dynamische Kopplungen und der Forschungsergebnisse im Bereich der noch weitgehend unerforschten einstationären Aerodynamik, hubschraubertypisch, für die ein Anstoß gegeben wird.

Das Buch unterstützt Leser, die sich mit Hubschrauberentwicklung und deren Betrieb befassen. Die zu erfüllenden Forderungen und anzuwendenden Vorschriften lernt er kennen und kann sie rechtzeitig einbringen. Der Leser kann eine sachgerechte Beurteilung der zu erwartenden Flugeigenschaften und Kosten abgeben.

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Vorteile aus der Learing Curve der Produktion schlagen aus den genannten Gründen nur stark reduziert auf den Preis durch. 2 Hubschrauberbetriebskosten 2 Hubschraubermissionen und Markt 25 Der Kaufpreis geht als Abschreibung in die Betriebskostenkalkulation ein. Er ist der Hauptkostenfaktor, noch verstärkt dadurch, dass er auch als Basis zur Berechnung der Versicherungen herangezogen wird. 2 vergleicht die wesentlichen Faktoren der Hubschrauberbetriebskosten. Heutige Hubschrauber erreichen Abflugzuverlässigkeiten von mehr als 95%, was dem Wert in der General Aviation gleichkommt.

G ) E0 ( bzw. 1) E = Schlag-, G = Schwenkwinkel, : = Rotorumlauffrequenz. Im Schwebeflug, also ohne den periodischen Anregungen, stellt sich in Schlagrichtung stationär der sog. 4). Von E = f(:,t) bleibt E0 als Mittellage der Schlagbewegung. Bei Nullschub ist E0=0=a0. Entsprechendes gilt für die Schwenkbewegung, G0 ist allerdings nicht so ohne weiteres sichtbar. Im Prinzip handelt es sich beim gelenkig angeschlossenen Rotorblatt um ein im Zentrifugalkraftfeld schwingendes Pendel. Es schwingt nahezu in Resonanz mit der Anregung.

Dies gelingt aber nicht für den gesamten Geschwindigkeitsbereich weil dieser Winkel mit der Geschwindigkeit veränderlich ist. 2 angedeutet. Liegt der Kopf des Steuerhorns nicht auf der Schlagachse, dann bewirkt die Schlagbewegung auch eine Blattwinkelung. Man spricht hier, auf Grund des eingezeichneten Winkels von der G3-Kopplung. Sie wird beim Hautrotor möglichst vermieden, während sie am Heckrotor gezielt zur Unterdrückung von dort nicht erwünschten Schlagbewegungen eingesetzt wird. Eine schräg eingebaute Schlagachse erzeugt einen ähnlichen Effekt.

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