Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

[nurbs999]

Andi, mir kommt gerade wieder der Gedanke, den ich hier schonmal gelesen habe: Wissensassimilierung durch Nahrungsaufnahme

Mit großer Wahrscheinlichkeit (so wars jedenfalls bei mir) entsteht beim Schweben in Normallage die laminare Ablöseblase auf der UNTERseite. Für eine "einseitige Problemlösung" hättest du also NUR UNTEN trippen müssen.

Meine Beobachtung schätze ich eher so ein, dass bei einem symetrischen Blattprofil die Blase auf beiden Seiten entsteht. Da ich die Blätter oben beklebt hab', hätte das Zwitschern beim Kopfschweben weniger sein müssen. Jedoch machte es bei einem einseitig beklebtem Blatt keinen Unterschied in welcher Lage sich der Hubschrauber befand. Was ich jedoch beobachten konnte, war, dass der Anstellwinkel einen großen Einfluss hat, was im Nachhinein auch logisch ist.

Die ganze Diskussion wirft imho eine ganz andere Frage auf: Verwenden wir (bzw. die) überhaupt geeignete Profile, oder gäbs nicht was besseres, was nicht so heftige laminare Ablöseblasen produziert?

Dem stimme ich dir voll zu. IMHO sind die wenigsten "üblichen" Rotorblätter für Trainer für tiefe Drehzahlen ausgelegt/entwickelt worden. Es gibt so ein Video von einem Gaui X7, bei dem man beim Hochlaufen des Rotors deutlich hört in welchem Drehzahlbereich die Strömung an den Blättern Blasen generiert. Ab einer bestimmten Drehzahl hört das Zwitschern der Blätter schlagartig auf.
Es gibt ja noch S-Schlag Blätter, vielleicht könnte man mit denen etwas experimentieren.

Ihr könnt ja mal versuchen, Mirko zu überreden, ne detailliertere Messkampagne dazu durchzuziehen, der hat die entsprechenden Mittel dazu

Oh jaa, bitte bitte bitte

Das Ankleben direkt hinter der Vorderkante halte ich für keine allzu brilliante Idee, das ist "vorauseilender Gehorsam", da die lärmverursachende Ablöse ziemlich sicher deutlich weiter hinten sitzt. Man verschenkt also unnötig laminare Lauflänge und erzeugt somit etwas mehr Reibungswiderstand als nötig. Das macht zwar bei einem Low-RPM-Setup nicht wirklich viel aus (speziell weil man ja eine laminare Ablöseblase weniger hat, welche ebenfalls Leistung gekostet hat), jedoch dürfte im Vergleich "Turbulator vorne" und "Turbulator optimal plaziert" nochmal ein Leistungsunterschied spürbar sein - deutlicher als im Vergleich "Clean" gegen "Turbulator vorne".
Bei nem variablen Setup, bei dem gelegentlich auch High-RPM geflogen wird, kommt dieser Unterschied sicherlich deutlich besser zum Tragen.

Was genau meinst du hier mit "Leistungsunterschied"? Einfach nur etwas weniger Stromverbrauch im Bereich bis zu 1% und/oder auch mehr Auftrieb der sich nicht nur im theoretisch messbaren Bereich befindet, also auch spürbar ist?

[acanthurus]

Hi..

Ich gehe von einem Stromsparpotential (des "passend getrippten" Blattes gegenüber dem Blatt ohne Turbulator) im einstelligen Prozentbereich aus. Damals bei meinem "Dienstheli" hatte ich (wenn mich mein Gedächtnis nach 13 Jahren nicht trügt) eine Stromeinsparung im Schwebeflug um etwa 2,5%-3% gemessen, wobei ich leider nicht kurzfristig unter identischen Bedingungen mal eben Blätter wechseln konnte.
Der Heli hatte im Arbeitspunkt eine (für Modellhels schon recht ordentliche) Figure of Merit gaaanz grob um 60%, d.h. nur von den restlichen 40% kann man überhaupt was wegdiskutieren, und davon kommt wiederum nur ein Bruchteil aus dem Profilwiderstand.

Ich hatte zudem eine spürbare Verbesserung der Schwebeflugeigenschaften wahrgenommen - man bedenke, dass das ein FBL-Heli ohne FBL-System war, bei dem jedes Mucken der Flugmechanik 1:1 beim Piloten ankam.
Mehr Maximalschub würde ich (zumindest für den Baustand, wie ich ihn getestet habe) nicht erwarten, da bei höheren Anstellwinkeln die Turbulatorwirkung nicht mehr relevant ist.

gruß
andi

[nurbs999]

Danke Andi. Das deckt sich mit meiner Messung. In den letzten Flügen mit Turbulatoren hat sich der maximale Strompeak von 120A auf 112A verringert. Ich dachte zuerst, dass es eher eine Messtolleranz ist.
Gemessen habe ich mit dem JLog2 am Jive.

[acanthurus]

Guten Morgen.

So gern ich mir für ne gute Abschätzung auf die Schulter klopfen würde... dieses Ergebnis würde ich mal zunächst vorsichtig bewerten: Spitzenströme sind nochmal ne andere Baustelle als Schwebeströme und hängen von sehr vielen Faktoren ab, die nicht unbedingt deiner präzisen Kontrolle/Einsicht unterliegen (insbesondere der präzise aktuelle Flugzustand, Mastneigungswinkel, Steigrate...)

gruß
andi

[Crizz]

Söderle... mal kurz zum Thema "Messkampagne" :

Ich hab mir zwar mal Turbulatoren für meine UH1 MT 325 geplottet und aufgeklebt, leider ist es bisher immer an der Fusion "Freizeit - Wetter" gescheitert. Sofern denn jemand die möglichkeit hat, das effizient zu testen, plotte ich ihm gerne einige Sätze Turbulatoren in unterschiedlicher Dimension. Das ganze sollte natürlich zeitnah erfolgen und reproduzierbare Ergebnisse bringen - mit Anfragen wie " ich mach die bei mir drauf und sag dir ob es was bringt" ist keinem geholfen. Ob nun Hussi oder sonstwer ist mir im Prinzip egal, solange gewährleistet ist das die Ergebnisse zunächst in einem definierten fachlich versierten Kreis ( Dazu zähle ich auch Andi ) besprochen und auf Sinnhaftigkeit geprüft wird.

Es bringt nix, wenn man Dinge empirisch untersucht, und niemanden mit dem nötigen Sachverstand / _Kenntnis im Background hat, der eventuelle (oder her : sichere Abweichungen zwischen Theorie und Praxis sinnvoll interpretieren kann. Vom Endergebnis hingegen profitiert jeder, wenn es nämlich auch eine Wirkung bringt und nicht nur Wortwäscherei und Kristallkugeldeuterei ist

[Husi]

Moin Crizz,

ausprobieren würde ich das schon gerne mal, aber

Das ganze sollte natürlich zeitnah erfolgen und reproduzierbare Ergebnisse bringen

kann ich im Augenblick nicht garantieren.
Ich werde meinen Messdaten-Heli erst einmal komplett zerlegen, alle Kugellager tauschen und ihn dann neu (jetzt mit 32 Sensoren + GPS etc. incl. Aufzeichnen von 10 Datensätzen / Sek.) aufbauen.

Hier ein Bild, das ich auf dem letzten Stammtisch in Stuttgart live gezeigt habe.
Es zeigt drei versch. Flugmodi, im direkten Vergleich...

2014_Husi_Messdaten_Zusammenstellung.jpg (446.73 KiB) 1477 mal betrachtet

Viele Grüße
Mirko

[Crizz]

Mirko, mit "zeitnah" war auch nur gemeint das es sich nicht bis in die nächste Saison hinziehen sollte - ich wollte damit keinen Druck in der Form ausüben das ich binnen 14 Tage da Ergebnisse erwarte, das hätte ich anders formulieren sollen. Wenn du interessiert bist können wir uns da ja noch zu abstimmen, würde mich sehr freuen

[Crizz]

Nachdem ich das mit Mirko mal in groben Zügen durchgesprochen habe sind wir zu der Auffassung gekommen, das der Aufwand dafür doch zu erheblich ist, wenn man reproduzierbare Daten erhalten will. Und es ist ja nicht nur der Zeitaufwand für das fliegen, es müssen in jeder Konfiguration mehrere Testflüge durchgeführt werden und die Daten müssen ja dann auch noch aufbereitet werden - das frisst eine Menge Zeit und steht in keiner Relation zum zu erwartenden Ergebnis. Daher belassen wir es einfach mal dabei, das die Dinger wenigstens zur Geräuschminderung beitragen - und das wirklich schön, wie ich heute mittag bei einem kurzen Ausflug mit meiner UH-1 feststellen konnte. Gerade bei sehr geringer Kopfdrehzahl war die am zwitschern wie ein Kanarienvogel, man hätte meinen können da heulen Zahnräder oder trockene Lager

Ich denke ich werd mal noch schaun ob das noch nen zusätzlichen Effekt an den Heckblättern hat, was die Geräuschkulisse angeht, aber da glaub ich noch nicht wirklich dran das man da was merken wird.

[Husi]

Moin moin,

da ich das Thema auch etwas besser verstehen wollte, habe ich mal mein 600er Rotorblatt (GCT X-Pert vom Blattschmied) mal nachgerechnet.
Das Rotorblatt hat eine Tiefe (Profillänge von 51,5 mm.

Zuerst habe ich im Excel mal die Re-Zahlen an den verschiedenen Radien (von HRW Achse aus gemessen) und verschiedenen Rotordrehzahlen berechnet.
Danach wurde (Höhen-) Linien erstellt, die immer die gleiche Re-Zahl in der krummen Fläche zeigen. Grafisch sieht das dann so aus:

AutoCAD_Re-Zahlen_aufgetragen.jpg (180.57 KiB) 1372 mal betrachtet

Dann das gute alte XFoil angeschmissen und immer bei einem Anstellwinkel von 2 Grad (Andi sagte, das kleine Winkel kritischer als große sind...) über viele Re-Zahlen die Strömungsablöstellen berechnet.
Dabei kommen dann (neben vielen Zahlen) auch solche Bildchen heraus:

NACA0015_Druckverteilung.gif (29.77 KiB) 1372 mal betrachtet

Anhand der "Höcker" kann man ganz gut erkennen, wo sich am Profil in der gegebenen Konstellation die Strömung ablöst. Die vielen Strömungsablösestellenkoordinaten habe ich dann wieder mit ihren zugehörigen Re-Zahlen im Excel gespeichert.

Zum Schluß dann alle Daten wieder ins AutoCAD geworfen und wieder (Höhen-) Linien gerechnet, die gleiche prozentuale Ablösestellen am Rotorblatt zeigen.
In diesem Diagrammen (Ober- und Unterseite) habe ich mal zum besseren Verständnis ein Beispiel eingezeichnet.

Also uns würde jetzt die Rotordrehzahl 1500 Umdrehungen pro Minute interessieren. => Darum waagrechte Linie bei 1500 anlegen.
Dann möchten wir gerne wissen, wo sich die Strömung an der Radiusstelle 50 cm (von Achse HRW) ablöst. => senkrechte Linie durch 50 cm zeichnen.
In dem Schnittpunkt der beiden Linien können wir sehen, das ein Wert knapp über 60% abzulesen ist. Somit wird (laut XFoil) die Ströung bei 60% der Rotorblatttiefe abreißen.
Jetzt ist klar, wo der Turbulator an der Radiusstelle 50 cm hin muß. => kurz vor 60%
Bedenkt man noch die Abmessungen des Turbulators, würde ich ihn hier bei ca. der halben Profillänge (50%) anbringen.

Beispiel_600er_Rotorblatt_NACA0015_oberseite.jpg (101.86 KiB) 1372 mal betrachtet

Das gleiche habe ich auch noch für die Unterseite gemacht, da sieht das Diagramm so aus:

Beispiel_600er_Rotorblatt_NACA0015_Unterseite.jpg (105.95 KiB) 1372 mal betrachtet

Ich hoffe Andi wird mir meine evtl. gemachten Fehler anmeckern.
Ansonsten hoffe ich, das das Thema für einige von euch jetzt etwas besser beleuchtet ist.

Viele Grüße
Mirko

[Crizz]

Das wird langsam richtig interessant. Ich hab zwar von der Materie eigentlich null Plan, aber so wie sich das ganze nun darstellt müßte man für eine möglichst Hohe Effizienz die Turbulatoren mit einem Versatz in der Tiefe auf das Rotorblatt aufbringen - und nicht wie bisher gehandhabt mit gleichem Abstand über die ganze Länge. Was da doch alles an Feinheiten drinsteckt ist schon faszinierend, tolle Arbeit, Husi !

[Yaku79]

Geile Arbeit, aber man muss das ja für jedes Blatt quasi neu berrechnen. Richtig? Einfach Pi mal Auge das auf ein anderes Blatt übertragen geht nicht?

[Crizz]

Ich denke - sofern Mirko mal die Zeit haben sollte festzustellen, welche Profile am meisten für Modellhelis verwendet werden - da auch festzustellen, in wiefern das zwischen den Profilen abweicht und ob man daraus eine für alle in etwa gleichermaßen gute Anbringung ermitteln kann. Am gravierendsten dürfte der Unterschied zwischen voll- und halbsymetrischen Blättern ausfallen.

[Husi]

aber man muss das ja für jedes Blatt quasi neu berrechnen. Richtig?

Ja, für unterschiedliche Profile und unterschiedliche Blatttiefen.

Einfach Pi mal Auge das auf ein anderes Blatt übertragen geht nicht?

Ich denke eher nicht, jedoch fehlt mir da noch die Erfahrung. Ich kämpfe mich ja jetzt erst in das Thema rein.

Ich denke - sofern Mirko mal die Zeit haben sollte festzustellen, welche Profile am meisten für Modellhelis verwendet werden - da auch festzustellen, in wiefern das zwischen den Profilen abweicht und ob man daraus eine für alle in etwa gleichermaßen gute Anbringung ermitteln kann. Am gravierendsten dürfte der Unterschied zwischen voll- und halbsymetrischen Blättern ausfallen.

Oh, was habe ich da nur angefangen...

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Es kommt leider noch eine Sache hinzu, die ich oben schon knapp erwähnt hatte, wohl nur zu knapp.
Bisher habe ich in den Diagrammen oben nur die Umfangsgeschwindigkeit berücksichtigt. Wir habe aber (leider) mehr als eine Geschwindigkeit / Richtung. Darum ist der wirksame Anstellwinkel nicht der, den wir geometrisch auf dem Basteltisch messen können, sondern minimal komplizierter.

Umfangsgeschwindigkeit:

Umfangsgeschwindigkeit.jpg (26.86 KiB) 1337 mal betrachtet

Daraus ergibt sich eine Anströmung an jedem Abschnitt des Rotorblattes. Bisher hat jedes Rotorblattabschnitt noch die (oben unterstellten) 2 Grad Anstellwinkel:

Anstellwinkel_01.jpg (10.21 KiB) 1335 mal betrachtet

Wir wissen aber, das unser Rotor einen Abwind erzeugt.
Leider wissen wir (über die Impulstheorie) nur wie groß die Summe des kompletten Abwindfeldes sein muß. Aber nicht, wie sich der Abwind lokal verteilt (in Radiusrichtung gedacht).

Ich habe hier mal drei denkbare Verteilungen des Abwindes über den Radius gezeichnet.
1.) Modus 1 -> Bei Segelflugzeugen möchte man gerne diese ellipsenförmige Verteilung haben.
2.) Modus 2 -> Wäre mir zum Rechnen die liebste Verteilung, konstant über die volle Länge. So ist es aber leider nicht...
3.) Modus 3 -> eine zum leichter Rechnen angenährte Verteilung.

Abwind_01.jpg (35.31 KiB) 1335 mal betrachtet

Wenn ich jetzt trotzdem den Modus 2 (konstante Verteilung) wähle, wird mir hier hoffendlich keiner den Kopf abreißen.
Somit nimmt man die (laut Modus 2) überall gleich großen Abwindgeschwindigkeit und kombiniert sie mit den lokalen Umfangsgeschwindigkeiten.

Abwind_02.jpg (44.49 KiB) 1335 mal betrachtet

Legt man diese einzeln ermittelte resultierenden Geschwindigkeiten über einander (rechts im Bild) erkennt man, das sie verschiedene Winkel haben.
Somit ist unser Rotorblatt geometrisch konstant mit 2 Grad angestellt, der schräge Wind, der dem Profil entgegen weht ist leider an allen Radiussationen unterschiedlich geneigt.

Und tschüß schöne Welt mit meinen Diagrammen 2 Grad Anstellwinkel...
Somit müßte ich erst einmal verschiedene Diagramme mit allen möglichen Anstellwinkeln erstellen, dann den real vorherschenden (effektiven) Anstellwinkel ermitteln, und dann erst könnte man genau sagen, wo die Turbulatoren hin müssen.

Viele Grüße
Mirko

[Crizz]

nunja, das wird dann wirklich noch lustig. Denn ich glaube mit 2° ANstellwinkel wird es selbst bei halbsymetrischen Blättern schwierig mit geringer Drehzahl bereits genug Auftrieb zum Abheben zu erreichen , und mit steigendem Anstellwinkel verschiebt sich ja dann der "Abrisspunkt" oder wie man das nennt. Da man die Turbulatoren ja leider nicht steuern kann sondern dies ein statischer EIngriff ist wird es ja letztlich immer irgendwo auf einen Kompromiss hinauslaufen - die Frage bleibt dann lediglich, welcher am sinnvollsten sein wird

[nurbs999]

Besten Dank für deine Arbeit, Mirko, und dass du dein Wissen mit uns teilst! Genau das ist es, was mich an Hubschraubern so fasziniert, die Komplexität. Auch wenn mein Studium in eine andere Richtung ging, versuche ich solchen Threads zu folgen und sie zu verstehen