Dass der Rotor die wesentliche Baugruppe eines Hubschraubers ist leuchtet jedem ein.
Er bestimmt die Leistung und die Flugeigenschaften. Bei der Alouette und dem Nachfolger
Lama ist auch der Rotordom ein Charakteristikum.
Meine beiden "Museums-Prospekt-Kopien" liefern weitere Informationen:
Hier wird klar, dass bestenfalls die ungefähre Form ins Modell übertragbar ist. Der original Rotordom
beinhaltet das Planetengetriebe der Rotorwelle und den Kegelradabtrieb für den Heckrotor.
Auch die Anzahl der Flanschschrauben am Gehäusedeckel und Bodenflansch gelingt nicht
in "Scale"-Ansprüchen.
Die Taumelscheibe unterscheidet sich von den üblichen Modellbaukonstruktionen dadurch,
dass die Anlenkpunkte nicht in einer Ebene liegen. Das lässt sich zwar leicht nachbauen,
ob das die Modellflugeigenschaften vertragen wird sich weisen, irgendwann oder nicht!
Der eigentliche Rotorkopf ist mit meinen Mitteln auch nicht nachzubauen, die Schlaggelenke
habe ich realisiert. Eventuell kann ich die Dämpfer noch als Attrappen zufügen. Zur Zeit sieht mein
Rotorkopf so aus (mit Standmodellsockel) :
Die Blatthalter haben 2 Rillenkugellager und ein Drucklager, im Zentralstück sind die O-Ringe
der Blattlagerdämpfung eingebaut.
Die Konstruktionszeichnung entstanden mit BeckerCad 4.
Sollte sich dafür jemand interessieren, bitte melden.
Für ein 2m Lama (M 1:5) gibt es dieses Prachtstück um knapp 2000 "Schwiezer Fränkli".
Da kann ich nur staunen, den virtuellen Hut ziehen.......
Und verstummen!
Mehrblattrotor:
Immer noch selten sieht man auf Modellflugtagen Mehrblattrotoren obwohl bei den großen
Vorbildern praktisch nur noch 3 oder mehr Blätter zu sehen sind. Eine Ausnahme ist der
"TV-Hubschrauber" die Bell UH mit ihrem typischen Rotorgeräusch das diesem Heli den
Namen "Teppichklopfer" eingebracht hat. Eigentlich sollten Mehrblattrotoren auch im Modellbau
vorteilhaft sein, wegen erhöhter Tragkraft des Rotorkreises und reduzierter Fliehkräfte.
Das Problem ist der fehlende Hilfsrotor, der eigentlich Steuerrotor heißen müßte.
Dieter Schlüter, der "Vater" der Modellhubschrauber hat mit dem Bell-Hiller Kopf für die
Beherrschbarkeit dieser, instabilen, Fluggeräte gesorgt. Im Laufe der Jahre wurden viele
Bauformen entwickelt immer mit dem Ziel möglichst große Stabilität bei ausreichender
Steuerfolgsamkeit und Agilität zu erreichen und die beiden Achsen so gut zu entkoppeln,
dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die "Superhelis" der F3C-Meister besitzen
diese Eigenschaften in Perfektion.
Das Hilfs-Steuer-Rotorprinzip ist aber auf Mehrblatt-Köpfe nicht ohne weiteres übertragbar.
Aber auch Rigid-Rotorköpfe sind am Modellheli beherrschbar, zumindest bei Großmodellen
mit 1,8 Meter Rotordurchmesser und mehr, und fliegen seit über 10 Jahren.
Aus eigener Erfahrung kann ich nicht berichten, aber die Neigung zum Aufbäumen und
Wegrollen der Rigid-Köpfe besteht.
Wenn die Stabilisierung mechanisch nicht gelingt, muss die Elektronik herhalten. Kreiselsysteme
zur Stabilisierung der Gierachse sind zwischenzeitlich eine Selbstverständlichkeit. Ohne
HeadingHold gäbe es wohl kein 3D-Fliegen in der heute gezeigten Perfektion. Das Herzstück
sind Sensoren zur Messung der Winkelgeschwindigkeit. Ausgefeilte Regelalgorythmen und
superschnelle Präzisionsservos sorgen für den "Rest". In der Praxis bedeutet dies Technik,
dass der Modellpilot nicht mehr selbst den Heckrotor steuert, sondern dem HH-Kreisel
"mitteilt" mit welcher Geschwindigkeit und in welche Richtung sich der Heli um die Hochachse
drehen soll. Ergo spendiert man seinem Heli zwischen 50 und 400 € und "lässt" steuern.
Vor etlichen Jahren hatte Ulrich Röhr, meines Wissens als Erster, die Idee, Kreiselsysteme auch auf
Nick und Roll zu verwenden. Das war die Geburtsstunde von V-Stabi, der Virtuellen
Stabilisierungsstange, zwischenzeitlich als Seriengerät bei Mikado (2008) zu haben und auch bei
Spitzenpiloten, wie Robert Sixt, in Verwendung.
Das Regelprinzip ist prinzipiell einfach, denn die Eingangsgrößen sind die Steuerbefehle des
Piloten (Bell-Anteil) und der Messwert der Drehgeschwindigkeit um die Achse (Hiller-Anteil),
die per Software zum Servosignal "verwurstelt" werden. Für den Regler reicht natürlich die reine
Proportionalfunktion nicht, Integral- und Differentialanteile und nichtlineare Funktionen müssen
eingebaut sein. Dementsprechend komplex ist die Parametrisierung und das "Erfliegen" der
optimalen Werte.
Uli Röhr ging noch einen Schritt weiter und hat Staudrucksensoren einbezogen um auch
Geschwindigkeit und Richtung in der Regelung zu berücksichtigen.
Auf dem Markt ist aber nicht nur V-Stabi sondern auch andere, ähnliche Systeme und weitere
sind in Entwicklung und Erprobung, wie Gyrobot, ACX, Helicommand usw. z.T. mit Boden-
und Horizonterfassung für quasi autonom fliegende Helis.
Konkurrenz belebt das Geschäft und bewegt die Preise, erfreulicherweise nach unten.
Beworben werden diese Geräte unter anderem in der Vereinfachung der Rotormechanik
die ganz offensichtlich ist:
Es entfallen der komplette Hilfsrotor mit kardanischer Lagerung und Steuerbrücke, die Mischhebel,
der Pitchkompensator und diverse Steuergestänge. Das reduziert das Gewicht und den Luftwiderstand
der rotierenden Teile. Bei Elektrohelis in der 30 bis 50-er Größe steigt die Flugzeit um bis zu 20%,
steht in den technischen Beschreibungen.
Was übrigbleibt ist ein Rigid-Kopf mit Direktansteuerung von der Taumelscheibe und der
TS-Mitnehmer. Dann sollte eigentlich die Anzahl der Rotorblätter egal sein, bzw. "nur" noch
in den Software-Parametern zu berücksichtigen sein.
Ganz so simpel ist die Sache aber nicht, weil die Blattverstellung nur noch von den Servos
bewirkt wird, weil ja die Stellkräfte von den Steuerpaddeln fehlen. Damit kommt der Kopf-
geometrie und den Blättern noch mehr Bedeutung zu. Man wird also "Gute" Rigid-Köpfe
und passende Blätter brauchen damit V-Stabi und Co gut funktionieren können und die Servos
nicht reihenweise sterben.
Der finanzielle Aufwand hält sich in Grenzen wenn man ein System wählt, das auch den
Heckkreisel beinhaltet. Das hat auch den Vorteil, dass Steuerbefehle auf Gier sofort
berücksichtigt werden können.
Wir werden sehen, denke ich, und zwar bald, ob auf die Liebhaber von Scale-Modellen neue
Möglichkeiten zukommen und die Hilfsrotoren aussterben.
Steinhart, August 2008