Hubschraubertechnik at Universität Stuttgart

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Exemplary flashcards for Hubschraubertechnik at the Universität Stuttgart on StudySmarter:

Erkläre den Bodeneffekt beim Hubschrauber

Bei welcher Höhe tritt er auf?

Nenne 2 Vorteile

Wo ist Einsatz am sinnvollsten von diesem Effekt?

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Wie kommt man vom Schwebe in den Steigflug?

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Aus welchen wichtigen Elementen besteht der Hubschrauber?

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Warum muss in Antriebsstrang zwischen Triebwerk und Rotor eine Freilaufkupplung eingebaut werden?

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Von welchen Kräften hängt der Konuswinkel des Rotors im Schwebeflug ab?

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Was ist Autorotation?

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Vorteile Hubschrauber?

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Der Autogyro war das erste erfolgreich geflogene (und vermarktete) Fluggerät mit Drehflügeln.

Wer  Erfinder? Wann? Wo?

Konstruktionsunterschied zum konventionellen HS?

Betriebsunterschied zum konventionellen HS?

 

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Benennen und erklären Sie die Funktion der drei grundsätzlichen Freiheitsgrade eines modernen Rotorblattes.

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 Was versteht man unter einem gelenklosen und einem lagerlosen Blattanschluss und was sind die grundsätzlichen Vor- und Nachteile?

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Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile eines über den Rotormast und eines über einen Blattspitzenantrieb bewegten Rotors.

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Welche Vor- und Nachteile hat der Hubschrauber im Vergleich zum Flächenflugzeug?

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Exemplary flashcards for Hubschraubertechnik at the Universität Stuttgart on StudySmarter:

Hubschraubertechnik

Erkläre den Bodeneffekt beim Hubschrauber

Bei welcher Höhe tritt er auf?

Nenne 2 Vorteile

Wo ist Einsatz am sinnvollsten von diesem Effekt?

Beim Schwebeflug, Rotorhöhe entspricht Rotordurchmesser, kann die Luft aufgrund der Bodenreibung nicht schnell genug abfließen, wie sie vom Rotor befördert wird. Hierdurch entsteht ein Luftpolster mit leichtem Überdruck. 

Vorteile: 

- Hubschrauber kann in dieser Höhe mit geringerer Triebwerksleistung fliegen wie bei unbeeinflusster Atmosphäre

- Bei gleicher Triebwerksleistung höhere Lasttragfähigkeit

-Wichtig beim Hubschrauberstart und bei Einsätzen im Hochgebirge

Hubschraubertechnik

Wie kommt man vom Schwebe in den Steigflug?

Blattverstellhebel (Pitch) muss betätigt werden und somit die Einstellwinkel aller Rotorblätter vergrößert werden. (Wie beim Flugzeug)

Hubschraubertechnik

Aus welchen wichtigen Elementen besteht der Hubschrauber?

-> 1 Hauptrotor oder 2 Hauptrotoren (koaxial, Tandem oder side-by-side)

-> Heckrotor oder Schubdüse zum Drehmomentenausgleich

-> Rotor-Steuerung und Hydraulik

-> Hauptrotorgetriebe und Mast

-> Fernwellen zum Heckrotor, Umlenk- und Heckrotorgetriebe

-> Triebwerk, Lufteinlauf, Auspuff, Triebwerksverkleidung

-> Zelle mit Cockpit, Passagier- und Lastenraum, Fenster, Türen und Wartungsklappen

-> Heckausleger mit Höhen- und Seitenleitwerk

-> Fahrwerk, im Einsatz auf See mit aufblasbaren Schwimmern

-> Tankanlage


typische Ausrüstungssysteme:

-> Flugzeugüberwachungs-lnstrumente

-> Avionik

-> Funk- und Navigationsanlage

-> Elektrik-Anlage, etc.

Hubschraubertechnik

Warum muss in Antriebsstrang zwischen Triebwerk und Rotor eine Freilaufkupplung eingebaut werden?

Fällt ein Triebwerk aus wird der Heli in Autorotation versetzt. Propeller drehen sich selbstständig durch von schräg unten angeströmten Luft. Drehzahl steigt stark an. Maximal erlaubte Rotordrehzahl ist hier als limitierende Größe. Folglich wird mithilfe Freilaufkupplung die Rotordrehung entkoppelt vom Motor.

Hubschraubertechnik

Von welchen Kräften hängt der Konuswinkel des Rotors im Schwebeflug ab?

Konuswinkel: statische Schlagwinkel

Abhängig von Schub, Verwindung des Blatts und radialen Verteilung des Schubs (diese ist abhängig vom Flugzustand: Schwebeflug, Vorwärtsflug, Autorotation...)

 

Hubschraubertechnik

Was ist Autorotation?

Ein weiterer wichtiger Flugzustand ist der der Autorotation, der dann von Bedeutung ist, wenn wegen Ausfall des Antriebs im Gleitflug wie ein Segelflugzeug geflogen werden muss. Dann wird die Rotorebene von unten durchströmt und funktioniert im Prinzip ähnlich einer Windkraftanlage, d.h. die Durchströmung treibt den Rotor an, bis ein Gleichgewicht von antreibenden und bremsenden Kräften erreicht ist. Mit der Drehenergie des Rotors kann man dann noch ein Abfangmanöver beim Landeanflug durchführen

Hubschraubertechnik

Vorteile Hubschrauber?

Senkrecht Starten und Landen

Kann auf einer Stelle schweben (Hovering) (Lebensretten wichtig)

 

Hubschraubertechnik

Der Autogyro war das erste erfolgreich geflogene (und vermarktete) Fluggerät mit Drehflügeln.

Wer  Erfinder? Wann? Wo?

Konstruktionsunterschied zum konventionellen HS?

Betriebsunterschied zum konventionellen HS?

 

-> Juan de la Cierva, 1923 Spanien

-> Konstruktionsunterschied: Antrieb Rotor beim Autogyro durch Fahrtwind, beim HS durch einen Motor

-> Betriebsunterschied: Rotoanstellwinkel Autogyro alpha a > 0, HS a < 0

Autogyro kann kein Senkrechtstart und Flug durchführen, HS kann

Autogyro in Fluggeschwindigkeit wesentlicher eingeschränkter als HS, da Blattspitzengeschwindigkeit deutlich geringer



Hubschraubertechnik

Benennen und erklären Sie die Funktion der drei grundsätzlichen Freiheitsgrade eines modernen Rotorblattes.

Schlagen = Blattreaktion auf aerodynamische Lasten. Statischer Anteil aufgrund Schubes; dynamischer Anteil erzeugt Roll- und Nickmoment


Schwenken = Blattreaktion auf Widerstand und dynamische Schlagbewegung (über Corioliskräfte), statischer Anteil aufgrund von Rotorleistung


Drehen um die Blattachse = Steuerung des Piloten. Kollektiv erzeugt Schub, zyklische Winkel die Längs- und Querneigung der Rotorebene zur Steuerung


Hubschraubertechnik

 Was versteht man unter einem gelenklosen und einem lagerlosen Blattanschluss und was sind die grundsätzlichen Vor- und Nachteile?

Lagerloser Rotor: Das Blatt ist fest am Rotorkopf befestigt, alle Freiheitsgrade werden durch elastische Verformung des Blatthalses erreicht.Steuerung über eine Steuertüte.

Vorteile: wenig Teile, wartungsfrei, hohe Agilität des Hubschraubers.

Nachteile: schwer zu bauen, hohe Bauteilbelastungen, Steuerung muss an weiter außen liegenden Radien eingebracht werden, Einbau ausreichender Systemdämpfung schwierig.


Gelenkloser Rotor: wie der lagerlose Rotor, aber mit einem Steuerlager, so dass die Steuerung an der Wurzel erfolgt.

Vorteile und Nachteile wie lagerloser Rotor, aber das Steuerlager braucht Wartung, mehr Teile.


Gelenkiger Rotor: Gelenke für alle Freiheitsgrade.

Vorteile: leicht zukonstruieren, geringe Belastung der Teile, Dämpfer sind leicht einzubringen. Nachteile: viele Teile (Kosten), hoher Wartungsaufwand (Kosten), geringere Agilität.

Hubschraubertechnik

Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile eines über den Rotormast und eines über einen Blattspitzenantrieb bewegten Rotors.

-> Über den Mast angetrieben: Drehmomentenausgleich nötig, leichte Rotorblätter, Blattspitzengeschwindigkeit anpassbar.


-> Blattspitzenantrieb: kein Drehmomentenausgleich nötig, hohe Blattspitzengeschwindigkeit und hohe Strahlgeschwindigkeit nötig (Lasten, Lärm), schwere Blätter, Versorgung (Treibstoff, Elektrik) muss ins drehende System, schwierige Drehzahlregelung.

 

Hubschraubertechnik

Welche Vor- und Nachteile hat der Hubschrauber im Vergleich zum Flächenflugzeug?

Vorteile:

Start, Landung (vertikal auf engstem Raum) -> keine Landebahn nötig

Schwebe- und Vertikalflug (hoch und runter)

hohe Wendigkeit auch bei Mü = 0

 

Nachteile:

hoher Leistungsbedarf -> schlechte effektive Flügelstreckung

niedrige Reisegeschwindigkeit (weniger als halb so viel wie Flächenflugzeuge)

Vibration

Lärm

schlechte Flugstabilität

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