Hoe werkt de besturing van een helicopter

Hoi mensen,

ik vlieg met een T-rex 450, met flybar. Nu was ik aan het kijken wat mijn rotor en paddels doen als ik stuur. Ik zag het volgende: mijn bladen wezen naar voor en naar achter en de paddels dus naar links en naar rechts. Bij vol vooruit geven kantelde de paddels. Nu lijkt het mij dat dan een zijde (van de heli) meer lift gaat geven en één zijde juist minder. Dus dan zou de heli naar mijn idee naar recht of links moeten gaan. Maar hij gaat naar voren! Hoe kan dit natuurkundig gezien? Help me, ik kom er niet uit!

Dank jullie, Peter
 
Het beste is het om dit zelf te ervaren:

- schroef je voorwiel uit je fiets
- houdt je wiel met twee handen vast aan de as.
- laat iemand een redelijke zet geven zodat het wiel lekker draait.
- maak nu met je handen een horizontale beweging, ene hand naar voren, andere naar achteren.

Resultaat zal zijn dat het wiel een beweging maakt die 90 graden verdraaid is, de boven/onderkant van de circel zullen dus bewegen.
 
tja

hoi!!

De rotorbladen geven alleen lift!!
En met je paddels stuur je !!
Toer hem maar is op zonder bladen !!
Dan zul je zien dat je met je paddels alle kanten op kan!!
Wel vast houden die trex natuurlijk ;-)
gr kokki
 
Test uitgevoerd

Zo, de test met het wiel net uitgevoerd en het fenomeen gezien. Dat Is inderdaad de verklaring. Maar hoe kan je dit aan de hand van natuurkundige krachten uitleggen? Ik snap dat nog steeds niet?
 
hoi!!

De rotorbladen geven alleen lift!!
En met je paddels stuur je !!
Toer hem maar is op zonder bladen !!
Dan zul je zien dat je met je paddels alle kanten op kan!!
Wel vast houden die trex natuurlijk ;-)
gr kokki

Hoe vliegt een heli zonder paddels dan als de paddels sturen?
 
Gyroscopische precessie

zo noem't effect van't fietswiel. een gyroscoop (een sneldraaiende massa) zal altijd op een uitgeoefende kracht reageren met een beweging die 90° voor ligt op de draairichting. Pure Fysica (of wordt dat tegenwoordig niet meer onderwezen???)

Nu, de stelling dat een heli alléén maar stuurt met de paddles, gaat alléén op voor een heli die toerentalgestuurd is (of wat men een fixed pitch heli noemt), dus zonder collective pitch. een volwaardige heli (dus mét cyclic en collective pitch) stuurt wel degelijk met de hoofdrotor, daar zijn de paddles zelfs meer het stabilisatiemechanisme dan de besturing. als je de rotor traag draait zal je zien dat de hoek van de bladen continu wijzigd als je een stuuruitslag geeft (je dient dan wel de flybar vlak te houden).

Eigenlijk zou iedereen die enigsinds serieus wil bezig zijn met modelheli's, eerst het boek van Dieter Schlüter moeten lezen, daar staat op een héél duidelijke manier uitgelegd hoe en waarom een heli vliegt. VERPLICHTE LECTUUR........
 
zo noem't effect van't fietswiel. een gyroscoop (een sneldraaiende massa) zal altijd op een uitgeoefende kracht reageren met een beweging die 90° voor ligt op de draairichting. Pure Fysica (of wordt dat tegenwoordig niet meer onderwezen???)

Nu, de stelling dat een heli alléén maar stuurt met de paddles, gaat alléén op voor een heli die toerentalgestuurd is (of wat men een fixed pitch heli noemt), dus zonder collective pitch. een volwaardige heli (dus mét cyclic en collective pitch) stuurt wel degelijk met de hoofdrotor, daar zijn de paddles zelfs meer het stabilisatiemechanisme dan de besturing. als je de rotor traag draait zal je zien dat de hoek van de bladen continu wijzigd als je een stuuruitslag geeft (je dient dan wel de flybar vlak te houden).

Eigenlijk zou iedereen die enigsinds serieus wil bezig zijn met modelheli's, eerst het boek van Dieter Schlüter moeten lezen, daar staat op een héél duidelijke manier uitgelegd hoe en waarom een heli vliegt. VERPLICHTE LECTUUR........

Is ook alweer achterhaald: De huidige FP heli's sturen juist weer niet met de paddles, maar semi-direct de hoofdbladen, sterker nog, ze hebben tegenwoordig geen paddles meer.Gyroscopisch effect word bij mijn weten in Nederland op de middelbare school al heel lang niet meer gegeven. Ik heb het tenminste pas gehad bij de beroepsopleiding (hogere zeevaartschool, bij het vak navigatie, onderdeel instrumenten).

Het boek van Schlüter is redelijk goed, maar wel erg ontoegankelijk en nogal droog geschreven. Maar er staat wél veel in en inderdaad, eigenlijk zou iedereen die heli wil leren vliegen, het eens moeten lezen.

Ben zelf al wel eens bezig geweest een en ander in wat leesbaardere vorm te gieten (i.v.m. theorie-les helischool), maar dat is toch wel heel erg veel werk en de tijd daarvoor ontbreekt me een beetje....

Maar om het gyroscopisch effect toch proberen uit te leggen: Als je nick voorover stuurt, gaan de bladen links en rechts van de heli verdraaien. Gevoelsmatig zou je dus denken dat de heli een rolbeweging uitvoert. Dat is niet zo. Waarom niet? dit vergt even wat voorstellingsvermogen; het is namelijk niet zo dat de bladen links en rechts van de heli verdraaien, ze verdraaien over de gehele boog van achter naar voor.
Uitgangspunt: heli staat op tafel met pitch nul. nu geef je nick voorover en je draait de rotor langzaam rond. Je ziet nu dat het blad boven de staartboom op nul staat, en als je het naar voren draait, word de pitch negatief, steeds negatiever tot aan dat het blad op 90 graden staat, waarna het weer minder negatief word tot helemaal vooraan de heli. Over deze hele boog is het blad dus negatief. Aan de andere kant van de heli geldt hetzelfde, maar dan met een positief blad. Het blad in de voorgaande boog wil dus naar beneden en het blad in de achtergaande boog wil naar boven. Echter: het wil de hele voorgaande boog naar beneden, en de hele achtergaande boog omhoog, NIET alleen maar op het put van maximale negatieve of positieve pitch.
Dat betekent, dat de omhoog of naar beneden gaande beweging pas omkeert op het moment dat de spoed weer nul is, dus boven de staartboom of voor aan de heli. En waar de beweging omkeert, is per definitie het hoogste of laagste put van de beweging. Dus is het blad boven de staartboom nu het hoogste blad, en het blad boven de neus het laagste blad. De heli is dus voorover gekanteld, en NIET zijwaarts.
Exact hetzelfde gebeurt met dat fietswiel, maar dan moet je losse deeltjes van de velg gaan beschouwen en de kracht die je op de as uitoefent als een zijdelingse versnelling. Dat is wat lastiger voor te stellen maar het komt op hetzelfde neer.

Groet, Bert
 
Laatst bewerkt:
... Eigenlijk zou iedereen die enigsinds serieus wil bezig zijn met modelheli's, eerst het boek van Dieter Schlüter moeten lezen, daar staat op een héél duidelijke manier uitgelegd hoe en waarom een heli vliegt. VERPLICHTE LECTUUR........
Ai, een boek, met letters en cijfers en zo bedoel je ? :( Je bent veeeel te optimistisch, ik heb hier op forum al vaak genoeg meegemaakt, de goeden niet te na gesproken, dat het volgen van een gegeven link al te veel moeite was (zoeken binnen een pagina bleek dus ook te veel werk te zijn, <ctrl>F). Ergo Wim, gedeelde smart is halve smart :mrgreen: Accepteer nu maar dat je een oude l*l bent (ik niet).
Overigens, in dat boek kun je lezen en zien dat bij de eerste commercieel verkrijgbare heli ,fixed pitch, de hoofdrotorbladen sturen, de hulpstuurrotor stuurt die bladen weer aan. Hulpstuurrotor is veel te klein om zelf de heli te sturen, hij werkt als mechanische versterker (al dan niet gemixt met direct invoer vanaf tuimelschijf, Bell-Hiller mixing) EN als stabilisatie (cardanische ophanging).

Genoeg doorverwijzingen onderaan deze Wikipedia pagina's:
https://...wikipedia/nl/wiki/Helicopter
https://...wikipedia/nl/wiki/Rotor
https://...wikipedia/nl/wiki/Gyroscoop
 
Laatst bewerkt:
@brutus, Hoe kun je met jouw uitleg verklaren dat het phase verschil (nooit) 90graden is? Ik heb mij laten vertellen dat echte helis zelfs 53graden hebben of een blackhawk bijvoorbeeld 83graden. Volgens hun zou dit met flapping te maken hebben.
Voor onze helis, licht en relatief stijf zal het wel vaak dicht bij de 90graden zitten.
 
Het antwoord

Hoi Mensen,

bedankt voor jullie reacties. Het is (me) duidelijk dat dit best lastige materie is (eigenlijk lastiger dan ik in eerste instantie dat dacht), maar het is me behoorlijk veel duidelijker geworden. Dus BEDANKT!

Peter
 
@brutus, Hoe kun je met jouw uitleg verklaren dat het phase verschil (nooit) 90graden is? Ik heb mij laten vertellen dat echte helis zelfs 53graden hebben of een blackhawk bijvoorbeeld 83graden. Volgens hun zou dit met flapping te maken hebben.
Voor onze helis, licht en relatief stijf zal het wel vaak dicht bij de 90graden zitten.

Je haalt hier een paar dingen door elkaar: Het phasing verschil waar jij het over hebt, is niet het verschil tussen theoretische precessie en werkelijke precessie, maar het verschil tussen richting waarin de tuimelschijf kantelt en richting warin de heli precesseert. En die is puur mechanisch bepaald.
Het is 90 graden min de hoek tussen stuurkogel (aan de TS-binnenring) en as van het bijbehorende blad.

Een tol precesseert gewoon op 90 graden, dat is gewoon een natuurwet.
Uiteraard hebben demping en mechanische beperkingen hier wel invloed op, maar voor zover ik mij kan herinneren, had de rotor van de BO 105 die ooit een keer bij ons op het veld stond, gewoon min of meer dezelfde 45 graden phasing die mijn eigen model ook heeft.

Wat ik me wel voor kan stellen is dat afmetingen en toerentallen een rol spelen. met name op de werkelijke invalshoek van de aanstromende lucht op het rotorblad.
Bij een ful scale heli die 300 Omw/min draait, 10 m rotor diameter heeft en 40 graden per seconde precesseert, is de precessie per omwenteling 8 graad, waarbij de bladen dus zich in die ene omwenteling ruim een meter verticaal verplaatsen.
Bij een model wat 1500 omw draait, 1.5 meter rotor diameter heeft en 100 graad per seconde precesseert, is die precessie maar 4 graad per omwenteling, en legt het blad ongeveer 6 cm verticaal af in die omwenteling. Vermoedelijk zal deze verticale verplaatsing wel wat invloed hebben op de grootte van de invalshoek, en vooral, wáár op de omtrek deze invalshoek plaatsvind

Deze verticale beweging is de flapping beweging. Maar als hierdoor de plek waar de max invalshoek plaatsvind, zich langs de rotoromtrek verplaatst, verplaatst het "veroorzakend moment" zich dus ook, en ligt de precessie dus weer gewoon op 90 graden van het veroorzakend moment

Groet, Bert
 
Back
Top