Können alle Hubschrauber schweben und wie lange dauert es, bis sie "anhalten"?

Wie in einer anderen Antwort erwähnt, können alle Hubschrauber schweben, aber ein sogenannter "Hochschweben" (außerhalb des Bodeneffekts oder insbesondere in Betriebshöhe) ist ein schwierigeres Manöver, erfordert mehr Kraft als ein Bodenschweben und ist schwieriger zu warten (weil Referenzpunkte viel weiter entfernt sind).

Hubschrauber erzeugen im Vorwärtsflug bei gleicher Leistung mehr Auftrieb, und der Übergang vom Vorwärts- zum Schwebeflug erfordert eine gut kontrollierte Kombination aus Hinzufügen von Leistung, Anpassen des Kollektivs und Manövrieren von zyklischen (in beiden Achsen) und Antirotationssteuerungen – was zu ist sagen, dass es viel schwieriger ist, als einfach mit niedriger Geschwindigkeit vorwärts zu fliegen. Im Allgemeinen ist es viel einfacher, den Vorwärtsflug fortzusetzen, wenn Sie einmal in der Luft sind und vorwärts fliegen (es ist auch sicherer, da im Falle eines Fehlers die Autorotation besser funktioniert, wenn Sie bereits eine gewisse Vorwärtsgeschwindigkeit haben).

Das Schweben auf Instrumenten ist noch schwieriger als ein hoher Schwebeflug – wenn also die Sicht ein Problem darstellt, ist es im Allgemeinen viel besser, den Vorwärtsflug fortzusetzen, als einen hohen Schwebeflug zu versuchen.

Ja, alle Hubschrauber können schweben, aber es erfordert:

• Mehr Konzentration beim Schweben als beim Fliegen, denn Helikopter sind im Schwebeflug instabil in Nick und Roll. Die Vorwärtsfluggeschwindigkeit sorgt für Stabilität und das Fliegen eines Hubschraubers mit Vorwärtsfluggeschwindigkeit ist vergleichbar mit dem Fliegen eines Flächenflugzeugs, während das Schweben mit dem Stehen auf einem großen aufblasbaren Ball vergleichbar ist.
• Mehr Kraft zum Schweben als zum Fliegen mit Vorwärtsgeschwindigkeit. Dies liegt daran, dass im Schwebeflug mehr induzierter Widerstand vorhanden ist als im Vorwärtsflug. Die folgende Grafik stammt aus der verknüpften Antwort und zeigt den Rückgang der erforderlichen Gesamtleistung, wenn die Fluggeschwindigkeit von Null ansteigt.

Um zu schweben, muss die verfügbare Leistung größer sein als die erforderliche Leistung. Die verfügbare Motorleistung nimmt mit zunehmender Höhe aufgrund der abnehmenden Luftdichte ab, und dies führt zu Hubschraubern mit einer Schwebedecke, bei der die verfügbare Leistung der erforderlichen Leistung entspricht.

Der Bodeneffekt reduziert die erforderliche Leistung, was zu zwei schwebenden Decken führt, im Bodeneffekt und außerhalb des Bodeneffekts. Aber auch unterhalb der OGE-Schwebedecke ist es für einen Hubschrauber einfach sicherer, kurz nach dem Start Vorwärtsfluggeschwindigkeit aufzunehmen:

• Wie bereits erwähnt, verbleibt beim Fliegen mit hoher Geschwindigkeit mehr Treibstoff für die erforderliche Reisedauer an Bord.
• Beim Schweben von OGE muss die Höhe mit dem Höhenmesser gehalten werden, während instabiles Nicken und Rollen korrigiert werden muss. Die erforderliche Konzentration beim Betrachten der Instrumente reduziert das Situationsbewusstsein. Den Helikopter waagerecht zu halten, kann nicht allein mit den Instrumenten erfolgen, da die periphere Sicht nicht betroffen ist. Wohin der Wind den Helikopter treibt, ist von den Instrumenten aus nicht zu sehen, und fliegende Flächenflugzeuge sind viel schwerer zu fokussieren.
• Wenn die Höhe im OGE-Schwebeflug nicht gehalten wird, besteht die Möglichkeit, dass der Hubschrauber in den Vortex-Ring-Zustand eintritt , eine gefährliche Situation, in der er in seinem eigenen Rotorschlepp versinkt. Beim Vorwärtsflug existiert kein Wirbelringzustand.

Beim Navigieren von WX in einem Hubschrauber ist es oft weniger arbeitsintensiv, Umlaufbahnen zu fliegen. Es gibt zusätzliche Perspektive und ermöglicht eine leichte seitliche Bewegung während des Umlaufs. Es reduziert auch Konfigurationsänderungen und mögliche Leistungsänderungen, da das Flugzeug im Translationsauftrieb gehalten werden kann.

Die IFR-Haltenavigation für Hubschrauber ist im Wesentlichen identisch mit der von Flugzeugen, und regelmäßige Haltepunkte an einer Kreuzung oder Navigationshilfe werden von ATC zugewiesen. Dies dient zu Informationszwecken in Bezug auf die OP-Frage, da in dem Beispiel der Hubschrauber VFR oder SVFR war und ein herkömmlicher Instrumentengriff nicht verwendet würde, es sei denn, eine IFR-Freigabe wurde erteilt. Das Schweben an einer Stelle ohne visuelle Referenz ist nicht ohne weiteres möglich. Die meisten Hubschrauber sind nicht für einen vollständigen IMC-Halt instrumentiert. Beispielsweise können kleine Bewegungen inline mit der Längsachse mit den Instrumenten, die normalerweise für IFR-Flüge verwendet werden, nicht genau bestimmt werden. Während GPS/IMS/FMS diese Informationen liefern könnte, wird dies herkömmlicherweise nicht getan. Kurz gesagt, ein Hubschrauber fliegt IFR wie ein Flugzeug und schwebt mit Sichtbezug.

Zusammenfassend ermöglicht ein Orbit eine bessere Sicht in alle Richtungen und daher ein besseres Situationsbewusstsein, und es erfordert keine Konfigurationsänderung, und es erfordert weniger Energie pro Zeiteinheit, wenn die Fluggeschwindigkeit in einem angemessenen Bereich liegt.

Wenn ein Hubschrauber schwebt, sitzt er im Grunde in seiner eigenen Waschanlage. Indem Luft nach unten gedrückt wird, erzeugt sie über sich selbst einen Niederdruckbereich und darunter einen Hochdruckbereich. Um in der Schwebe zu bleiben, muss es Luft aus dem Tiefdruckgebiet ansaugen und in das darunter liegende Hochdruckgebiet drücken, was viel Energie kostet. Wenn es stattdessen vorwärts fliegt, trifft es auf frische Luft, ohne (so viel) einen Druckunterschied zu bekämpfen.

Die Mathematik dazu: Angenommen, Sie haben einen Helikopter mit Masse$m_1$Zeit in der Luft bleiben$t$. Wenn es nur im freien Fall wäre, würde es eine Geschwindigkeit von erreichen$gt$, für eine Dynamik von$m_1gt$. Damit es also keine Abwärtsgeschwindigkeit erhält, muss es irgendwie abfallen$m_1gt$von Schwung. Es braucht also eine gewisse Reaktionsmasse, um diesen Impuls zu übertragen. Diese Masse ist Luft. Wenn es Luft mit Masse drückt$m_2$mit Geschwindigkeit nach unten$v_2$(dh Waschgeschwindigkeit), der Schwung wird sein$m_2v_2$. Einstellung$m_1gt$gleich$m_2v_2$, wir glauben, dass$v_2 = \frac{m_1gt}{m_2}$. Die Energie dieser Luft wird sein$\frac{m_2v_2^2}2$, oder$\frac{m_2}2(\frac{m_1gt}{m_2})^2$, was sich reduziert auf$\frac{(m_1gt)^2}{2m_2}$.

Je mehr Luft also der Helikopter nach unten drückt, desto geringer ist die Waschgeschwindigkeit und desto weniger Energie verbraucht der Helikopter. Indem er weiter vorwärts fliegt, anstatt zu schweben, trifft der Hubschrauber auf mehr Luft, was eine geringere Waschgeschwindigkeit ermöglicht.

Das ist ein Phänomen für alle Flugzeuge, die schwerer als Luft sind: Je schneller sie fliegen, desto einfacher ist es, Auftrieb zu erzeugen.

Frage 1: Nein, eine S-76 kann schweben, aber es ist energieintensiver als eine Economy-Kreuzfahrt. Es war sinnvoller, einen Bereich zu umkreisen und zu halten, als zu schweben. Darüber hinaus kann das Schweben in der Höhe im Falle eines Motor- oder Heckrotorausfalls gefährlich sein, und eine gewisse Vorwärtsfluggeschwindigkeit kann bei Bedarf bei einer autorotativen Landung helfen.

Frage 2: Was zu dem Unfall geführt hat, ist spekulativ, bis das NTSB seinen Bericht veröffentlicht. Bis dahin werden wir keine definitive Antwort bekommen. Wir wissen, dass das gesamte Becken von Los Angeles eine schwache Bewölkung gemeldet hat und sowohl KBUR als auch KVNY lokal IFR-Wetterbedingungen gemeldet haben. Der Helikopter hält sich von KBUR Klasse C fern, bis er eine spezielle VFR-Freigabe erhält, fliegt dann nach Nordwesten, umgeht die Ränder der KVNY-Klasse-D-Oberfläche, biegt links ab, um nach Süden in Richtung Calabasas zu fliegen, und folgt CA101 mit hoher Geschwindigkeit durch die Schluchten Geschwindigkeit, etwa 120 KIAS. Eine der letzten ATC-Interaktionen bestand darin, SoCal Approach mitzuteilen, dass er manövrierte, um Wolken auszuweichen. Welche Faktoren genau zu diesem Zeitpunkt zu dem Unfall geführt haben, ist unbekannt, obwohl ich als Pilot einige Theorien habe. Es scheint, als ob der Pilot in SVFR geflogen wäre, aber mit Hubschraubern kann die Sicht für SVFR-Operationen nur 800 m (1/2 Meile) betragen. In einer engen Schlucht mit mäßigen Wetterbedingungen und dem Versuch, mit hoher Geschwindigkeit zu fliegen, blieben wahrscheinlich nicht mehr viele Möglichkeiten, wenn die Schlucht eingestopft würde.

Eine voll beladene S-76 wiegt ungefähr 5.000 kg (11.000 lbs) und bei einer Reisegeschwindigkeit von 130 KIAS wird es ziemlich lange dauern, bis sie gestoppt wird. Das könnte über das hinausgehen, was die Sicht an diesem Tag zulassen würde.

Nicht alle können auf unbestimmte Zeit schweben.

Ein voll beladener MI-24 Hind-Kampfhubschrauber aus der Sowjetzeit konnte nur 15 bis 20 Sekunden lang schweben, bevor die Triebwerke durch die Überlastung beschädigt wurden.

US-Geheimdienste fragten sich, warum die Hinds anscheinend immer einen laufenden Start machten, anstatt in einem Schwebeflug anzuhalten, um abzuheben, bis sie einen in die Hände bekamen und das herausfanden.

Wie viele der anderen Kommentatoren hier erwähnt haben, ist es für den Piloten viel einfacher und weniger Arbeitsbelastung, vorwärts zu fliegen als zu schweben. Es erfordert auch mehr Kraft vom Motor, um zu schweben als vorwärts zu fliegen, und dies hat größtenteils mit den oben erwähnten Effekten zu tun, dass Luft von oben nach unten nach unten gezogen werden muss. Das spart mir auch einiges an Sprit. Eine Sache, die ich hier nicht erwähnt sehe, ist, dass es auch wesentlich sicherer ist, vorwärts zu fliegen als zu schweben, in dem Sinne, dass beim Vorwärtsflug eine viel größere Fehlerquote besteht als beim Schweben, und ich werde es tun Versuch zu erklären.

Hubschrauber können sich im Falle eines Triebwerksausfalls automatisch drehen. Das bedeutet im Grunde, dass Sie den Hubschrauber "gleiten" lassen (es funktioniert wie diese Stöcke mit einem Propeller darauf, die Sie zwischen Ihren Händen drehen und sie ein wenig fliegen lassen). Die automatische Drehung während der Vorwärtsbewegung ist viel einfacher und sanfter als die automatische Drehung beim Schweben. Wenn ich im Schwebeflug automatisch rotiere, muss ich zuerst etwas Höhe in Vorwärtsbewegung umwandeln, und wenn ich das getan habe, kann ich in Richtung Boden "gleiten". Wenn ich mich dem Boden nähere, setze ich die jetzt vorhandene Vorwärtsgeschwindigkeit in den Rotor um, so dass ich im Grunde zum Stillstand komme und sanft lande. Was bedeutet das in der Praxis? Das bedeutet, dass ich mich in jeder Höhe automatisch drehen kann, wenn ich mich vorwärts bewege. Ich kann überall zwischen 20 Fuß und 15000 Fuß Höhe automatisch rotieren. Wenn ich' Wenn ich in einem Schwebeflug bin und mich automatisch drehen muss, benötige ich wahrscheinlich eine Höhe zwischen 200 und 500 Fuß, um mich erfolgreich automatisch zu drehen und sicher zu landen. Wenn ich fliege, fühle ich mich wohl, wenn ich sehr nahe am Boden schwebe (1-30 Fuß) und ich fühle mich wohl, wenn ich bei über 500 Fuß schwebe. Ich fühle mich (aus Sicherheitsgründen) viel weniger wohl, wenn ich in 250 Fuß schwebe als in 1000 Fuß.

TLDR;
Ich neige dazu, an den sich drehenden Rotor als "Batterie" zu denken. Wenn der Rotor aufhört sich zu drehen, habe ich keine Energie und werde vom Himmel fallen. Der Rotor verbraucht ständig Energie, um mich am Fliegen zu halten, und diese Verwendung der Energie des Rotors wird ihn verlangsamen. Ich kann dem Rotor mehr Energie hinzufügen, indem ich den Motor verwende, aber ich kann auch sowohl Vorwärtsbewegung als auch Höhe in Drehen des Rotors umwandeln. Wenn ich den Motor verliere, beginne ich mit dem Abstieg, um den Rotor am Drehen zu halten, bis ich in Bodennähe komme. Jetzt gibt es kein kostenloses Mittagessen, also kann ich meine Höhe nicht gegen die Rotorgeschwindigkeit eintauschen und dann genau die gleiche Energie verwenden, um meine Rotorgeschwindigkeit einzutauschen, um meinen Sturz zu stoppen. Es hat Reibung usw., und deshalb werde ich SEHR hart auf den Boden aufschlagen, wenn ich das tue. Was ich jedoch tun kann, ist, mich auch vorwärts zu bewegen! Also bewege ich mich jetzt vorwärts, und ich ' Ich tausche Höhe gegen Rotorgeschwindigkeit, was im Grunde bedeutet, dass ich langsam falle (sinke). Wenn ich mich dem Boden nähere, kann ich die Vorwärtsbewegung des Hubschraubers verlangsamen und die Vorwärtsenergie auch in Rotorgeschwindigkeit umwandeln! Das bedeutet, dass ich aufhören kann, mich vorwärts zu bewegen, und als Ergebnis eine sehr weiche Landung habe. Aus diesem Grund kann ich nicht einfach von einem Schwebeflug aus automatisch drehen. Zuerst muss ich umrechnenetwas von meiner Höhe in die Vorwärtsbewegung und verlangsame erst dann meinen Abstieg, wenn ich mich dem Boden nähere. Dann setze ich diese Vorwärtsbewegung um, um meine Landung schön und sanft zu machen. Um diese Höhe in Vorwärtsbewegung umzuwandeln, brauche ich etwa 200-400 Fuß, weshalb Hubschrauberpiloten nicht gerne in niedrigen Höhen schweben.
TLDR BEENDEN;

Alle Helikopter können schweben. Das ist der entscheidende Vorteil dieses Flugzeugtyps gegenüber dem Tragschrauber. Fast alle Drehflügelflugzeuge sind heute Hubschrauber, nur noch eine relativ kleine Anzahl von Tragschraubern. Die fortschrittlichsten Autogyros der 30er Jahre, bevor es Hubschrauber gab, konnten vertikal starten und landen, aber nicht schweben.

Einige interessante Informationen, die mir heute von einem sehr erfahrenen Hubschrauberpiloten mitgeteilt wurden ... Dinge, die nicht offensichtlich sind ...

Verstehen Sie zunächst, dass ein Helikopter im Schwebeflug keine natürliche Stabilität hat. Wenn der Pilot nicht aktiv und unmittelbar die Kontrolle darüber behält, wie bei der Verwendung visueller Referenzen, beginnt ein Hubschrauber im Schwebeflug, seine Fluglage und Geschwindigkeit zu ändern und diese Änderungen zu beschleunigen, bis er abstürzt. Im Vorwärtsflugmodus hat der Helikopter die natürliche Stabilität eines Flugzeugs.

Bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten warnen Flugzeuge den Piloten mit einem Überziehwarnhorn, dass sich die Flugeigenschaften drastisch ändern werden. Hubschrauber informieren den Piloten nicht, wenn der Hubschrauber vom Vorwärtsflug in den Schwebeflug übergeht. Das muss der Pilot wissen.

Dies ist wichtig zu beachten, da die betreffende S76 in Nebel geflogen war. Null visuelle Referenzen. Es war auch in einen Steigflug eingetreten und hatte an Fluggeschwindigkeit verloren, genug, um vom Vorwärtsflug (wo es die natürliche Stabilität eines Flugzeugs hat) in den Schwebeflug mit Nullstabilität übergegangen zu sein.

Die Instrumente in den meisten kommerziellen Hubschraubern sind die gleichen wie in einem Flugzeug und daher nur nützlich, wenn der Hubschrauber eine ausreichende Vorwärtsgeschwindigkeit hat, um im Vorwärtsflugmodus zu sein, dh > 30 kts für ein Flugzeug der Größe und des Gewichts der S76. Man kann einen Hubschrauber nicht mit Flugzeuginstrumenten schweben lassen, nur mit Instrumenten. Sie sind nicht präzise genug. Einige Militärflugzeuge verfügen über zusätzliche Instrumente, die die genauen Fluglage- und Beschleunigungsinformationen liefern, um ein Schweben ohne visuelle Referenzen zu ermöglichen, typischerweise SAR- oder Spezialeinsatzvögel.

Was ich bis heute nicht wusste: Ein Helikopter mit flugzeugähnlichen Instrumenten kann unter IMC-Bedingungen allein mit diesen Instrumenten nicht erfolgreich geschwebt werden. Ohne visuelle Referenzen oder helikopterspezifische Instrumente wird es zunehmend instabil und stürzt ab. Und zwar ziemlich schnell, etwa innerhalb von 30 Sekunden.