Frage:
Wie gehen moderne Hubschrauber mit dem Vortex Ring State um?
Victor Juliet
2015-06-22 13:17:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Laut Wikipedia-Seite:

Um den Hauptrotor eines Hubschraubers können sich Luftwirbel bilden, die einen gefährlichen Zustand verursachen, der als Wirbelringzustand (VRS) oder "Absetzen mit Kraft" bezeichnet wird. In diesem Zustand dreht sich Luft, die sich durch den Rotor nach unten bewegt, nach außen, dann nach oben, nach innen und dann wieder nach unten durch den Rotor. Diese Umwälzung des Flusses kann einen Großteil der Hubkraft aufheben und einen katastrophalen Höhenverlust verursachen. Das Anlegen von mehr Leistung (Erhöhen der kollektiven Steigung) dient dazu, die Abwärtswäsche, durch die der Hauptrotor abfällt, weiter zu beschleunigen, was den Zustand verschärft.

Der Wirbelringzustand wurde ebenfalls als Potenzial aufgeführt Gefahr in der Wikipedia Seite für Hubschrauber. Welche verschiedenen vorbeugenden Maßnahmen werden verwendet, um einen solchen Zustand zu verhindern?

Der Wirbelringzustand und das Absetzen mit Kraft sind zwei verschiedene Dinge. Zum Beispiel kann man sich auch in Höhen mit hoher Dichte oder im OGE-Schweben mit Leistung niederlassen
VRS von den hohen Verbundwänden wird als Ursache für den Hubschrauberabsturz im Betrieb von Bin Laden angegeben (https://en.wikipedia.org/wiki/Death_of_Osama_bin_Laden). Da dies ein hochmoderner US-Militär-Stealth-Hubschrauber war, scheint es wahrscheinlich, dass er VRS-Gegenmaßnahmen ergriffen hätte, falls es welche gegeben hätte.
Fünf antworten:
Simon
2015-06-22 13:25:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hubschrauberfahrer hier.

Mir sind keine technischen Merkmale bekannt, die dies verhindern könnten. Ganz einfach, die Scheibe muss die Luft nach unten beschleunigen, um Auftrieb zu erzeugen. Wenn der Hubschrauber in diese nach unten beschleunigende Luft absinkt, wird er durch die Scheibe recycelt, was zu einem katastrophalen Auftriebsverlust führt.

Die vorbeugenden Maßnahmen sind:

  1. Beachten Sie die Flugbedingungen, unter denen ein Wirbelringzustand auftreten kann.
  2. Fliegen Sie nicht in diese Bedingungen hinein.
  3. Sie können die Symptome des Wirbelringzustands erkennen.
  4. Verstehen Ich bin kein Aerodynamikingenieur, bezweifle aber, dass es eine physikalische Lösung gibt, und übe mich in der richtigen Wiederherstellungstechnik, die meistens in jede Richtung vom Wirbel weg fliegt dazu - und wenn ja, wäre es wahrscheinlich inzwischen implementiert worden.
Ich würde empfehlen, mit einer gewissen Vorwärtsgeschwindigkeit zu landen, entweder durch Wind oder durch Bewegung des Fahrzeugs. Dies funktioniert unter engen Bedingungen möglicherweise nicht, aber dann ist auch der Wirbelring schwächer.
@PeterKämpf Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihren Kommentar verstehe. Wenn Sie aus dem Wirbelring geflogen sind, landen Sie einfach normal. Wenn Sie nicht haben, können Sie nicht wählen, wie Sie landen :)
Ich wollte vorsichtshalber sicherstellen, dass bei der Landung eine horizontale Strömungskomponente vorhanden ist. Sobald Sie sich in einer Mausefalle befinden, ist es schwierig, wieder herauszukommen.
@PeterKämpf ah, ich verstehe, du meinst es vermeiden? Ja, bei meinen häufigsten Typen vermeiden Sie <30 kn bei> 300 fpm.
Und vermeiden Sie Landungen vor dem Wind.
@rbp Der Hubschrauber weiß nicht, dass es gegen den Wind ist, nur der relative Luftstrom ist wichtig. Vermeiden Sie niedrige Luftgeschwindigkeit und hohe ROD bei eingeschaltetem Gerät und Sie gelangen nicht in VRS. Natürlich bedeutet die Gegenwindkomponente eine höhere Bodengeschwindigkeit, aber Ihre Fluggeschwindigkeit ist gleich.
Nein Simon. Das Problem bei einer Landung vor dem Wind ist, dass Sie beim kurzen Finale den transnationalen Auftrieb verlieren.
@rbp Ja, aber solange Sie HOGE-Leistung haben und Ihr ROD minimiert ist, werden Sie immer noch nicht in VRS einsteigen. Wenn ich mit einer Fluggeschwindigkeit von> 30 kn und Rückenwind fliege (und die Probleme mit der zyklischen Autorität nach hinten und dem Wetterhahn ignoriere), kann ich ohne VRS-Risiko landen. Ich muss mir noch viele andere Sorgen machen und ich brauche viel Platz, um zum Stillstand zu kommen, aber gegen den Wind zu sein, ändert nichts an den beginnenden Eintrittsbedingungen für VRS. Das Problem entsteht, weil unerfahrene Piloten das gleiche Sichtbild und die gleiche scheinbare Bodengeschwindigkeit beibehalten, was zu einem höheren ROD und einer niedrigeren Fluggeschwindigkeit führt.
Übrigens, ich sage nicht, dass Gegenwinde in Ordnung sind, sie sind es nicht, sie sind wirklich gefährlich für alle außer den Profis und erfahrenen Leuten. Ich sage nur, egal wo der Wind ist, halte die Fluggeschwindigkeit hoch und ROD unter Kontrolle und du hast gewonnen. ' Ich komme nicht in VRS.
von https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/helicopter_flying_handbook/media/hfh_ch11.pdf Seite 11-10: Die folgende Kombination von Bedingungen kann in jedem Hubschrauber zu einem Wirbelringzustand führen: 1. Ein vertikaler oder nahezu vertikaler Abstieg von mindestens 300 fpm. (Die tatsächliche kritische Rate hängt vom Bruttogewicht, der Drehzahl, der Dichtehöhe und anderen relevanten Faktoren ab.) 2. Das Rotorsystem muss einen Teil der verfügbaren Motorleistung (20–100 Prozent) verbrauchen .3. ** Die horizontale Geschwindigkeit muss langsamer sein als der effektive translatorische Auftrieb. **
Andy
2015-06-22 15:58:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Es gibt einen interessanten Artikel über die Gefahren in wikipedia.

Die in diesem Artikel erwähnte Vermeidungstaktik besteht darin, schnelle Abfahrten bei niedriger Vorwärtsfluggeschwindigkeit zu vermeiden - dies erscheint sinnvoll wo die Rotoren ihrer eigenen Abwaschung ausgesetzt sind.

Und die dort ebenfalls beschriebene bevorzugte Reaktion besteht darin, den Zykliker zu verwenden, um vorwärts zu fliegen und sich in weniger gestörte Luft zu bewegen.

(I. Ich habe gehört, dass eine andere Ursache für den Zustand in engen Räumen zwischen hohen Gebäuden liegt, aber leider konnte ich keine Referenz finden.)

Vorwärtsfliegen ist manchmal richtig, aber es gibt andere Wiederherstellungen, die unter bestimmten Umständen angemessener wären. Im Wesentlichen kann entweder die Rezirkulation gestoppt werden, z. Geben Sie die automatische Drehung ein oder fliegen Sie aus der absteigenden Luft in eine beliebige Richtung.
Schmale / hohe Gebäude, die VRS verursachen: Die hohen Verbundwände verursachten VRS und den Hubschrauberabsturz im US-Betrieb Bin Laden: https://en.wikipedia.org/wiki/Death_of_Osama_bin_Laden
Das ist definitiv die falsche Antwort
tj1000
2018-04-09 14:30:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Späte Antwort, aber ich wollte auf dieses sehr gute Video aufmerksam machen, das den Zustand des Wirbelrings zeigt, indem ein Hubschrauber mit einem Sprühgerät verwendet wird und ein Wassernebel gesprüht wird, um den Luftstrom um die Rotoren zu visualisieren. Gegen 2:28 Uhr im Video wechselt dieser Hubschrauber in den Wirbelringzustand, und Sie können genau sehen, was mit dem Luftstrom über die Rotoren passiert.

Wenn der Hubschrauber mit geringer oder keiner Vorwärtsgeschwindigkeit zu schnell absinkt, rollt sich die Abwaschung herum und unterbricht den Luftstrom oben auf den Rotoren. Das Endergebnis ist fast das gleiche wie das Aufbrechen des Luftstroms über einem Flugzeugflügel, wie bei einem Flugzeug mit unzureichender Vorwärtsgeschwindigkeit und hohem Anstellwinkel ... es tötet den größten Teil des Auftriebs. Im Wesentlichen bleiben die Blätter stehen und der Hubschrauber fällt noch schneller ab.

Das Hochziehen des Kollektivs würde dasselbe tun wie das Zurückziehen eines festgefahrenen Flugzeugs am Steuerknüppel ... es würde nur eine schlechte Situation verschlimmern.

Die Lösung besteht darin, aus dem turbulenten Luftstrom herauszukommen, indem Sie entweder den Hubschrauber nach vorne kippen oder in dem Video, das die Vulchard-Technik demonstriert, zur Seite kippen. Wie Sie im Video sehen können, erholt sich der Hubschrauber ziemlich schnell, und der Nebel zeigt, wie eine Neigung zur Seite einen gleichmäßigen Luftstrom auf den Rotoroberseiten wiederherstellt, der ausreicht, um den zu schnellen Abstieg aufzuhalten.

Oder, wie Simon bemerkt ... die bessere Lösung besteht darin, Ihr Flugzeug zu kennen und nicht zuzulassen, dass es überhaupt in VRS gelangt ... genau wie bei Starrflügelflugzeugen sind Sie gut beraten nicht in einen festgefahrenen Zustand geraten zu lassen.

Koyovis
2019-08-09 08:08:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

enter image description here

Das linke Bild oben von J. Gordon Leishman, Prinzipien der Hubschrauberaerodynamik, zeigt den Wirbelringzustand, in dem der Nachlauf unter dem Rotor wieder aufgenommen wird oben drauf. Eine gefährliche Situation, da das Hinzufügen von Leistung nur zu höheren Wirbelgeschwindigkeiten führen kann.

enter image description here In Abschnitt 5.3 des Leishman-Buches finden Sie eine weitere ausführliche Diskussion des VRS. Eine Quantifizierung wird als induzierter Leistungsverlust in VRS angegeben: Die gemessenen Daten zeigen unter bestimmten Umständen einen Leistungsverlustfaktor von fast 2, und hier liegt eines der Probleme beim Versuch, sich durch Hinzufügen von Leistung zu erholen. Der Motor ist einfach nicht dimensioniert, um mit einem solchen effektiven Leistungsverlust fertig zu werden.

Ein weiteres Problem sind Durchflussschwankungen, die je nach Festplattenbelastung zu Schubschwankungen von bis zu 40% führen:

Das VRS wird von einem extrem instationären (aperiodischen) Strömungsfeld begleitet, das den Rotor umgibt.

Alles in allem eine gefährliche Situation, da die Strömungsschwankungen mit einem Verlust der Vorhersagbarkeit verbunden sind. Am besten vermeiden, obwohl eine der Methoden zur Wiederherstellung darin besteht, den Anstellwinkel des Rotors zu verringern:

Beachten Sie, dass die Schwankungen schnell abfallen, wenn die AoA der Festplatte unter 50 ° abfällt und mit der Pilotenerfahrung übereinstimmt Hubschrauber, was zeigt, dass eine Vorwärtsgeschwindigkeitskomponente dazu führt, dass der Rotor das VRS schnell verlässt.

Nachdem ich die Flugsteuerung eines CH-53-Hubschraubersimulators eingestellt und eine Probefahrt unternommen habe, habe ich versehentlich Habe die Sim in einem VRS in der dünnen Bergluft um den modellierten Luftwaffenstützpunkt bekommen. Der Ausbilder sagte mir, ich solle ganz links seitlich geben, warten, bis der Hubschrauber einen beträchtlichen Rollwinkel erreicht hat, dann ganz rechts seitlich, dann wieder in der Mitte; Stellen Sie dann die horizontale Haltung wieder her, während Sie zyklisch vorwärts drücken. Die anfängliche seitliche Bewegung veränderte tatsächlich die Scheibe AoA genug, um das VRS ziemlich schnell zu verlassen.

Ich weiß nicht, ob dies als Wiederherstellungspraxis im echten Hubschrauber gelehrt wird oder ob es nur im (High-Fidelity-Militär-) Simulator funktioniert.

CF QFI
2015-11-04 07:35:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Es gibt vier Faktoren: niedrige Fluggeschwindigkeit von weniger als 20 Knoten, Teilleistung, hohe Sinkgeschwindigkeit von mehr als 300-500 Fuß / Minute und steiler Sinkwinkel von mehr als 30 Grad. Irgendwie muss das Flugzeug entweder durch Absetzen oder auf andere Weise bei mehr als 30 Grad absinken. Entfernen Sie eines dieser vier Elemente, und VRS ist nicht möglich.

Der letzte "Faktor" ist überhaupt kein Faktor. Wenn Sie sich bei <20 kias und> 300 fpm Abstieg befinden, nähern Sie sich per Definition steil an.
Für welches Flugzeugmodell machen Sie diese Behauptung? Das Laden der Disc ändert den RoD-Wert für beginnendes VRS in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...