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settling with power?


pipiloti

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Noch ne Frage am rande. Was mich immer erstaunt bei so Abstürzen ist, dass der Aufprall wie bei diesem, nicht so enorm stark war. Und doch ist die Zelle richtig stark zerstört. Wird da nicht auch bei der Entwicklung darauf geschaut dass so ne Zelle auch wirklich gröbere Abstürze übersteht. Bei ner alten lama ist klar dass die nicht so viel aushält, Bauartbedingt. Doch bei heutigen Helikoptern sollte da doch mehr drinn sein oder lieg ich da komplett falsch?!:confused:

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...abgesehen davon, dass mittlerweile von Allem und Jedem in kürzester Zeit ein Film im Netz hängt..:eek:...

 

die Kamera dürfte uns da die Lichtverhältnisse verfälschen (tatsächlich war es viel dunkler... [vgl. die Fernsehbilder der letzten Runden vom F1-rennen in S-Korea]) und da ist die Sicht sehr trügerisch: Der Wald (oder Baumreihe) wird nur noch als dunkler Tätsch in der Landschaft wahrgenommen; die 3-dimensionalität als auch die Sichtbarkeit einzelner hohen Bäume oder abstehender Äste (sofern diese nicht aus der Kontur ragen) bleiben dem Piloten verborgen. Vielleicht wurde der Pilot vorgängig von der Starkstromleitung überrascht, welche zwar erfolgreich überquert wurde aber im Anflug zu weit (und mangels Sichtreferenz zu tief) an das Gebäum brachte.

 

Die Tonqualitrööt ist zwar recht bescheiden, aber für mich mein ich sogar den Heckrotor zuerst holzen zu hören danach den Hauptrotor mit folgend starkem Drehzahlabfall... Die Untersuchung wirds zeigen...

 

Ich kann dem Piloten ein stückweit nachfühlen: erst wird ein riesen Gschiss veranstaltet und dann verzögert sich alles bis es eigentlich nur schon zum Starten zu spät wird... so wird die ganze Human-factor- Ausbildung ad absurdum geführt...

 

@Faceman: Heutige Zellen und Sitze sind darauf konstruiert, aufschläge durch

zu Absorbieren (Kufendeformation, Sitzstauchung) vermindern Rückenverletzungen. Auch seitwärts Kippen (dynamic rollover) sind gut überlebbar. (Es gab Helis, welche beim Überschlag den Cyclic-stick tödlich in den Bauch des Piloten rammten...)

Solche Nose-ahead-impacts sind sehr selten und wurden hier mit viel Glück bisweilen überlebt.

Hoffen wir, dass es so bleibt.

 

Gruess Andi

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Ich als Laie bitte um Erklärung.

Falls sich das auf "settling with power" bezieht, bitteschön: Du kennst sicher die runden Rauchringe, welche (mehr oder weniger geschickte) Raucher erzeugen können, indem sie Rauch durch eine kreisrund geformete Öffnung der Lippen ausstossen. Solche Ringwirbel in der Form eines Torus sind in sich recht stabil und können fast jede Grösse haben.

 

Nun stelle dir einen grossen solchen Ringwirbel horizontal vor, der sich von oben nach unten bewegt. Die Innenseite dieses Ringwirbels bewegt sich dabei schneller nach unten als die Aussenseite. In diesem Wirbel befindet sich ein Helikopter so, dass er diesen Wirbel mit dem Rotor "antreibt", d.h. der Rotor treibt auf der Innenseite die Luft nach unten, während sie aussen herum gleich wieder von oben in den Rotor strömt.

 

Dies ist genau der Zustand, der sich dann "settling with power" oder "vortex ring state" nennt. Das ist ein gefährlicher Zustand, der sich relativ einfach einstellen lässt, indem man mit dem Heli vertikal schnell genug sinkt und dann genügend "Power" über den Rotor in die Luft bringt, um einen solchen Ringwirbel zu erzeugen. Der Auftrieb wird durch den entstehenden Wirbel praktisch zerstört und jedes weitere Ziehen am Collective als natürliche Gegenmassnahme macht die Sache eigentlich nur noch schlimmer; der Heli kann sich mit aller Motorleistung nicht mehr in der Luft halten; es geht mit diesem Ringwirbel nur noch hinunter.

 

Settling with Power ist eine typische Unfallursache für wenig erfahrene Helipiloten, die sich in der Höhe im schwebeflug (z.B. zum Fotografieren) befinden und nicht merken, dass sie zu sinken beginnen und damit in diesen Zustand kommen können. Das kann auch passieren, wenn man unvorsichtig zu steil (typischerweise steiler als 30°) zur Landung ansetzt.

 

Zur Vermeidung dieses gefährlichen Zustandes wird mit dem Heli normalerweise immer wie ein Flächenflugzeug flach angeflogen und gelandet. Wenn vertikal aus der Höhe gelandet werden muss, dann nur mit sehr gut kontrollierter Sinkrate.

 

Ein solcher Ringwirbel kann sich übrigens auch bei Seitenwind am Heckrotor einstellen. Das kann etwas lästig sein, da der Heckrotor zeitweise seine Wirksamkeit verliert und der Heli dadurch regelrecht ausschlägt, aber wirklich gefährlich ist es nicht, solange das Heck genügend Freiraum für Bewegungen hat.

 

Hoffe das hilft.

 

-- Hene

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Moin,

 

Der Auftrieb wird durch den entstehenden Wirbel praktisch zerstört und jedes weitere Ziehen am Collective als natürliche Gegenmassnahme macht die Sache eigentlich nur noch schlimmer; der Heli kann sich mit aller Motorleistung nicht mehr in der Luft halten; es geht mit diesem Ringwirbel nur noch hinunter.

in einem jährlich stattfindenden Flugsicherheitslehrgang, wurde im letzten Jahr ein Vortrag eines Ausbildungsleiters einer Heli-Flugschule gehalten. Dort ging es um gefährliche Flugzustände bei Drehflüglern. Um die Sache des o.g. Effekts zu verdeutlichen: der Fluglehrer berichtete, das vor einigen Jahren das Recovern eines Vortex-Ring-State noch geschult wurde. Hierfür wurde der Heli in FL80 in diesen Zustand gebracht. Die Sinkrate durch den Vortex-Wing-State betrug bis zu 6000ft/min.

 

Gruß, Markus

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Hallo zusammen

 

Aus dem Video kann ich nicht wirklich erkennen, obs ein Vortex gab oder ob er einfach wegen schlechtem Licht die Hindernisse erwischt hat oder oder oder oder. Das Video zeigt mir eigentlich nur, dass da ein Heli abgestürzt ist. Weitere Schlüsse lässt es für mich nicht wirklich zu.

 

Vortex wird übrigens noch heute mit genügender Sicherheitshöhe geschult. Man bringt den Heli durch Schweben auf grosser Höhe und anschliessendes absinken in diesen Zustand. Je nach Helityp ist das Recovern heikel oder kein Problem - immer vorausgesetzt man hat genügend Höher zur Verfügung. Was ja beim Landeanflug (der Zeitpunkt, wo Vortex eben gerne auftritt), naturgemäss nicht der Fall ist...

 

Gruss

Rolf

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Zur Info:

Man muss aber bei der Vortex Schulung noch beachten, dass man im min. HIGE Schweben kann bevor man das Manöver einleitet, sonst kann es zu fatalen Strömungsabrissen kommen. (Freier Fall)

Gruss

Marco

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Danke für die Erklärung. :008:

 

Warum verliert der Hubschrauber aber an Höhe, obwohl er viel Luft nach unten ablenkt? Drückt von oben mehr nach auf den Rotor? :004:

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Warum verliert der Hubschrauber aber an Höhe, obwohl er viel Luft nach unten ablenkt? Drückt von oben mehr nach auf den Rotor? :004:

Stell dir den ganzen Heli inmitten eines grossen Ringwirbels vor. Auf der Innenseite dieses Wirbels, dort wo sich der Rotor befindet, strömt die Luft von oben nach unten (und aussen herum wieder nach oben). Das ist etwa vergleichbar wie wenn über dem Heli ein zweiter Heli fliegen würde, der ihm von oben Luft in den Rotor bläst. Der Heli befindet sich durch diesen Ringwirbel in einem Zustand, wo ihm von oben stetig Luft in den Rotor geblasen wird und da gibts bald (fast) keinen Auftrieb mehr. Zieht der Pilot weiter am Collective, dann führt das nur dazu, dass sich der Wirbel noch verstärkt und somit nur noch mehr Luft von oben in den Rotor strömt - ein Teufelkreis also.

 

Auch wird es zunehmends schwierig, den Heli stabil zu halten, wenn sich die ganze Luftmasse um ihn herum bewegt, was diesen Zustand zusätzlich gefährlich macht.

 

-- Hene

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..., dass man im min. HIGE Schweben kann bevor man das Manöver einleitet, sonst kann es zu fatalen Strömungsabrissen kommen. (Freier Fall)

Das verstehe ich nicht ganz. Kann es sein, dass du da etwas verwechselst? Aus HIGE kann man das Manöver nicht einleiten, da zum Aufbauen des Wirbels eine gewisse Sinkrate und auch etwas Zeit nötig sind, und das ist aus HIGE nicht möglich.

 

Meinst du vielleicht die Situation, wenn mit einer zu hohen Sinkrate gelandet wird und am Ende die Leistung ganz einfach nicht mehr reicht, um diese Sinkrate zu stoppen und der Heli somit mehr oder weniger auf den Boden "knallt"? Dabei kann Settling with Power auch im Spiel sein, muss aber nicht.

 

Settling with Power (oder eigentlich besser Vortex Ring State) hat mit HIGE und Strömungsabriss eigentlich nichts zu tun und kann auf jeder Höhe auftreten. Wie Rolf oben schreibt beübt und demonstriert man das aus Sicherheitsgründen in der Höhe, also definitiv ausserhalb HIGE.

 

-- Hene

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Danke für die Erklärung. :008:

 

Warum verliert der Hubschrauber aber an Höhe, obwohl er viel Luft nach unten ablenkt? Drückt von oben mehr nach auf den Rotor? :004:

 

 

Im Prinzip für das Verständnis ganz einfach:

 

Der Heli pumpt mit seinem Quirl Luft von oben nach unten.

Die Reaktion (nach dem Newtonschen Gesetz) ist die Auftriebskraft.

 

Fliegt nun der Hubi in sein eigenes Abwindfeld hinein (langsam vorwärts, stark sinkend). Dann muss er noch mehr Luft nach unten beschleunigen, um die Höhe zu halten, denn die ankommende Luft wurde ja schon beschleunigt und hat daher eine Abwärtsgeschwindigkeit.

 

Der Rotor des Hubi ist ein Tragflügel, der im Kreis rum flitzt.

Irgendwann ist der am Ende seiner Kräfte. = Strömungsabriss. Und dass trotz Vollgas!

 

Anschaulich kannst Dir das so vorstellen, ein kleines Motorboot rennt mit Vollgas stromaufwärts, aber der Fluss fließt schneller, in welche Richtung bewegt sich das Boot, wenn stromabwärts eine Brücke mit dicken Pfeilern steht? Von der Brücke weg, oder auf sie zu?

 

Achso: Die Antwort auf Deine Frage lautet aus praktischer sicht tatsächlich "Ja".

 

(Natürlich ist das keine akademisch saubere Erklärung, aber sich sollte erklären, warum der Hubi nicht mehr in der Lage ist, aus eigener Kraft die Höhe zu halten.)

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Ich danke Euch - hab's jetzt verstanden.
...jetzt fürchte ich, Du bist einem Irrtum auf den Leim gekrochen...

 

Das von Dix:confused: beschriebene Phänomen beschreibt eine Überladung des Helis; also zu schwer für die Höhe und/ oder Temperatur... (hat also nichts mit dem Vortex-ring zum tua, welcher auch auftreten kann wenn Gewicht und Leistung im grünen Bereich sind [ja, sogar ein leerer Heli kanns treffen:005:])

 

Ich hoffe mal DIESES THEMA hilft etwas klarerheiten zu verbreiten...

 

Gruess Andi

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Ich als Laie bitte um Erklärung.

Er hat als LAIE (!) um Erklärung gebeten. Die Antwort von Hene (Hejo) war schon ganz nett, vielleicht aber noch nicht genug für Laien. Deshalb hab ichs ja auch mal probiert. Und ich bin ein Verfechter der anschaulichen Erklärungen. Ob mich die Antwort von Hejo ohne meine Vorkenntnisse befiredigt hätte, vermag ich aus meiner Perspektive nicht zu beurteilen. Deshalb bin ich noch einen Schritt weiter vom Geschehen zurückgetreten, als Hene es getan hat.

 

Ganz nach dem Motto: Wer mehr wissen will, der fragt. Wems zuviel ist, der fragt nicht mehr...

 

Andi, habe extra betont: "fürs erste Verständnis", warum der Heli nicht mehr fliegen will, obwohl er es bis dahin ja getan hat, ist meine Erklärung sicherlich völlig ausreichend.

Deshalb stand in meiner Überschrift auch "Simple Erklärung für einen komplexen Sachverhalt".

Quasi die nullte Näherung...

Modell Schuhschachtel: Erstmal interessiert nur, was geht links in die Kiste rein und was kommt rechts raus. Was drinnen passiert, wird erst nach der Werbung erklärt.

 

Die Quellen und Detailerklärung wurden ja schon genannt, sind aber für eine laienfreundliche erste Erklärung bereits erschlagend. :(

 

Wo liegt denn genau der Irrtum in meiner zugegeben sehr stark vereinfachten Modellbetrachtung. Die Folge der beiden Szenarien ist die Gleiche, aber die Ursache verschieden.

 

So nebenbei: Auch im Normalflug bestehen reichlich Bladestalls.:eek:

 

Schön' Gruß

Dirk

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@Dix:

Ich bin mit Deiner Erklärung des Vortex auch nicht einverstanden, denn es klingt zum einen so so, das ein Heli deswegen fliegt, weil er Luft nach unten schaufelt.

 

Der Heli pumpt mit seinem Quirl Luft von oben nach unten.

Die Reaktion (nach dem Newtonschen Gesetz) ist die Auftriebskraft.

 

Das ist falsch. Fliegen tut er, weil seine Rotorblätter Tragflächen wit Profil sind- wie beim Segelflugzeug.

Durch die Kreisbewegung werden sie ständig angeströmt- es entsteht Auftrieb.

 

Der Rotor des Hubi ist ein Tragflügel, der im Kreis rum flitzt.

Irgendwann ist der am Ende seiner Kräfte. = Strömungsabriss. Und dass trotz Vollgas!

Das ist widerum von Andi bereits erklärt: eher eine Überladung bzw. zuwenig Leistung. Wenn ich richtig informiert bin, ist Alouette II bekannt für so ein Phänomen....

 

Im Normalflug sollte es auch nicht zu Bladestall kommen....

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Hab ich doch schon geschrieben: Modell Schuhschachtel. De fakto liegt eine Impulsänderung der Strömung vor. Vorher Luft in Ruhe, nachher Luft nach unten beschleunigt. Einfachste aller möglichen Erklärungen und leicht nachvollziehbar.

Daß ein Hubschrauber eigentlich nicht fliegen kann, wissen wir schliesslich alle, hat ja keine Flügel...

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Dein Modell Schuhschachtel funktioniert hier aber nicht weil Du einen Mix an verschiedenen Phänomenen als Erklärung anbietest.

 

Sei mir nicht böse, aber ich bezweifle das Du wirklich weißt, wie ein Heli funktioniert und wie die verschiedenen Effekte zustande kommen.

 

Helis sind komplizierte Dinge als ein Segelflieger- deswegen schwerer zu verstehen, zu fliegen und zu bauen.

 

Noch ein kleiner Hinweis: Du solltest die Forenregel einhalten, und mit Deinem echten Namen unterschreiben.

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Hallo zusammen

 

Da scheint mir jetzt einiges an Verwirrung entstanden zu sein. Ich weiss nicht, ob ich da was klären kann - aber ich versuche mal dazu beizutragen. :-)

 

Das von Hene beschriebene ist in meinen Augen durchaus korrekt - und wie so oft in der Aerodynamik sind auch die weiteren Erklärungen nicht verkehrt. Es ist eben ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren.

 

Das einzige was für mich nichts mit dem Vortex zu tun hat, ist das bereits in Frage gestellte HIGE. Es ist nicht entscheidend, ob man zur Vortex-Demo HIGE schweben kann oder nicht. Warum soll das einen Einfluss haben? Wichtig ist, dass man genügend früh den Vortex korrekt beendet - weil sonst so chaotische Verhältnisse am Rotor entstehen, dass die Lage kaum zu retablieren ist. Das ist sie dann aber auch nicht, wenn ich HIGE-Performance habe - denn im HIGE ists definitiv zu spät. Zudem brauche ich zum beenden des Vortex keine Leistung, sondern das Gegenteil...

 

Das von Hene beschriebene führt zu dem, was Dirk beschrieben hat. Der Heli produziert immer Wirbel an den Blattspitzen. Wenn wir jetzt genug langsam fliegen und schnell sinken, fliegen wir IN diesem Wirbelring. Durch die Wirbel an den Blattspitzen steigt die vertikale Durchströmung, was den effektiven Anstellwinkel und damit den Auftrieb verkleinert. Wer genau wissen will warum und wieso, der googelt mal nach der Flügelblatttheorie. Die eklärt das wunderbar.

Wie Hene schreibt, saugen wir aussen Wibel an und in der Rotormitte wird der Rotor von unten nach oben durchströmt - was im Endeffekt zum Stall und ebenfalls zum Auftriebsverlust führt.

 

 

 

Dass der Heli nicht fliegt, weil er Luft von oben nach unten beschleunigt ist so wohl auch nicht ganz korrekt. Ein Heli der keine Luft von oben nach unten beschleunigt, fliegt nämlich erwiesenermassen nicht. Oder wie sonst erklärt man sich, dass der Downwash (eben die von oben nach unten beschleunigte Luft) bei hohem Abfluggewicht viel stärker wird?

Das von oben nach unten beschleunigen der Luft ist für den Heli ein sehr entscheidender Faktor, warum er fliegt. Siehe Strahltheorie und Zusammenhang mit der induzierten Geschwindigkeit.

 

Wie immer in der Aerodynamik ist es schwer zu sagen, was weshalb passiert - oder ists umgekehrt? :005: Studiert Aerodynamik wenn ihr es genau ergünden wollt. Gewisse Tatsachen müssen wir wohl gerade in diesem Bereich der Fliegerei einfach als gesetzt annehmen... :005:

 

Gruss

Rolf

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Ein Heli der keine Luft von oben nach unten beschleunigt, fliegt nämlich erwiesenermassen nicht. Oder wie sonst erklärt man sich, dass der Downwash (eben die von oben nach unten beschleunigte Luft) bei hohem Abfluggewicht viel stärker wird?

 

Bisher habe ich den Downwash eher als Nebeneffekt gesehen.

Entstehend dadurch, das durch den Anstellwinkel bedingt eben Luft nach unten befördert wird.

 

Höheres Gewicht-> größerer Anstellwinkel nötig ->größerer Downwash

 

Der Hauptauftrieb entsteht doch immer noch durch das Blattprofil? Die Strahltheorie ist nur ein Faktor, der das ganze verbessert, aber nicht ursächlich für den Auftrieb.

 

 

 

 

Diese Seite beschreibt den Vortex ganz gut:

http://www.nva-flieger.de/_tl/index.php/theorie/aerodynamik/hs/grundlagen.html#einflussvv

Zitat:

Die Anstellwinkel in Bereichen der Tragschraube werden durch die geringe Vorwärts- und hohe Sinkgeschwindigkeit überkritisch. Die überkritischen Bereiche liefern keinen Auftrieb mehr, der Hubschrauber sinkt noch mehr, da das Gewicht des HS nicht durch den Auftrieb ausgeglichen wird. Das stärkere Sinken verursacht eine weitere Vergößerung der Anstellwinkel und das Erreichen überkritischer Winkel in noch größeren Blattbereichen. Trotz des Ziehens des Gassteigungshebels und dem damit vermeintlichen Ausleiten des Sinken kehrt sich der gewünschte Effekt um: das Sinken wird immer stärker. Als Folge für den HSF entsteht eine schlechte Steuerbarkeit (schwammig), Schütteln des HS, selbständiges Bugsenken (da der von unten angeströmte Stabilisator am Heck ein solches Moment erzeugt), zunehmendes Sinken und ein Abfall der Tragschrauben-Drehzahl. Die Tragschraube bindet ein immer größer werdendes Energiepotenzial in ihrem Wirbelsystem, so dass es nicht mehr zur Auftriebserzeugung beiträgt. Die Wirbel bilden ein nahzu in sich geschlossenes System, die gesamte der Tragschraube zugeführte Energie wird in diesem verbraucht. Trotz großer Einstellwinkel der Tragschraube ist das Sinken nicht zu verringern.
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Bisher habe ich den Downwash eher als Nebeneffekt gesehen.

Entstehend dadurch, das durch den Anstellwinkel bedingt eben Luft nach unten befördert wird.

 

Höheres Gewicht-> größerer Anstellwinkel nötig ->größerer Downwash

 

Der Hauptauftrieb entsteht doch immer noch durch das Blattprofil? Die Strahltheorie ist nur ein Faktor, der das ganze verbessert, aber nicht ursächlich für den Auftrieb.

 

 

 

 

Diese Seite beschreibt den Vortex ganz gut:

http://www.nva-flieger.de/_tl/index.php/theorie/aerodynamik/hs/grundlagen.html#einflussvv

Zitat:

 

Irgendwie muss das Prinzip action = reactio erfüllt werden. Wenn auf den Heli eine Kraft nach oben wirkt, muss es etwas anderes geben, auf das eine entgegengesetzte Kraft wirkt. Und das kann nur die Luft in der Umgebung des Helis sein.

 

Grüsse, Frank

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Das verstehe ich nicht ganz. Kann es sein, dass du da etwas verwechselst? Aus HIGE kann man das Manöver nicht einleiten, da zum Aufbauen des Wirbels eine gewisse Sinkrate und auch etwas Zeit nötig sind, und das ist aus HIGE nicht möglich.

-- Hene

 

Hallo Hene

Nein, ich verwechsle das nicht.

 

Aber ich versuche es zu erörtern:

 

Vortex wird begünstigt durch: geringe Vorwärtsgeschwindigkeit, Hohe Sinkrate (allenfalls auch durch Luv), nahe an der Betriebsgrenze, allenfalls Rückenwind.

 

Um nun einen Vortex zu provozieren (Schulung), muss ja bekanntlich die Vorwärtsfahrt unter die Translationsgeschwindigkeit reduziert werden. (IAS 0-10 kt/km). Sobald man nun unter die Translationsgeschwindigkeit fällt, muss der Kollektiv gezogen werden, um diese durch einen höheren Anstellwinkel zu kompensieren. Nun würde man logischerweise mit Sinkraten den Vortexzustand herbeiprovozieren. Genau in der Phase des stoppen ausserhalb HIGE kommt es zur akuten Gefahr. Da ja HIGE Bedingungen nicht gegeben sind, kann der Helikopter mit der Leistung nicht schweben. Tut man es trotzdem, so sackt er ab. (ohne Vortex) Dadurch kann das Blatt durch die durchströmende Luft von unten soweit negativ gebremst werden, dass die Leistung nicht ausreicht, um die Drehzahl zu halten. Trotz voll entlasteter Kollektiveinstellung! Der Höhenverlust ist extrem und gleicht einem freien Fall. Theoretisch kann bei einem solchen Zustand keine Rehabilitation erfolgen.

 

Mein damaliger FI auf der ALIII hatte das mal erlebt und war der Meinung, dass er nur dank über 1500 m AGL sich kurz vor dem Aufprall hätte abfangen können. Er hätte innert weniger Sekunden über 1000 m Höhe verloren.

 

Daher habe ich geschrieben, dass bei Vortexschulung mindestens HIGE Bedingungen herrschen sollten.

 

Marco

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I Wenn auf den Heli eine Kraft nach oben wirkt, muss es etwas anderes geben, auf das eine entgegengesetzte Kraft wirkt. Und das kann nur die Luft in der Umgebung des Helis sein.

 

Grüsse, Frank

 

Naja- bisher klang das hier so, als würde der Heli nur fliegen, weil er Luft nach unten ausstößt. Aber das ist eben auch nicht korrekt.

Ich habe ein wenig recherchiert und bin auf das gestoßen:

http://www.rengels.de/misc/flight/index.de.html

 

Demnach sind Bernoulli und Newton daran beteiligt.

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