Gibt es eine bevorzugte Windrichtung für einen Hubschrauber im Schwebeflug?

Bei den meisten Hubschraubern ist die Windrichtung beim Schweben für den Piloten von Bedeutung, ebenso wie die Richtung, in die Sie sich beim Schweben drehen.

Das Folgende gilt für einen Hubschrauber mit einem Rotor, bei dem der Heckrotor links montiert ist und der Rotor sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Bei rechtsdrehenden Rotoren gilt das Umgekehrte und die Montage des Heckrotors links statt rechts würde mehr Seiten Text erfordern!

Schwebe ohne Wind.

Wenn sich der Rotor gegen den Uhrzeigersinn dreht, möchte die Drehmomentreaktion auf den Rumpf die Nase nach rechts drehen. Der Heckrotor „drückt“ das Heck nach rechts, um dieses Drehmoment auszugleichen. Durch Variieren des Anstellwinkels des Heckrotors können wir die Schubkraft des Heckrotors ändern und haben daher eine Giersteuerung.

Der Heckrotor unterscheidet sich nicht vom Hauptrotor, er arbeitet nur in der Y-Achse und nicht in der Z-Achse und unterliegt dem Wirbelringzustand .

Der Wirbel vom Heckrotor ist nach links. Wenn der Hubschrauber nach rechts giert, bewegt sich das Heck nach links und der Heckrotor bewegt sich in seinen eigenen Wirbel, was zu einer Verringerung des Anstellwinkels und damit des Schubs führt. Bei zu schneller Wende kann diese Reduzierung zu einem Verlust der Heckrotorwirkung führen.

Auch bei einem Schwebeflug ohne Wind wird der Wirbel vom Hauptrotor nach unten gedrückt.

Alles Folgende gilt für einen gegen den Uhrzeigersinn drehenden Rotor und gilt für alle Hubschrauber mit einem Rotor.

Schweben Sie mit der Nase gegen den Wind, aber nicht mit genug Wind, um einen effektiven Übersetzungsauftrieb zu erzeugen .

Dieser Zustand ist mehr oder weniger derselbe wie bei einem Schwebeflug ohne Wind und ist die einfachste (und daher bevorzugte) Richtung, in die man schweben kann. Das Drehen des Flugzeugs birgt das gleiche Risiko wie bei einem Schwebeflug ohne Wind, da zu schnelles Drehen nach rechts zum Verlust der Heckrotorwirkung führen kann .

Schweben Sie mit ausreichender Windgeschwindigkeit in den Wind, um einen Translationsauftrieb zu erzeugen (sagen wir etwa 15 Knoten).

Jetzt beginnen die Dinge interessant zu werden. Wenn Sie nach links drehen, wird der Wirbel von der Vorderkante des Hauptrotors durch den Wind über den Heckrotor nach hinten geblasen und bewirkt eine Verringerung des Anstellwinkels der Heckrotorblätter, da der Wind vom Wirbel angeblasen wird auf der rechten Seite des Heckrotors. Daher ist viel mehr linkes Pedal erforderlich, wenn sich der Hubschrauber von 0 Grad (relativ zum Wind) auf 270 Grad dreht. Wenn 270 Grad erreicht und überschritten werden, stört der Wirbel den Heckrotor nicht mehr und der Anstellwinkel für die gleiche Pedalposition wird erhöht. Wenn die gleiche Pedaleingabe beibehalten wird, erhöht sich die Drehgeschwindigkeit schnell und kann, wenn sie nicht korrigiert wird, zu einem unkontrollierten Schleudern führen.

Dreht man sich nach rechts, passiert das Gegenteil. Im ersten Quadranten der Kurve von 0 Grad bis 90 Grad ist mehr rechtes Pedal (weniger Schub) erforderlich, da der Wirbel in die Stirnfläche des Heckrotors geblasen wird, was zu einer Vergrößerung des Anstellwinkels und damit zu mehr Schub führt. Wenn die Nase 90 Grad passiert, nimmt der Anstellwinkel ab und das linke Pedal muss hinzugefügt werden, um eine plötzliche Beschleunigung beim Gieren zu verhindern.

Sie sollten erkennen können, dass sich die erforderliche Pedalkraft im Laufe der Kurve ändert, und ohne ständige Anpassung kann eine gleichmäßige Kurve nicht aufrechterhalten werden, und bei genügend Wind und einem Piloten, der nicht schnell genug in die Pedale tritt, kann die Kontrolle verloren gehen.

Lassen Sie uns nun die Wendung aus der Gleichung herausnehmen und ein stetiges Schweben bei Wind betrachten, der nicht "auf der Nase" ist.

Wind aus dem linken Viertel, also 270 - 0 Grad. Dies ist praktisch die gleiche Bedingung wie das erste Viertel einer Linkskurve mit Wind von vorne.

Das ist das Schwierige. Wind ist nie konstant. Es ist immer leicht wechselnd und turbulent. Da der Hauptrotorwirbel in den Heckrotor bläst, arbeitet der Heckrotor in einer sehr turbulenten und unvorhersehbaren Umgebung. Schnelle und konstante Pedaleingaben sind erforderlich, um die Kontrolle zu behalten. Jede nicht sofort erkannte Abweichung kann zum Kontrollverlust führen. Es ist sehr schwierig, mit dem Wind aus dem linken Quadranten zu schweben und wird daher normalerweise vermieden.

Wind im Allgemeinen von links (ein linker Seitenwind)

Wenn der Wind in die Stirn des Heckrotors bläst, wird sein Anstellwinkel verringert, wenn die Fluggeschwindigkeit durch den Rotor zunimmt. Dies kann zum Verlust der Heckrotorwirkung oder sogar zum Abriss der Blätter führen, wenn der Anstellwinkel den kritischen Winkel überschreitet.

Wind von hinten.

Der primäre Effekt hier ist die Tendenz des Rumpfes und des vertikalen Stabilisators, das Flugzeug zu "verwittern". Es will natürlich in den Wind blicken. Wenn ein Gieren beginnt und nicht sofort korrigiert wird, kann das Gieren aufgrund der oben genannten Effekte schnell und plötzlich zunehmen. Außerdem ist der Wind nie konstant und variiert zwischen links und rechts am Heckrotor vorbeiziehend. Daher erfordert das Schweben vor dem Wind sofortige und konstante Korrekturen zum Gieren.

Zusammenfassung

Das Schweben gegen den Wind wird sehr bevorzugt und immer gewählt, es sei denn, der Betrieb erfordert etwas anderes. Das Schweben mit dem Wind von rechts ist die nächste bevorzugte Position, wobei viertelnde Winde von links und das Schweben mit dem Wind nach Möglichkeit vermieden werden sollten.

All dies gesagt, ist es ein Standardteil des Trainings zu lernen, wie man unter diesen Bedingungen schwebt und wie man Kurven mit konstanter Geschwindigkeit beibehält. Es erfordert viel erlerntes Können und Sie müssen schnell und genau in die Pedale treten, mit ständigen Korrekturen.

Frühe Modelle des UH-1 waren übrigens bei bestimmten Windverhältnissen besonders schwer zu handhaben und bei späteren Modellen wurde der Heckrotor von rechts nach links versetzt, um das Handling zu verbessern.

Bei einem leichten Helikopter mit geringer Leistungsreserve, zB dem R22, ist das Schweben bei starken böigen Winden ein intensiver Teil des Betriebs. Als ich lernte, wie man das macht, hatte ich einige enge Begegnungen, einschließlich eines Kontrollverlusts, den ich nur wiedererlangte, indem ich Kraft aufnahm und in den Vorwärtsflug beschleunigte. Nicht gut auf einem Flugplatz, auf dem andere Flugzeuge operieren, da sich mein "Low-Hours-Gehirn" nur darauf konzentrierte, die Kontrolle wiederzuerlangen. Ich schäme mich zu sagen, dass das Umschauen an zweiter Stelle stand, aber ich habe eine wichtige Lektion gelernt, und im Nachhinein wäre es das Richtige gewesen, zu landen und den Flug abzubrechen, als der Wind böiger wurde.

Der Helikopter unterscheidet nicht zwischen Wind und Flug. dh es spielt keine Rolle, ob der Helikopter in eine Richtung fliegt oder der Wind aus dieser Richtung kommt. Wie bei der Landung ist die Sicht das Hauptanliegen des Piloten während des Schwebens (oder des Beibehaltens einer Position, wie während einer Rettung).

Aus aerodynamischen und Stabilitätsgründen ist es jedoch besser, in den Wind zu schweben als in andere Positionen.

• Bei Wind von vorne links ~285° bis 315° (wenn sich der Hauptrotor von oben im Uhrzeigersinn dreht) kann der Wirbel des Hauptrotors den Heckrotor stören und dessen Wirksamkeit verringern. Dies kann zu einer nicht befohlenen schnellen Drehung führen, die zu einem Kontrollverlust führen kann, wenn sie nicht korrigiert wird.

Quelle: dynamicflight.com

• Falls es Rückenwind gibt, kann das Seitenleitwerk (und der Rumpf) des Helikopters versuchen, sich mit dem Wind auszurichten, was zu einem unbefohlenen Gieren führt. Wenn dies nicht mit der richtigen Pedaleingabe korrigiert wird, kann dies zum Verlust der Kontrolle führen.

Quelle: morningtonsanfordaviation.com

• Bei Seitenwind (von links bei rechtsdrehenden Hauptrotoren von oben) kann der Heckrotor besonders bei niedrigen Drehzahlen in einen Wirbelringzustand geraten. Dies erfordert eine kontinuierliche Einstellung der Pedale durch den Piloten, um das unstete Gieren zu verhindern.

Quelle: morningtonsanfordaviation.com

Dies sollte sowohl für In- als auch Out-of-Ground-Fälle gelten. Es ist normalerweise vorzuziehen, den Hubschrauber so auszurichten, dass der vom Heckrotor benötigte Schub bei Seitenwind minimiert wird, dh dass der Seitenwind von rechts kommt, falls der Hauptrotor von oben im Uhrzeigersinn dreht.

Die beste Situation beim Schweben ist, wenn wenig oder kein Wind weht. Es gibt keine "bevorzugte" Art, wie der Wind relativ zum Hubschrauber bläst, es sei denn, es gibt einen bestimmten Ort, den Sie sehen möchten. Aufgrund ihrer Konstruktion neigen Hubschrauber jedoch aufgrund der CP-CG-Beziehung dazu, in die Richtung zu "wettern", aus der der Wind kommt.

Ich habe dieses FAA-Dokument zum Umgang mit Hubschraubern mit etwas mehr Inhalt gefunden: https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/helicopter_flying_handbook/media/hfh_ch09.pdf