Kunnen alle helikopters zweven en hoe lang duurt het om “ te stoppen ”?

Zoals opgemerkt in een ander antwoord, alle helikopters kan zweven, maar een zogenaamde “high hover” (buiten de grond effect of vooral op operationele hoogte) is een moeilijkere manoeuvre, vereist meer kracht dan een grond zweeft, en is moeilijker te onderhouden (omdat referentiepunten veel verder weg zijn ).

Helikopters genereren meer lift voor hetzelfde vermogen in voorwaartse vlucht, en de overgang van voorwaarts naar zweven vereist een goed gecontroleerde combinatie van vermogen toevoegen, collectieve en manoeuvreerbare cyclische (in beide assen) en antirotatiebesturingen – dat wil zeggen dat het veel moeilijker is dan simpelweg met lage snelheid vooruit te vliegen. Over het algemeen is het, eenmaal omhoog en naar voren vliegen, veel gemakkelijker om door te vliegen (het is ook veiliger, aangezien autorotatie in het geval van een storing beter werkt als je al enige voorwaartse snelheid hebt).

Zweven op instrumenten is zelfs nog moeilijker dan hoog zweven – dus als zicht een probleem is, is het over het algemeen veel beter om voorwaarts te vliegen dan om hoog te zweven.

Opmerkingen

• Dat moet het punt zijn dat ik ‘ niet helemaal begrijp: ” Helikopters genereren meer lift voor hetzelfde vermogen tijdens voorwaartse vlucht “. Ik heb begrepen dat om vooruit te gaan, de helikopter enigszins ” naar voren is gekanteld ” (neus naar beneden), en dat wat verticale lift was, is nu opgesplitst in een (kleinere) opwaartse component en een voorwaartse component. Hoe wordt in deze situatie meer lift gegenereerd? Is het de luchtstroom van de voorwaartse beweging die voegt ” toe aan de luchtstroom van de rotatiebeweging en genereert zo meer lift?
• Zoals ik ‘ heb het in diagramvorm gezien, ” translationele lift ” is te wijten aan de toename van de luchtstroom door de rotorschijf in vergelijking met zweven . In tegenstelling tot een autogyro is deze luchtstroom van bovenaf naar beneden (omdat het collectief positief is, waar een autogyro een negatieve bladhoek heeft om ervoor te zorgen dat hij autoroteert), en hoe meer lucht wordt toegevoegd aan de zweefconditie, hoe meer lift wordt gegenereerd (of de er is minder vermogen nodig voor dezelfde lift).
• Een zwevende helikopter opereert in zijn eigen downwash, wat de lift vermindert en meer vermogen vereist. Helikopters bij reddingsoperaties in de bergen crashen vaak wanneer ze op grote hoogte zweven, maar hebben niet de kracht om dit te onderhouden. (@jcaron)
• @jcaron een andere (vereenvoudigde) manier om ernaar te kijken is dat de rotorschijf zich gedraagt als een vleugel: hij laat de horizontale luchtstroom van de voorwaartse vlucht zelf niet toe (in gemotoriseerde vlucht tenminste ), zodat het wordt afgebogen en extra lift creëert, net zoals het zou zijn als het een vleugel in de vorm van de schijf zou ontmoeten. Het is natuurlijk een lage aspectverhouding en inefficiënte vleugel, maar het werkt toch.
• technisch gezien hebben rotorbladen een veel hogere aspectverhouding dan bijna elke vleugel (behalve mogelijk die van zweefvliegtuigen).

Ja, alle helikopters kunnen zweven, maar het vereist:

• Meer concentratie om zweven dan vliegen, want helikopters zijn onstabiel in de zweefstand in pitch and roll. Voorwaartse luchtsnelheid zorgt voor stabiliteit en het vliegen met een helikopter met voorwaartse luchtsnelheid is vergelijkbaar met vliegen met een vliegtuig met een vaste vleugel, terwijl zweven vergelijkbaar is met staan op een grote opblaasbare bal.
• Meer kracht om te zweven dan om met voorwaartse luchtsnelheid te vliegen. Dit komt doordat er tijdens het zweven meer weerstand is dan tijdens de voorwaartse vlucht. De onderstaande grafiek is van het gekoppelde antwoord en toont de dip in het totale benodigde vermogen naarmate de luchtsnelheid toeneemt vanaf nul.

Om te kunnen zweven, moet het beschikbare vermogen groter zijn dan het vereiste vermogen. Het beschikbare motorvermogen neemt af met toenemende hoogte als gevolg van de afnemende luchtdichtheid, en dit resulteert in helikopters met een zweefplafond, waar het beschikbare vermogen gelijk is aan het vereiste vermogen.

Grondeffect vermindert het benodigde vermogen, wat resulteert in twee zweefvliegtuigen plafonds, in grondeffect en buiten grondeffect. Maar zelfs onder het OGE-zweefplafond is het voor een helikopter eenvoudigweg veiliger om kort na het opstijgen de voorwaartse luchtsnelheid op te pikken:

• Zoals gezegd, laat vliegen op snelheid meer brandstof aan boord voor de vereiste reisduur .
• Terwijl de OGE zweeft, moet de hoogte worden gehandhaafd met behulp van de hoogtemeter, terwijl onstabiele pitch en roll moeten worden gecorrigeerd. De concentratie die nodig is tijdens het kijken naar de instrumenten vermindert het situationeel bewustzijn. Het recht houden van de helikopter is niet mogelijk met alleen de instrumenten, aangezien het perifere zicht niet betrokken is. Waar de wind de helikopter brengt, kan niet worden bekeken vanaf de instrumenten, en op vliegende vliegtuigen met vaste vleugels is veel moeilijker om op te focussen.
• Als de hoogte niet wordt gehandhaafd in OGE hover, is er de mogelijkheid dat de helikopter de vortexring-toestand binnengaat, een gevaarlijke situatie waarin hij wegzinkt in zijn eigen rotorzog. De toestand van de draaikolkring bestaat niet bij het vooruit vliegen.

Opmerkingen

• Ik wil echt niet ‘ begrijp niet waarom de vortexring-status niet ‘ t altijd voorkomt tijdens 0 IAS-bewerking, en ik vermoed dat dit gedeeltelijk het geval is. Ik realiseer me dat ik hier achteraf 20/20 heb gezien, maar dat het gebeurt in een ommuurde helihaven (bijv. Bin geladen ‘ s plaats) lijkt me volkomen voor de hand liggend.
• @ Harper-ReinstateMonica De onderkant van de rotorschijf duwt lucht naar beneden, de bovenkant zuigt lucht naar binnen. Tot op zekere hoogte, zelfs zonder zinksnelheid, is er enige tegenstroom bij de bladpunten, wat merkbaar is als een licht verlies van lift en toename van de weerstand. Het tipeffect wordt normaal gesproken meegenomen bij het dimensioneren van motoren en rotoren, die allemaal de afvoer in gaan als de helikopter in zijn eigen downwash zinkt.
• ” zweven is vergelijkbaar met op een grote opblaasbare bal staan ” – Waarom zijn er geen autonome systemen om de hover te onderhouden?
• @aroth auto-hover-systemen bestaan, maar zijn dat wel niet erg wijdverspreid in civiele ontwerpen vanwege de kleine markt, die een vrij trage acceptatie van nieuwe technologie veroorzaakt.
• @RussellMcMahon I ‘ heb het beschreven door een gelicentieerde piloot met vaste vleugels die een vroege helikopterovergangsles volgt als ” zoals vliegen met een Cessna die niet in vorm is “. Hoe hoger uw voorwaartse snelheid, hoe meer rol u moet corrigeren (onevenwichtige lift tussen oprukkende en terugtrekkende bladen), hoe meer kracht u toepast, des te meer staartrotor nodig is, en er ‘ s nog steeds het constante jongleren van gas en collectief om hoogte en toerental te beheren – maar het ‘ is nog steeds gemakkelijker dan zweven.

Bij het navigeren door WX in een helikopter is het vaak minder werk om banen te vliegen.Het geeft extra perspectief en zorgt voor een gemakkelijke zijwaartse beweging tijdens de baan. Het vermindert ook configuratiewijzigingen en mogelijke vermogensveranderingen, aangezien het vliegtuig in translationele lift kan worden gehouden.

IFR-wachtnavigatie voor helikopters is in wezen identiek aan die van vliegtuigen, en regelmatige wachtruimten op een kruispunt of navigatiehulp worden toegewezen door ATC. Dit is voor informatieve doeleinden met betrekking tot de OP-vraag, omdat in het voorbeeld de helikopter VFR of SVFR was en een conventionele instrumenthouder niet zou worden gebruikt tenzij een IFR-goedkeuring werd afgegeven. Zweven op één plek zonder visuele referentie is niet gemakkelijk te realiseren. De meeste helikopters zijn niet uitgerust voor een volledig IMC-ruim. Een kleine beweging in lijn met de longitudinale kan bijvoorbeeld niet nauwkeurig worden bepaald met de instrumenten die normaal worden gebruikt voor IFR-vluchten. Hoewel GPS / IMS / FMS die informatie zou kunnen leveren, wordt dit niet conventioneel gedaan. Kortom, een helikopter vliegt IFR als een vliegtuig en zweeft met visuele referentie.

Samengevat, een baan zorgt voor een beter zicht in alle richtingen en dus voor een beter omgevingsbewustzijn, en het vereist geen configuratiewijziging, en het vereist minder stroom per tijdseenheid als de luchtsnelheid binnen een redelijk bereik valt.

Opmerkingen

• Gewoon een kanttekening, aangezien het de OP-vraag niet rechtstreeks behandelt … In het conflict in Vietnam was het gebruikelijk om probeer een LZ te selecteren die iets groter was, zodat de helikopter in de directe omgeving van de LZ kon cirkelen en met meer bescherming tegen vijandelijk vuur. Het opstijgen van een (te) zwaar beladen evacuatievlucht zou in grondeffect zijn en vakkundig overgaan op voorwaartse beweging, zodat de translatielift de klim zou ondersteunen. Natuurlijk wordt piloten geleerd hun helikopters nooit te overbelasten …
• Wat betreft Vietnam en helikopters in grondeffect, raad ik het boek ” To The Limit “. Een ding herinner ik me nog uit dat boek: helikopters hadden een jammerlijke ondermaatse kracht voor de taken waarvoor ze werden gebruikt!
• @sandos re Vietnam en helikopters – ik raad ” ten zeerste aan Chickenhawk “. Grappiger dan ” MASH ” Bloediger, enger, ontnuchterder, verhelderend realistischer en interessanter dan ” MASH ” Een echt verslag van de totale terreur van het vliegen met een UH-1 ” Huey ” helikopter (GEEN Cobra) in Vietnam.
• Ik heb verschillende oudere maatjes die Huey-piloten waren, en ik heb verteld sterke verhalen over overbelast zijn en de LZ niet kunnen verlaten tenzij in translationele lift. Later leerde ik hoe dat zou kunnen zijn, en besefte toen hoe overbelast ze moesten zijn geweest. Bij confrontatie ontkenden ze ooit te zijn overbelast, alleen een hete, vochtige dag.

Wanneer een helikopter zweeft, het zit in feite in zijn eigen was. Door lucht naar beneden te duwen, creëert het een lagedrukgebied boven zichzelf en een hogedrukgebied eronder. Om te blijven zweven, moet het lucht uit het lagedrukgebied halen en duw het in de hoge druk zijn eronder, wat veel energie kost. Als het in plaats daarvan naar voren vliegt, komt het frisse lucht tegen zonder (zoveel van) een drukverschil om te vechten.

De wiskunde erop : Stel dat u een helikopter heeft waarvan de massa $ m_1 $ een tijdje in de lucht blijft $ t $ . Als het was net in vrije val, het zou een snelheid krijgen van $ gt $ , voor een momentum van $ m_1gt $ . Dus om geen neerwaartse snelheid te verkrijgen, moet het op de een of andere manier $ m_1gt $ van momentum. Het heeft dus wat reactiemassa nodig om dat momentum naar over te brengen. Die massa is lucht. Als het lucht met massa $ m_2 $ naar beneden duwt met een snelheid $ v_2 $ (dwz wassnelheid), momentum is $ m_2v_2 $ . Door $ m_1gt $ gelijk te stellen aan $ m_2v_2 $ , vinden we dat $ v_2 = \ frac {m_1gt} {m_2} $ . De energie van deze lucht is $ \ frac {m_2v_2 ^ 2} 2 $ , of $ \ frac {m_2} 2 (\ frac {m_1gt} {m_2}) ^ 2 $ , wat terugloopt tot $ \ frac {(m_1gt) ^ 2} {2m_2} $ .

Dus hoe meer lucht de helikopter naar beneden duwt, hoe lager de wassnelheid is en hoe minder energie de helikopter verbruikt. Door vooruit te blijven vliegen in plaats van te zweven, komt de helikopter meer lucht tegen, waardoor een lagere wassnelheid mogelijk is.

Dit is een fenomeen voor alle vliegtuigen die zwaarder zijn dan lucht: hoe sneller ze vliegen, hoe gemakkelijker het is om lift te produceren.

Vraag 1: Nee, een S-76 kan zweven, maar is energie-intensiever dan economy-cruise. Het was logischer om rond te cirkelen en vast te houden in een gebied in plaats van te zweven. Bovendien kan zweven op hoogte gevaarlijk zijn in het geval van een motor- of staartrotorstoring en enige voorwaartse luchtsnelheid kan helpen bij het maken van een autorotatieve landing, indien nodig.

Vraag 2: Wat veroorzaakte het ongeval is speculatief totdat de NTSB zijn rapport uitbrengt. We krijgen pas een definitief antwoord. We weten wel dat het hele stroomgebied van Los Angeles laag bewolkt was en dat beide KBUR en KVNY rapporteerden lokaal de IFR-weersomstandigheden. De helikopter blijft uit de buurt van KBUR Klasse C totdat hij een speciale VFR-goedkeuring krijgt, gaat dan naar het noordwesten, langs de randen plintvan het KVNY-klasse D-oppervlak, linksaf slaan naar het zuiden richting Calabasas en CA101 volgen door de canyons met een hoge snelheid, ongeveer 120 KIAS . Een van de laatste ATC-interacties was om SoCal te vertellen dat hij manoeuvreerde om wolken te vermijden. Welke factoren precies op dat moment tot het ongeval hebben geleid, is niet bekend, hoewel ik als piloot een paar theorieën heb. Het lijkt erop dat de piloot in SVFR vloog, maar met helikopters kan het zicht voor SVFR-operaties zo laag zijn als 1/2 mijl (800 m). Omdat we in een smalle kloof met marginale weersomstandigheden zijn en met hoge snelheid proberen te vliegen, waren er waarschijnlijk niet veel opties over als de kloof zou worden ingesloten.

Een volledig beladen S-76 weegt met een gewicht van ongeveer 11.000 lbs (5.000 kg) en cruisen met 130 KIAS zal het nogal wat duren om het te stoppen. Dat kan meer zijn dan het zicht die dag zou toelaten.

Opmerkingen

• nog een speculatie verwijderd uit je antwoord. Gelieve niet te speculeren over lopende onderzoeken.

Niet iedereen kan voor onbepaalde tijd zweven.

Een volledig geladen MI-24 Hind-aanvalshelikopter uit het Sovjettijdperk kon slechts 15-20 seconden zweven, voordat de motoren zijn beschadigd door de overbelasting.

Amerikaanse inlichtingendiensten vroegen zich af waarom de Hinds altijd een vlucht leken te maken in plaats van te blijven zweven om op te stijgen, totdat ze er een te pakken kregen en ontdekten dat out.

Reacties

• Het zou echter heel verkeerd zijn om aan te nemen dat de Mi 24 niet in staat is tot dergelijke manoeuvres of zelfs veeleisender manoeuvres bij lage snelheid. De spanning moet ” volledig geladen ” hier youtu.be/waHOJ5LaEvc?t=161 De transportvergelijking is groot bij deze vogel en hij zal zeker niet volledig worden beladen met vervoerd personeel en hun uitrusting in een aanvalsrol.

Zoals veel van de andere commentatoren hier noemden, is het veel gemakkelijker en minder werkbelasting voor de piloot om vooruit te vliegen dan te zweven. Het kost ook meer kracht van de motor om te zweven dan om vooruit te vliegen, en dit heeft grotendeels te maken met de hierboven genoemde effecten over het van boven naar beneden moeten trekken van lucht van de rotor. Dat scheelt me ook aardig wat gas. Een ding dat ik hier niet vermeld zie, is dat het ook aanzienlijk veiliger is om vooruit te vliegen dan te zweven, in die zin dat er een veel grotere foutmarge is bij voorwaartse vlucht dan bij zweven, en ik ga mijn best doen om het uit te leggen.

Helikopters kunnen, in het geval van een motorstoring, automatisch draaien. Dit betekent in feite dat je de helikopter “zweeft” (het werkt zoals die stokken met een propeller erop die je tussen je handen ronddraait en ze vliegen een beetje). Automatisch roteren tijdens het vooruit bewegen is veel gemakkelijker te doen en is veel milder dan automatisch roteren tijdens het zweven. Als ik automatisch roteer in een zweeftoestel, moet ik eerst wat hoogte omzetten in vooruit gaan, en als ik dat eenmaal doe, kan ik naar de grond glijden. Als ik dichtbij de grond kom, zet ik de voorwaartse snelheid om. nu in de rotor, dus ik kom in principe tot stilstand en een zachte landing. Wat betekent dit in de praktijk? Het betekent dat als ik vooruit ga, ik op elke hoogte automatisch kan draaien. Ik kan overal van 20ft tot 15.000ft hoogte automatisch roteren. Als ik in een zweefvliegtuig sta en automatisch moet roteren, heb ik waarschijnlijk ergens tussen de 200 en 500 voet hoogte nodig om met succes automatisch te roteren en veilig te landen. Als ik vlieg, voel ik me comfortabel vlak bij de grond (1-30ft) en ik voel me comfortabel zwevend op 150ft +. Ik “voel me veel minder comfortabel (vanuit een veiligheidsperspectief) als ik op 80 meter hang dan op 1000 meter.

TLDR;
Ik heb de neiging om de draaiende rotor te zien als een” batterij “.Als de rotor stopt met draaien, heb ik geen energie en val ik uit de lucht. De rotor gebruikt constant energie om me te laten vliegen, en dat gebruik van de energie van de rotor zal het vertragen. Ik kan meer energie aan de rotor toevoegen door de motor te gebruiken, maar ik kan zowel voorwaartse beweging als hoogte ook omzetten in draaien de rotor. Als ik de motor verlies, zal ik beginnen af te dalen om de rotor te laten draaien totdat ik dichtbij de grond kom. Nu is er geen gratis lunch, dus wat ik niet kan doen is mijn hoogte inruilen voor rotorsnelheid, en gebruik dan precies dezelfde energie om mijn rotorsnelheid in te ruilen voor het stoppen van mijn val. Het heeft wrijving, enz., en dus zal ik HEEL hard de grond raken als ik dat doe. Wat ik wel kan, is ook vooruitgaan! nu ga ik vooruit, en ik ruil hoogte in voor rotorsnelheid, wat in feite betekent dat ik langzaam val (dalend). Als ik dichtbij de grond kom, kan ik de voorwaartse beweging van de helikopter vertragen, en de voorwaartse energie ook omzetten in rotorsnelheid! Dit betekent dat ik niet meer vooruit kan rijden en daardoor een zeer zachte landing kan hebben. kan niet gemakkelijk automatisch draaien vanuit een muisaanwijzer. Eerst moet ik een deel van mijn hoogte omzetten in vooruit gaan, en pas daarna mijn afdaling vertragen als ik dichtbij de grond kom. Dan zet ik die voorwaartse beweging om in een prettige landing. Het omzetten van die hoogte in voorwaartse beweging kost me ongeveer 200-400 voet, daarom houden helikopterpiloten niet van zweven op lage hoogten.
EINDE TLDR;

Alle helikopters kunnen zweven. Dat is het belangrijkste voordeel van dat type vliegtuig ten opzichte van de autogyro. Bijna alle vliegtuigen met roterende vleugels zijn tegenwoordig helikopters, met slechts een relatief klein aantal autogyros nog in de buurt. De meest geavanceerde autogyros van de jaren 30, voordat helikopters bestonden, waren in staat om verticaal op te stijgen en te landen, maar konden niet zweven.

Opmerkingen

• Niet alle helikopters kunnen bij elk gewicht uit het grondeffect zweven. Het max. Gewicht om op te stijgen & veilig te bedienen kan ruim boven het max. Gewicht om boven het grondeffect te zweven, zijn. Zweven in grondeffect kost aanzienlijk minder kracht dan zweven uit grondeffect.
• In grondeffect of niet, zweven is een onderscheidend kenmerk van helikopters. Geen enkele gyroplane kan zweven, zelfs niet in grondeffect …

Wat interessante informatie die mij is verteld door een zeer ervaren helikopterpiloot vandaag … dingen die niet voor de hand liggen …

Begrijp eerst dat een helikopter die zweeft geen natuurlijke stabiliteit heeft. Tenzij de piloot er actieve en onmiddellijke controle over heeft, net als bij het gebruik van visuele referenties, zal een helikopter in zweefstand de houding en snelheid beginnen te veranderen en deze veranderingen versnellen totdat hij crasht. In voorwaartse vliegmodus heeft de helikopter de natuurlijke stabiliteit van een vliegtuig.

Bij lage luchtsnelheden , zal het vliegtuig de piloot waarschuwen met een waarschuwingshoorn dat de vliegeigenschappen drastisch veranderen. Helikopters informeren de piloot niet wanneer de helikopter overschakelt van voorwaartse vlucht naar zweefvliegen. Het is aan de piloot om dit te weten.

Dit is belangrijk om in gedachten te houden, omdat de betreffende S76 in mist was gevlogen. Geen visuele referenties. Het was ook een klim ingegaan en verloor luchtsnelheid, genoeg tot waar het leek te zijn overgegaan van voorwaartse vlucht (waar het de natuurlijke stabiliteit van een vliegtuig heeft) naar zweven zonder stabiliteit.

De instrumenten in de meeste commerciële helikopters zijn hetzelfde als in een vliegtuig, en dus alleen bruikbaar als de helikopter voldoende voorwaartse snelheid heeft om in voorwaartse vliegmodus te zijn, dwz> 30 knopen voor een vliegtuig ter grootte en het gewicht van de S76. Men kan een helikopter niet zweven met vliegtuiginstrumenten, alleen op instrumenten. Ze zijn niet precies genoeg. Sommige militaire vliegtuigen hebben aanvullende instrumenten die de precieze stand- en versnellingsinformatie leveren om zweven mogelijk te maken zonder visuele referenties, meestal SAR of speciale ops-vogels.

Wat ik tot op heden niet wist: een helikopter met instrumenten in vliegtuigstijl kan niet met succes in IMC-omstandigheden op die instrumenten alleen zweven. Zonder visuele referenties of helikopterspecifieke instrumenten, zal hij steeds instabieler worden en crashen. En doe dit vrij snel, zoals binnen 30 seconden.

Opmerkingen

• Ik heb het grote gedeelte in het midden verwijderd waar je nog steeds speculeert over een ongeval wordt onderzocht. Gelieve ‘ dat niet te doen. De rest geeft geen antwoord op de gestelde vraag.