Welchen Einfluss hat kaltes Wetter auf die Hubschrauberleistung?

Kaltes Wetter beeinträchtigt definitiv die Leistung von Hubschraubern (wie bei allen Flugzeugen), da es die Dichte der Luft beeinflusst, durch die sie sich bewegen.

Ich werde Vereisung ignorieren, also nehmen wir trockene Luft an.

Die Auftriebsgleichung lautet:

• $L$= Heben
  • $\rho$= Dichte der Luft.
  • $V$= Geschwindigkeit des Flügels (Rotors)
  • $S$= die Flügelfläche des Rotors
  • $C_L$= Auftriebsbeiwert , der durch Rotortyp und Anstellwinkel bestimmt wird.

Wie Sie sehen, ist der Auftrieb proportional zur Dichte der Luft, und da die Dichte in jeder Höhe umgekehrt proportional zur Temperatur ist, ist die Luft umso dichter, je kälter sie ist. Also, für einen gegebenen Rotor, der sich mit einer gegebenen Geschwindigkeit in einer gegebenen Höhe dreht, je kälter die Luft ist, desto mehr Auftrieb wird erzeugt.

Motoren arbeiten auch effizienter, wenn die Luft kälter ist, da die Dichte höher ist und die in den Motor eingeführte Ladung von Luft/Kraftstoff größer ist. ( Weitere Informationen finden Sie hier.
Dies gilt natürlich nicht für Ihren RCH, abgesehen von einigen Auswirkungen auf die Effizienz der Batterien und Motoren (die bei niedrigeren Temperaturen möglicherweise schlechter funktionieren).

Generell gilt: Je kälter es ist, desto höher ist die Leistung. Bei den meisten Hubschraubern ist der Leistungsunterschied an einem kalten, trockenen Wintertag sehr deutlich und viel besser als an einem feuchten, heißen Sommertag.

Es lohnt sich auch, die Eigenschaften der Luft zu verstehen. Je kälter die Luft ist, desto niedriger ist der Taupunkt und desto weniger Feuchtigkeit kann sie enthalten. Auch Feuchtigkeit in der Luft senkt die Leistung.

Die Probleme, auf die Sie mit Ihrem RC-Modell gestoßen sind, sind keine Probleme mit Hubschraubern im Allgemeinen.

Kälteres Wetter macht Sie nicht anfälliger für den Wirbelringzustand (abgesehen von einigen geringfügigen Nebenwirkungen): Sie würden immer noch nur in den Wirbel sinken, wenn Sie den Hubschrauber nicht richtig steuern. (Beachten Sie, dass Sie bei gestoppten Rotoren nicht in den Wirbelringzustand wechseln können, da sie keinen Wirbel erzeugen. Beachten Sie auch, dass bei einem echten Hubschrauber die Rotoren, wenn sie jemals stoppen, nicht wieder starten, egal was Sie tun.)

Übrigens, ich bin pedantisch, aber Hubschrauber haben keine Propeller. Technisch gesehen sind sie dasselbe, aber einen Hubschrauberpiloten nach dem Propeller zu fragen, nervt sie, auch wenn sie es nicht zeigen. Es ist genauso schlimm, einen Helikopter als „Hubschrauber“ zu bezeichnen. Nur Arnie und Chuck dürfen Helikopter „Hubschrauber“ nennen. Und das nur, weil Helikopterpiloten generell schmächtig sind und von Arnie oder Chuck niedergetrampelt würden, wenn sie sich streiten.

Erstens glaube ich nicht, dass kaltes Wetter etwas mit dem Stoppen des Rotors zu tun hatte. Wahrscheinlich eine Fehlfunktion.

Helikopter sind jedoch während des Flugs bei kalten Bedingungen mit einer Reihe von Problemen konfrontiert

• Eisansammlung in den Vorderkanten – Nur sehr wenige Hubschrauber verfügen über Anti-Icing-Systeme für die Vorderkante und sind für das Fliegen unter kalten Bedingungen (z. B. Nordsee) zertifiziert.

• Die Möglichkeit des Beschlagens in der Windschutzscheibe.

• Whiteout-Bedingungen, normalerweise beim Starten und Landen.

• Eis-/Schneeaufnahme in Motoren.

• Vereisung und Verstopfung von Kraftstoffleitungen etc.

Die meisten davon haben mit Vereisung zu tun und nicht mit Kälte als solche. Da Lift direkt proportional zur Dichte ist (L$\propto$ $\rho$), Hubschrauber haben bei kaltem Wetter eine bessere Leistung (da die Luftdichte höher ist) und Rotoren erzeugen mehr Auftrieb. Die Motorleistung wird normalerweise auch erhöht. Unter heißen Bedingungen wird die Produktion von Helikoptern kritisch beeinträchtigt.

Ich füge dies hinzu, da die Frage bereinigt und ein wenig geändert wurde (Auswirkung der Temperatur auf die Hubschrauberleistung).

Die Temperatur beeinflusst die Leistung des Helikopters, da die Dichte mit der Temperatur variiert. Die Leistung des Hubschraubers hängt von drei atmosphärischen Hauptparametern ab (unter der Annahme, dass alle anderen Hubschrauberparameter gleich sind):

• Dichtehöhe (Luftdichte)

• Bruttogewicht

• Windgeschwindigkeit (beim Start, Schweben und Landen)

Der von den Hubschrauberblättern erzeugte Auftrieb ist gegeben durch:

$L \ = \ \frac{1}{2} C_{L} \rho V^{2} S$

Jetzt, in Hubschraubern,$S$, der Klingenbereich,$V$, aufgrund der Rotordrehzahl sind fest. Da also die Dichte (aufgrund der Höhe oder des Wetters) variiert, ändert sich der Auftriebskoeffizient$C_{L}$muss durch Variieren des Anstellwinkels der Klinge angepasst werden.

Wenn die Dichte abnimmt (aufgrund heißerer Temperatur oder größerer Höhe), nimmt der erforderliche Anstellwinkel (zur Erzeugung des gleichen Auftriebs) zu. Der maximale Winkel wird jedoch durch den Blattabrisswinkel begrenzt. Das Nettoergebnis ist, dass die Fähigkeit des Hubschraubers, in einer bestimmten Höhe (oder einem bestimmten Gewicht) zu schweben (oder zu fliegen), aufgrund von Temperaturänderungen verringert wird.

Das folgende Bild zeigt das Hover-Diagramm für CH-47D. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass die Schwebeleistung deutlich verbessert wird , wenn die Temperaturen sinken, zumindest bis 0$^{\circ}$

Quelle: globalsecurity.org

Neben den aerodynamischen Aspekten bei kalten Temperaturen gibt es einen weiteren Aspekt, der die Thermodynamik des Motors betrifft. Leistung und Wirksamkeit sind umso besser, je kälter die Luft ist.

Bei Ihrem RC-Modell ist jedoch möglicherweise der Abstand zwischen einigen beweglichen Komponenten zu gering, sodass sie scheuern, wenn sich das Material bei höheren Temperaturen ausdehnt.