Warum in Hubschraubern nicht Elektromotoren haben, die die Blattneigung steuern?

Aus meiner verwandten Frage stammt diese Idee einer elektrisch gesteuerten Blattneigung in Hubschraubern.

Steuergestänge in Hubschrauberrotoren scheinen ziemlich komplex zu sein. Dies führt sicherlich zu viel Reibung, insbesondere wenn Sie feststellen, dass die Blätter beim Drehen hin und her "schlagen" müssen (um den Strömungsabriss der zurückweichenden Blätter und / oder die Asymmetrie des Auftriebs während des Vorwärtsflugs auszugleichen). Taumelscheibe und Gestänge müssen also sicherlich viel Reibung aushalten.

Warum also nicht all dies durch Elektromotoren ersetzen, die die Blattneigung steuern? Sie wären klein, innerhalb der Stange, die die Klinge mit der Nabe verbindet. Es muss keine Pitch-Steuerung mechanisch mit anderen Blättern verbunden werden, daher keine Reibung. Ein Computer würde steuern, welche Neigung der Blattposition während seiner Drehung gegeben werden sollte.

Das bedeutet nicht , dass der Hauptrotor elektrisch angetrieben werden muss. Die Turbowellenmotoren können die Hauptrotoren ganz normal mechanisch antreiben. Aber es würde einen elektrischen Generator für die Blattverstellmotoren geben. Hinweis: Ich bin mir ziemlich sicher, dass diese Motoren bereits einen elektrischen Generator haben, da die Computer und Radargeräte und das Zeug ihre elektrische Energie von irgendwoher bekommen müssen.

Gewicht und Komplexität wären gute Gründe: Ein elektrisches Servosystem wird mindestens so komplex sein wie das derzeit verwendete mechanische System. Wie schlagen Sie vor, elektrische Energie und Signale zu einer Reihe von Aktuatoren zu bringen, die sich wild auf dem Rotorkopf drehen?
Welches Problem versuchen Sie zu lösen?
Beachten Sie, dass Ihre Prämisse "sicherlich viel Reibung verursacht" falsch ist . Dies ist nur eine "rotierende" Variante einer Nockenwelle, die Sie in jedem Auto finden können. es ist in der Tat ein äußerst effizienter Weg, um eine bestimmte Bewegung vorzuschreiben. Denn zwischen allen Bauteilen befindet sich ein mikroskopisch kleiner Ölfilm, der die Reibung auf nahezu Null reduziert. Außerdem brauchen Ihre Stellantriebe nicht auch Lager?
@ Simon Reibung und / oder Verschleiß der komplexen Nabenverbindungen, die die Blattneigung steuern. Es ist vielleicht kein großes Problem, aber wenn es reduzierbar ist, warum nicht? Das war zumindest die Frage. „Warum nicht“ scheint mittlerweile beantwortet zu sein.
@sanchises Ich nehme Sätze wie "reduziert die Reibung auf fast nichts" mit einem Körnchen Salz. Ich bin mir sicher, dass sich zwischen allen beweglichen Teilen Schmiermittel befindet, aber wenn Sie keine Quelle haben, die besagt, dass es fast keine Reibung gibt, wenn die Blätter während der hohen Drehzahlen des Hubschrauberflugs auf und ab schlagen, kann ich es nicht glauben. Und natürlich brauchen meine Aktuatoren Lager. Meine Idee wäre ein bewegliches Teil pro Blatt plus Lager, im Gegensatz dazu kann ich nicht einmal die beweglichen Teile pro herkömmlichem Blatt zählen, nicht zuletzt die Taumelscheibe und die Steuerstangen.
Ich habe absolut keine Ahnung, wie viel Energie durch Reibung in diesen Teilen verloren geht, aber ich bin ebenso absolut davon überzeugt, dass es sich um einen Rundungsfehler handelt, wenn er in die Energie eingerechnet wird, die durch den Luftwiderstand im System und die Reibung in Motor und Getriebe verloren geht.
@Simon Ohne Quelle wäre ich mir dessen auch nicht so sicher. Reibung/Widerstand an einem Ende ist am anderen Ende des Motors zu spüren, da sie sich alle gegenseitig bewegen. Es ist schwierig, die Reibung hier von der Reibung dort zu trennen, wenn der Widerstand an einem Ende erfordert, dass der gesamte Motor jeden Gang stärker drückt (so dass jeder Gang auch mehr Reibung bekommt), nur um den Widerstand am Ende zu überwinden. Auch hier müssen die Blätter 2x pro Umdrehung schlagen, und die Rotoren haben ziemlich hohe Drehzahlen. Das alles mit einer Taumelscheibe zu tun, die Steuerstangen auf und ab "stößt", scheint mir ziemlich reibungsintensiv zu sein.
@ DrZ214 Sie würden dann auch denken, dass Kolbenmotoren schrecklich ineffizient sind, da sie auf und ab stoßen müssen. Und übrigens, dass Züge beim Durchfahren einer Kurve knirschend zum Stehen kommen müssen. Tatsache ist, dass es eigentlich kein Problem ist, die Richtung zu ändern – egal, ob es sich um einen 10-Tonnen-Zug handelt, der durch eine Kurve fährt, oder um ein auf und ab flatterndes Rotorblatt. Wenn Sie einem Maschinenbau-Masterstudenten nicht glauben, würde ich raten, bei Mechanical Engineering SE zu fragen, warum Nockenwellen nicht so schlecht sind, wie Sie denken.
Ich möchte nur darauf hinweisen, dass die meisten Windkraftanlagen auf diese Weise funktionieren - Elektromotoren an der Wurzel jedes Blattes sorgen für die Steigung. Obwohl sie in der Lage sind, die Blätter unabhängig voneinander zu steuern, stellen sie im Allgemeinen alle Blätter gemeinsam ein, und selbst dann sind diese Motoren ein erhebliches Wartungsproblem.
"...bedeutendes Wartungsproblem." Ohne wirklichen Hintergrund zu den Details war dies das unmittelbare, was mir in den Sinn kam, sobald ich die Titelfrage las. Das gepaart mit Sicherheit/Zuverlässigkeit.

Antworten (7)

Wie würden Sie mit diesen Motoren kommunizieren (und sie mit Strom versorgen)?

Der Hauptrotor dreht sich ständig - Drähte funktionieren nicht, sie würden sich um die Welle wickeln und zerfetzt werden. Ein Schleifring und Bürsten ( wie sie in einigen elektrisch betätigten Propellern verwendet werden ) würden funktionieren, würden sich aber auch schnell abnutzen und häufige Wartung erfordern, da der Verlust der Kontrolle über die Blattsteigung des Hauptrotors eines Hubschraubers eine viel ernstere Situation ist als der Verlust der Kontrolle über einen festen Rotor Propellersteigung eines Flügelflugzeugs (ich glaube, das erfasst die Konsequenzen ziemlich gut ).
Da das Gleichgewicht der Rotorgeschwindigkeit kritisch ist, müssten alle Motoren, Bürsten usw. um die Rotornabe herum ausbalanciert werden (entweder durch Duplizieren der Ausrüstung, die auch Redundanz bietet, oder durch Hinzufügen von Dummy-Gewichten) - falsch verstehen und das Der Rotor beginnt zu vibrieren und kann sich lösen.

Der Motor müsste sich auch ständig bewegen : Die Taumelscheibe passt die Blattneigung über die volle 360-Grad-Drehung an und ändert die Neigung jedes Rotorblatts sanft, während sie sich drehen. Dies zu duplizieren würde erfordern, dass der/die Motor(en) ständige Anpassungen vornehmen, während sich der Rotor dreht, sich sehr schnell bewegt und umkehrt). Das erforderliche Maß an Präzision und die beteiligten Kräfte würden wahrscheinlich Schrittmotoren mit hohem Drehmoment erfordern, und es wäre ein computergestütztes Steuersystem irgendeiner Art erforderlich, um sie anzutreiben und die erforderlichen Einstellungen der Blattneigung bei "Rotorgeschwindigkeit" vorzunehmen.

Bisher hat die motorisierte Lösung mindestens einen Motor, ein Schleifring- und Bürstensystem zur Kommunikation mit ihm und einen Fly-by-Wire-Computer hinzugefügt, um die Flugsteuerungspositionen zu lesen und die Blattneigung durch 360-Grad-Drehung (at unabhängig von der Drehzahl des Rotors).
Das ist bereits eine Menge Komplexität und eine wesentlich erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit gegenüber der (relativ) einfachen mechanischen Lösung einer Taumelscheibe, und ich mache mir nicht einmal die Mühe, an Ausfallmodi zu denken (tatsächliche Ingenieure, die diese Dinge entwerfen, sind es viel paranoider und könnte sich wahrscheinlich alle möglichen Ausfallszenarien vorstellen, die schließlich dazu führen, dass ein Hubschrauber zu Boden stürzt).

Ich hätte lieber eine mechanische Verbindung, die in Millionen von Flugstunden entwickelt, getestet und erprobt wurde, damit das eine das andere antreibt, als ein Geflecht aus Kabeln, Computern und Motoren. +1
Zusätzlich zu den oben erwähnten Problemen würde der Effekt, sich bei jeder Umdrehung des Rotors ständig mit hoher Geschwindigkeit hin und her bewegen zu müssen, bedeuten, dass der komplexe und teurere Motor genauso schnell, wenn nicht sogar schneller verschleißen würde als die weniger teuren mechanischen Teile . Die Richtungsumkehr ist bei Elektromotoren besonders schwierig, da die aktive Spule länger mit Strom versorgt werden muss, wodurch zusätzliche Wärme an der Spule und der zugehörigen Bürste entsteht. Und die Motoren müssten sich bei jeder Umdrehung des Motors zweimal umkehren.
Ich bin mir nicht sicher, worauf das erste Video "die Konsequenzen ziemlich gut einfängt" hinweisen sollte ... es scheint eine Science-Fiction-Show zu sein, an der kein Hubschrauber beteiligt ist.
@Michael Hören Sie sich den Dialog an. ("Oh Gott, oh Gott, wir werden alle sterben.")
How would you communicate with (and power) these motors?Das ist ein toller Punkt, an den ich nie gedacht habe. Und hey, bringen Sie keine großartige Show wie Firefly ins Spiel :-)

Denn es wäre im Vergleich zum jetzigen System zu kompliziert (und störanfällig) und würde keine großen Vorteile bieten.

Erstens ist das Prinzip bei aller Komplexität der oberen Steuerung des Hubschraubers ziemlich einfach: Richten Sie die Rotorebene mit der (rotierenden) Taumelscheibe aus und neigen (oder heben) Sie sie je nach Bedarf.

Obere Bedienelemente des Hubschraubers

Quelle: helistart.com

Dieses System wird in fast allen Helikoptern eingesetzt, hat sich über Millionen von Flugstunden unter den unterschiedlichsten Bedingungen bewährt und sich über einen weiten Bereich von Helikoptergewichten bewährt.

Um es zu ersetzen, sollte das Elektromotorsystem die folgenden Eigenschaften aufweisen.

  • Der Elektromotor sollte, falls er verwendet wird, sehr robust sein und eine extrem niedrige Ausfallrate aufweisen, da dies (Ausfall eines einzigen) die Flugsicherheit gefährden würde. Außerdem sollte es in der Lage sein, signifikante Drehmomentänderungen schnell zu liefern.
  • Die Stromversorgung des Motors wäre kritisch und das einzige, was mir einfallen würde, ist das Schleifringsystem. Dies würde eine häufige Inspektion erfordern, da die Stromversorgung (und Signalübertragung) für den Betrieb absolut kritisch ist. Die erforderliche Stromversorgung würde das elektrische System des Hubschraubers schwerer und komplizierter machen (aufgrund von Redundanz).
  • Für dieses System müssen neue Steueralgorithmen und ein Flugcomputer (ein Fly-by-Wire-System) entwickelt werden, da es mit den vorhandenen vollständig inkompatibel ist und es keine Möglichkeit gibt, die Steuereingaben des Piloten direkt an die Rotorblätter zu übertragen ist derzeit erledigt. Ich bin mir nicht sicher, ob irgendjemand ein kompliziertes System entwickeln wird (es muss an jedem Punkt der Rotordrehung betriebsbereit sein, da sich die Tonhöhe ständig ändert), um ein System zu ersetzen, das gut funktioniert hat.
  • Die Bauteile sollten über alle Ballen ausbalanciert (dh gewichtsmäßig ausgeglichen) sein, da es sonst zu Vibrationen kommt.

  • Der Rotor müsste sowieso irgendwann angelenkt werden. Dann stellt sich die Frage, wie man die Drehbewegung von der Nabenseite auf die Blattseite überträgt. Dies kann entweder durch erfolgen

    • Pitchlink, der praktisch gleich einem mechanischen Gestänge ist, bzw
    • Drehmomentübertragung durch eine rotierende Welle.

In jedem Fall sollte das System in der Lage sein, sich sowohl in Aufwärts-Abwärts-Richtung (aufgrund des Blattschlagens) als auch in Vorwärts-Rückwärts-Richtung (aufgrund der Blattvorlauf-Nachlaufbewegung) zu biegen.

Ein konkreter Einsatz von Elektromotoren zur Pitchregelung ist die aktive Schwingungsregelung, bei der einzelne Rotorblätter mit piezoelektrischen Aktuatoren zur Schwingungsregelung angesteuert werden.

Die von Ihnen beschriebene Rotorblattsteuerung würde Steuerkräfte erfordern, die um Größenordnungen über denen der verwendeten individuellen Blattsteuerung liegen, und würde ein völlig neues System erfordern. Selbst in diesem Fall (wo der Strombedarf gering ist), stellt die University of Southampton fest:

Die Abhängigkeit der aktiven Steuerung von einer externen Energieversorgung kann ihre praktischen Anwendungen einschränken, insbesondere in feindlichen Umgebungen, wo Energie knapp oder unzuverlässig ist oder wo es unpraktisch ist, eine Stromversorgung zu leiten.

Die Verwendung von Elektromotoren würde also die Kosten, das Gewicht und die Komplexität eines bereits funktionierenden Systems erhöhen, was in einem (kritischen) Flugzeugsystem keine gute Idee ist.

Während Ihr Entwurf lehrreich ist, scheint die Aussage, dass ein neues Pitch-Steuersystem Steuerkräfte erfordern würde, die "Größenordnungen" über dem derzeitigen System liegen ... einfach falsch. Was auch immer die enormen Steuerkräfte dem Schlagen der Blätter widerstehen, werden bereits von der Taumelscheibe und den Verbindungen, die wir heute haben, überwunden. Elektromotoren müssten den gleichen Widerstand überwinden, bei reduzierter Reibung vielleicht sogar etwas weniger. Wenn also kein riesiger Hebelarm in den Steuerstangen versteckt ist, erfordert das zweimalige Schlagen der Blätter pro Umdrehung die gleiche (große) Kraft, egal ob mechanisch oder elektrisch.
@ DrZ214 Ich denke, er meinte, dass die Kräfte um Größenordnungen über denen des von ihm erwähnten Vibrationskontrollsystems liegen, nicht der aktuellen Blattneigungskontrollsysteme.
@ DrZ214 reirab ist richtig. Ich verglich die erforderlichen Steuerkräfte für eine vollständige Kontrolle der H/K mit denen, die für eine aktive Vibrationskontrolle erforderlich sind
@aeroalias okay, ich werde diese Kommentare hier hinterlassen, falls jemand anderes die gleichen Gedanken hatte.

Ich suchte ein wenig in meiner Datenbank der Universitätsbibliothek und fand eine Übersichtsarbeit. Ich bin mir nicht sicher, ob Sie darauf zugreifen können, ohne zu bezahlen.

Aktive Rotorsteuerung für Hubschrauber: individuelle Blattsteuerung und taumelscheibenlose Rotordesigns von Ch. Keßler. Link: http://dx.doi.org/10.1007/s13272-011-0001-0

Dort habe ich drei Quellen extrahiert, die für Ihre Frage relevant sind:

  1. Kretz, M.: Forschung zur multizyklischen und aktiven Steuerung von Drehflügeln. Vertica 1 (2), 95–105 (1976)
  2. Guinn, KF: Individuelle Blattsteuerung unabhängig von einer Taumelscheibe. J. AHS 27(3), 25–31 (1982)
  3. Arnold, UTP, Fürst, D., Neuheuser, T., Bartels, R.: Entwicklung einer integrierten elektrischen taumelscheibenlosen Primär- und Einzelblattsteuerung. In: 32. ERF, Maastricht, Niederlande, 12.–14. September 2006

Wenn Sie Glück haben, finden Sie einen Weg, auf diese Papiere zuzugreifen - meine Universität schien jedoch keine Abonnements für die entsprechenden Zeitschriften zu haben (jedenfalls waren sie nicht in der Datenbank).

In all diesen Arbeiten war die Hauptmotivation die Reduzierung von Schwingungen, die durch aeroelastische Effekte verursacht werden. Das bedeutet, dass die Wechselwirkung zwischen Blattelastizität und Luftstrom unerwünschte Schwingungen verursacht, die nicht durch eine Taumelscheibe gelöst werden können, da eine Taumelscheibe nur Frequenzen mit der Anzahl der Blätter multipliziert mit der Drehzahl auslösen kann. Reibung durch die Taumelscheibenkonfiguration ist von untergeordneter Bedeutung. Eine Taumelscheibe ist im Allgemeinen nur ein Satz Kugellager, die die schöne Eigenschaft haben, dass die Kräfte auf sie immer im rechten Winkel wirken, dh eine Zentripetalkraft, die keine Energieverluste verursacht. Der einzige Energieverlust ist auf die Rollreibung zurückzuführen, die für richtig ausgelegte Lager extrem gering ist (ich habe Reibungskoeffizienten von 0,005 in einem Artikel über Schmiermittel gefunden). Alles in allem sehr gering im Vergleich zu der enormen Kraft, die erforderlich ist, um einen Hubschrauber hochzuheben.

Beachten Sie, dass elektronische Stellantriebe nicht in allen Situationen besonders effizient sind. (Der folgende Teil wurde überarbeitet, um einige Verwirrung zu beseitigen:) Stellen Sie sich vor, Sie heben eine schwere Kiste von einem hohen Regal. Auch wenn man streng genommen Negativarbeit an der Kiste leistet, fühlt man sich hinterher trotzdem müde, denn sowohl für menschliche Muskeln als auch für (einfache) elektrische Aktuatoren kostet es Energie, eine Kraft aufzubringen. Mit anderen Worten, ein Elektromotor muss auch die negative Arbeit an einem System leisten, es sei denn, es sind Energierückgewinnungssysteme integriert. Dies wurde tatsächlich in einem Papier vorgeschlagen, um Überhitzungsprobleme zu überwinden. Außerdem wird für eine konstante Kraft (keine Arbeit) in einem elektronischen Aktuator noch ein konstanter Stromfluss benötigt.

Vielleicht zitiere ich am besten Kessler in seinem Fazit (gekürzt):

Eine individuelle Blattsteuerung kann viele typische Helikopterprobleme lindern:

• Reduzierung der Kabinenvibration um 80 % oder sogar mehr,

• Komponentenlasten und benötigte Leistung reduzieren, [...]

Das ist die gute Nachricht. Und jetzt das Schlechte: Rund 58 Jahre Forschung und Entwicklung an HHC und IBC sind vergangen. Und kein Hubschrauber ist mit einem solchen System ausgestattet. [...] Aber selbst für Kunden könnte es schwierig sein, einen Vorteil von IBC und eine Amortisation zu sehen. [...] Ein IBC-System würde sicherlich den Kaufpreis erhöhen.[...] Auf der anderen Seite werden die Konstruktionen immer komplexer, die taumelscheibenlosen Konzepte sind das Ende dieser Komplexität. Ob das noch sinnvoll ist, ist zu hinterfragen. Der Rat wäre: „Mache einen Schritt nach dem anderen; versuche nicht, zwei gleichzeitig zu machen.“

Ich habe positiv gestimmt, sobald ich all diese Referenzen gesehen habe, obwohl ich nicht darauf zugreifen konnte, weil Sie der Erste sind, der etwas in diesem Thread zitiert. Außerdem haben Sie mir die Taumelscheibe und ihre Rollreibung erklärt, aber jetzt würde ich gerne mehr darüber wissen, woher diese aeroelastischen Vibrationen kommen. Trotzdem ist Ihre Analogie über 2 Möglichkeiten, ein Auto zu bremsen, falsch. Ein 1.000 kg schweres Auto, das sich mit 30 m/s (67 mph) bewegt, hat eine kinetische Energie von 450 kJ. Es wird 450 kJ Energie benötigen, um es zu stoppen. Es spielt keine Rolle, ob es sich um eine normale Autobremse handelt, die kinetische Energie in enorme Hitze auf die Bremsbeläge umwandelt ...
...oder ein regeneratives System, das kinetische Energie in einen elektrischen Generator und in Batterien "absorbiert". Beide Wege benötigen 450 kJ Leistung. Ein Weg mag einfacher und ausfallsicherer sein und vielleicht sogar weniger Startenergie haben, wenn wir diesen Begriff verwenden können, aber in Bezug auf Energie hat keiner von beiden "Energiebedarf: fast nichts". Beide müssen die gleiche Leistung an negativer Arbeit leisten, um das Auto anzuhalten.
@ DrZ214 In einem bremsenden Auto geht der Großteil seiner kinetischen Energie während der Reifenreibung auf der Straße in Abwärme über , die Bremsbeläge leisten im physikalischen Sinne des Wortes nur sehr begrenzte Arbeit.
@Peteris Das ist das erste, was ich davon gehört habe. Hast du eine Quelle oder weiterführenden Link? Es fällt mir schwer zu sehen, wie die Bremsbeläge überhitzen können, während sich die Gummiräder nicht allzu sehr abzunutzen scheinen. Ich könnte mich irren, aber wenn das stimmt, was Sie gesagt haben, scheint es, als würde der gesamte Gummi verdampfen, bevor die Bremsbeläge zu leiden beginnen.
@ DrZ214 Beim herkömmlichen (Nicht-ABS-) Hartbremsen fixieren die Bremsbeläge das Rad, sodass es sich nicht dreht, und Sie würden mit dem entfernten Gummi Bremsspuren auf der Straße sehen. Beim harten Bremsen mit ABS würde es viele separate Intervalle des harten Bremsens mit Bremsspuren geben, die mit dem Lösen der Bremsen verschachtelt sind, sodass das Rad wieder am Asphalt haftet und die Reibung erhöht. Während dieser Zeiten des harten Bremsens „verrichten“ die Bremsbeläge „keine Arbeit“ und erhalten ebenso wenig Wärme wie die Felgen oder die Autoachse. Natürlich funktionieren die Bremsbeläge bei längerem langsamen Bremsen (dh beim Bergabfahren) und werden überhitzt.
@Peteris Zwei Dinge: Ihr Kommentar ist stark off-topic und bis auf den Fall eines vollständigen Blockierens der Räder völlig falsch. Ich werde eine leichte Bearbeitung vornehmen, um einen klareren Punkt zu machen.
Ich weiß die Mühe zu schätzen, aber ich komme immer noch nicht mit Ihrer Analogie in Verbindung. Natürlich fühlt man sich trotzdem müde, und natürlich kostet es Kraft, Kraft aufzubringen. Ich weiß, dass Elektromotoren wirklich hart arbeiten müssen, um jedes Blatt 2x pro Umdrehung zu schlagen, aber aus dem gleichen Grund muss auch die Taumelscheibe die gleiche Arbeit leisten. Ob mechanisch oder elektrisch, es muss die gleiche Arbeit zum Schlagen der Schaufeln verrichtet werden. Für mich scheinen die Energiekosten also nicht das Problem zu sein, da beide Systeme die Blätter schlagen müssen. Ich verstehe jedoch, dass meine Idee eine aktive Kontrolle oder aktive Sicherheit im Gegensatz zu einer passiven Sicherheit wäre ...
... und ich habe gerade festgestellt, dass während der automatischen Rotation das Blattschlagen immer noch andauert und die Nabe dadurch nicht festsitzt - also ist die Reibung von der Taumelscheibe und den zugehörigen Verbindungen vielleicht nicht so schlimm, wie es scheint.
@DrZ214 - Wenn Sie sagen, dass das Flügelschlagen immer noch andauert, meinen Sie damit, dass das Nicken immer noch andauert. Blattschlagen ist die Auf- und Abbewegung des Blattes aufgrund von aerodynamischen Kräften, Trägheit und gyroskopischer Präzession. Bei einer Gelenkblattnabe wird diese Bewegung am Kegelscharnier wie auf dem Bild in Ihrer Frage realisiert. Auch bei elektrischer Pitchregelung müssten Flattern, Wippen, Vor- und Nacheilen berücksichtigt werden. Die Anstellsteuerung müsste jedoch mit über 2000 Zyklen pro Minute gegen die Rotationsträgheit der Blätter arbeiten.
Eine großartige Quelle für Referenzmaterial ist faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/…

Die Entwicklung ist im Gange, nur eine Frage der Zeit:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Quelle: Helikopter sind leiser (Übersetzung von Google)

Hallo Steffen, willkommen bei Aviation SE! Ihre Antwort ist ein interessanter Beitrag für alle, die dem Link folgen, läuft aber Gefahr, entfernt zu werden, da wir Antworten bevorzugen, die mehr als nur Links enthalten. Bitte denken Sie daran, das Wesentliche der verlinkten Seite in die Antwort zu schreiben (Sie können den Link verlassen), damit die Antwort auch dann von Wert ist, wenn die verlinkte Seite offline geschaltet wird.
Das ist ein wirklich toller Fund, bitte nicht entfernen!
Okay, sorry für die kurze Antwort. Tatsächlich arbeitet die ZF Luftfahrttechnik GmbH aus Deutschland (einige der oben zitierten Veröffentlichungen stammen von ZF, zB Kessler und Arnold) seit mehreren Jahren an der Entwicklung einer taumelscheibenlosen elektrischen Einzelblattsteuerung. Soweit ich weiß, waren sie die erste Firma, die an solchen Aktuatoren gearbeitet hat. Dennoch gibt es ähnliche Forschungen in den USA und China.

Die größte Vereinfachung und Gewichtseinsparung wäre, die gesamten mechanischen Kollektiv- und Pitch-Mechanismen vollständig zu eliminieren und elektrisch aktivierte Steuerungen zu verwenden, um selbsterregende Steuerklappen an der Hinterkante der Blätter zu bewegen, um die erforderlichen Änderungen der Blattneigung in der Art des Kaman K- anzutreiben. Max Intermesher - ein sehr erfolgreicher Helio mit langjähriger bewährter Leistung.

Hallo John, willkommen bei Aviation.SE. Leider scheint Ihre Antwort die Frage nicht direkt anzusprechen, sondern die Diskussion zu fördern. Dies wird hier nicht gut in Betracht gezogen, da dies kein Forum, sondern eine Q&A-Site ist. Sie können aber gerne bleiben, und sobald Sie ein wenig mehr Erfahrung damit haben, wie die Dinge hier funktionieren (und "Reputation"), können Sie sich uns im Chat anschließen, wo Diskussionen wie diese mehr als willkommen sind .
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Obwohl ich anderen zustimme, dass die Qualität dieses Beitrags verbessert werden muss, habe ich dafür gestimmt, diesen nicht zu löschen, da ich denke, dass diese Antwort einen gewissen Wert hat.
@PeterKämpf Ich habe 2 Begriffe bemerkt, ohne sie zu erklären: "Kaman K-Max-Verzahnung" und "selbsttätige Steuerklappen an der Hinterkante der Blätter, um die erforderliche Blattsteigung anzutreiben". Letzteres klingt für mich zweifelhaft. Klingt wie eine Steuerfläche, die die Tonhöhe ändert, um die Tonhöhe des Blattes selbst zu ändern. Für mich klingt das entweder unmöglich oder physikalisch sehr sehr ineffizient. Wenn Sie bereits ein elektrisches Servo haben, um die Neigung einer Klappe zu ändern, warum ändern Sie nicht einfach die gesamte Blattneigung auf diese Weise anstelle einer Klappe am Blatt.
@DrZ214: Der selbstverstärkende Teil klingt etwas dubios, aber der Rest ist Standard. Durch Auslenken der Steuerlasche wird die Klinge in den richtigen Anstellwinkel gedreht. Hubschrauberblätter sind überraschend schlaff. Aber in einem sind wir uns alle einig: Die Antwort braucht mehr Fleisch.

Für IFR zugelassene Hubschrauber müssen die Anforderungen von 14 CFR Part 27 Anhang B erfüllen , die eine bestimmte statische und dynamische Stabilität vorschreiben, die nur durch die Verwendung elektrischer Systeme zur Steuerung des Rotorsystems erreicht werden kann.

Es gibt eine Reihe verschiedener Arten von Systemen, die verwendet werden, um diese Zertifizierung zu erreichen, und alle verwenden entweder elektrische oder elektrohydraulische Aktuatoren, um Stabilität zu erreichen.

Ich bin ein Flugzeug geflogen, das eine elektrische Steigungsänderung ohne Reibteile hatte, dh es ändert sich durch elektrische Induktion. Viel zu langsam und zu komplex. Bei weitem nicht schnell genug für den Einsatz in einem Helikopter.

Manchmal gibt es eine besondere Kunst und Schönheit einfacher direkter oder hydraulisch verstärkter Verbindungen. Vor allem, wenn alles über eine Drehkupplung geschickt werden musste.

Warum in Hubschraubern nicht Elektromotoren haben, die die Blattneigung steuern?
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