Was sind die Symptome des Wirbelringzustands?

Der Zustand des Wirbelrings ist durch schnelles Absinken und reduzierte Wirksamkeit von Steuereingaben gekennzeichnet. Zu Beginn ist es durch erhöhte Vibrationen und Stöße der Flugzeugzelle mit unkontrollierten Änderungen der Hubschrauberlage gekennzeichnet. Außerdem ist jede Erhöhung des Kollektivs ineffektiv und kontraproduktiv.

Von skybrary.aero :

• Anfängliche Wirbelringbedingungen sind typischerweise:

  • erhöhte Vibration und Buffet,

  • das Einsetzen kleiner Amplituden-"Zuckungen" in der Tonhöhe und Anzeichen von Längs-, Quer- und Richtungsinstabilität.

• Etablierte Wirbelringbedingungen sind gekennzeichnet durch:

  • ein sehr schneller Anstieg der Sinkgeschwindigkeit auf und über 3000 fpm,

  • reduzierte Wirksamkeit zyklischer Eingaben in Roll oder Nick

  • Die Anwendung von kollektivem Pitch kann die Sinkgeschwindigkeit nicht aufhalten und erhöht sie normalerweise.

Aus dem FAA Helicopter Flying Handbook – Helicopter Emergencys and Hazards :

Ein voll entwickelter Wirbelringzustand ist durch einen instabilen Zustand gekennzeichnet, in dem der Hubschrauber unbefohlene Nick- und Rolloszillationen erfährt, wenig oder keine kollektive Autorität hat und eine Sinkgeschwindigkeit erreicht, die sich 6.000 Fuß pro Minute (fpm) nähern kann, wenn er sich entwickeln darf.

Die beste Maßnahme gegen den Zustand des Wirbelrings ist ganz einfach - vorwärts gehen, dh die Fluggeschwindigkeit erhöhen. Grundsätzlich treten Sie in den Vorwärtsflug ein, damit die Sinkgeschwindigkeit der induzierten Strömung nicht entgegenwirkt. Sie benötigen einen „ungestörten“ Luftstrom über der Rotorscheibe. Die Leistung muss nach Erreichen einer ausreichenden Fluggeschwindigkeit angelegt werden. Von skybrary:

• Anfangsphase ... Behalten Sie die kollektive Position unverändert bei und wenden Sie den Vorwärtszyklus an, um eine beschleunigende (Nase nach unten) Fluglage zu erreichen, um die Vorwärtsfluggeschwindigkeit schnell zu erhöhen. Sobald eine stetige Zunahme der Fluggeschwindigkeit angezeigt wird und über 30 KIAS liegt, kann bei Bedarf mehr Leistung aufgebracht werden, ohne zu warten, bis die beste Steiggeschwindigkeit erreicht ist.

  Wenn diese Maßnahme die Situation nicht schnell löst, ist es am besten, den Zustand wie festgestellt zu behandeln und die folgenden Maßnahmen zu ergreifen.

• Etablierter Zustand. Die Bergung kann nur durch Änderung des Luftstroms um den Rotor bewirkt werden und führt unvermeidlich zu einem erheblichen Höhenverlust, der die Bergung aus einem niedrigen Niveau unmöglich macht.

  Es gibt zwei theoretisch mögliche Aktionen: Das Zyklische vorantreiben und das Kollektiv senken. Die Kombination dieser Maßnahmen führt wahrscheinlich zu der schnellsten Erholung mit dem geringsten Höhenverlust.

  Die Anwendung des Vorwärts-Zyklus sollte die Fluggeschwindigkeit erhöhen, aber es kann eine große Eingabe erforderlich sein, die mehrere Sekunden lang gehalten wird, bevor eine signifikante Neigungslage und eine daraus folgende Geschwindigkeitsänderung erreicht wird, was zu einer signifikanten Nase-nach-unten-Lage führt. Das Absenken des Kollektivs, um die Leistung in Richtung Autorotation zu reduzieren, also das Abwürgen einiger der inneren Teile der Blätter, kann ebenfalls effektiv sein, aber die Vorwärtsfluggeschwindigkeit muss erhöht werden, bevor die Leistung während der Wiederherstellung wieder angelegt wird.

Auch Autorotation wurde als Maßnahme zur Überwindung des Wirbelringzustandes vorgeschlagen (z. B. im FAA-Handbuch), kann aber zu weiterem Höhenverlust führen, der berücksichtigt werden muss. Ein weiteres Problem ist, dass es einige Unterschiede zwischen den verschiedenen Hubschraubertypen gibt - im Falle von Kipprotorflugzeugen wie der V-22 besteht die einzige Möglichkeit darin, in den Vorwärtsflug zu gehen.

Der Hauptrotor eines Hubschraubers tritt in den Wirbelringzustand ein, wenn er in seinen eigenen Abwind eintritt. Damit dies geschehen kann, muss es einen Abwind erzeugen, eine Fluggeschwindigkeit haben, die geringer ist als der effektive Translationsauftrieb (ETL), und schneller absinken als sein Abwind.

Der Pilot kann erkennen, dass er sich den Bedingungen für VRS nähert, wenn sich das Flugzeug im Motorflug (nicht in Autorotation) befindet, die Fluggeschwindigkeit niedrig und die Sinkrate hoch ist.

Dies tritt typischerweise bei steilen oder vertikalen Anflügen auf; normale Anflüge mit Rückenwind; oder schwebendes OGE, wenn die Höhe nicht genau kontrolliert wird und sich eine Sinkgeschwindigkeit entwickelt. Dementsprechend muss der Pilot während dieser Manöver auf die Gefahr am aufmerksamsten sein.

Hubschrauberpiloten wird allgemein beigebracht, dass drei „Zutaten“ erforderlich sind, damit der Hauptrotor in VRS eintreten kann:

1. Macht nutzen
2. Fliegen weniger als 30 KIAS UND
3. Abstieg schneller als 300 fpm

Obwohl dies keine harten Zahlen sind (in Wirklichkeit variieren sie je nach Flugzeugdesign, Festplattenladung, Umgebungsbedingungen usw.), sind sie nützliche Warnzeichen, um den Piloten daran zu erinnern, sich vor VRS zu schützen. Wenn ein Pilot mit zwei der Zutaten fliegt, muss er Maßnahmen ergreifen, um die dritte zu vermeiden.

Wenn zB ein schneller Sinkflug, aber keine Autorotation erforderlich ist, muss der Pilot die Fluggeschwindigkeit über ETL halten. Wenn ein langsamer Flug, weniger als ETL, erforderlich ist, muss der Pilot die Höhe und die vertikale Geschwindigkeit genau überwachen, um nicht schneller als der Abwind abzusinken (im Allgemeinen etwa 500-1500 fpm, zunehmend mit dem Bruttogewicht des Flugzeugs). Bei einem schnellen Sinkflug muss der Pilot sicherstellen, dass die Sinkgeschwindigkeit verringert wird, bevor er ETL verliert, während er die Fluggeschwindigkeit verlangsamt.

Verschiedene Hubschrauberdesigns reagieren unterschiedlich auf VRS, aber es gibt gemeinsame Symptome. Wenn der Hauptrotor beginnt, in das VRS einzudringen, vibriert der Hubschrauber im Allgemeinen und beginnt einen nicht befohlenen Sinkflug, und die Steuerung kann ein gewisses Maß an Reaktionsfähigkeit verlieren. Obwohl genügend Motorleistung zur Verfügung steht, verschlimmert eine Erhöhung der Leistung – das Anheben des Kollektivs – den Zustand tatsächlich (daher der Begriff, der von Hubschrauberpiloten in den USA verwendet wird, um zu beschreiben, was passiert, dh Settling With Power). In diesem Stadium bestehen die geeigneten Maßnahmen darin, das Kollektiv abzusenken und in „saubere“ Luft oder ETL zu fliegen, je nachdem, welche Richtung am besten geeignet ist.

Hinweis: Jedes Rotorsystem kann in den Vortex-Ring-Zustand eintreten. Heckrotor-VRS ist eine der Bedingungen, die zu einem Verlust der Heckrotoreffektivität (LTE) führen können. Wenn Sie VRS sagen, wird im Allgemeinen davon ausgegangen, dass Sie MR VRS meinen, aber es könnte nützlich sein, dies zu klären.

VRS setzt einen Helikopter im eigenen Downwash ab. Die Einschwingraten können bis zu 6000 fpm betragen. Um VRS zu entwickeln, müssen Sie alle drei der folgenden Bedingungen erfüllen: 1. Geschwindigkeit < ETL. 2. Vertikalgeschwindigkeit > 300 fpm 3. Einschalten zwischen 20-100 % Wenn eine dieser Bedingungen fehlt, setzt sich KEIN VRS ein.

Die beste Methode zur Wiederherstellung von VRS ist die Vuichard-Wiederherstellung. Dies ist ein Power-ON-Seitenschlupf nach rechts (gegenläufige Rotoren) oder nach links für im Uhrzeigersinn rotierende Rotoren.