DEL 2 ”Mellan servo och bladspets”
Den första delen av artikel del 1 behandlade rotorhuvudets olika krafter och gav förhoppningsvis läsaren en god grund för fortsatt fördjupning i ovanstående ämne.
Denna del, nummer två ska ta oss med på en resa från modellhelikopterns servo och ut i bladspetsen.
Ganska många anhalter sker på resans gång, anledningen därtill är att försöka på ett populärvetenskapligt sätt beskriva de olika händelseförloppen i en modellhelikopter.
På grund av artikelns komplexitet kommer hänvisningar att ges mellan de olika delarna.
Källan är som i den första artikel i serien vetgirighet egna erfarenheter kryddat med expertkunskap.
Alla uppgifter i denna och i de andra del artiklarna ska ses som helt generella och ska kunna anpassas till i stort sett alla
på marknaden befintliga modellhelikoptrar ( förkortas helikopter), med få undantag.
För ca trettio år sedan såg den första modellhelikopterns dagen ljus, många samtidiga bedömare skakade då på huvudet och menade att detta med modellhelikopter är omöjligt!
Vi som lever i dag, vet att de kritiska bedömarna, har haft fel i sin bedömning och att vi idag har en välfungerande helikopter.
Trots denna ganska långa utvecklingsperiod så har egentligen inte så stora landvinningar skett på detta område,
med undantag av den collectiva pitchen.
Naturligtvis har helikoptern förändras till det bättre, nya mycket bättre material har kunnat tagas i anspråk.
Oerhört mycket bättre radioanläggningar har dramatiskt förändrat både ” set up” av helikoptern och flygningen, det enstaka förbättringen som betytt allra mest är enl. min mening gyrot.
Gyrot är kanske den enstaka enhet i helikoptern där den största utvecklingen har skett, vem kommer inte ihåg det första pizeo gyrot, eller kanske ändå mera det första ”tail Locking” gyrot.
HELI Baby inköpt 1971, finns fortfarande i min ägo och i flygande skick.
OBS ersättningen för paddlarna som original var gjutna i aluminium och mycket tunga, här tillverkade i aluminiumrör.
Detta arrangemang fungerade fint 1971!
Heli Baby har endast hiller system och fast anfallsvinkel på båda bladen, bladen tillverkade i abachi med Clark Y profil, ballanserades genom att skruva in olika tunga träskruvar i bladspetsen!
Vi åker tillbaka från nostalgin och in i nutiden igen, nu börjar vi resan
” Mellan Servo och Bladspets”
Mekanisk eller elektronisk mixer?
Efter några års utvecklig av helikoptern så kom den första collectiva pitchen, (gemensam bladomställning) ut på marknaden, detta var ytterligare ett stort utvecklingssteg för helikoptern, nu kunde bladens rörelser upp och ner styras med en helt annan precsion.
Den mekaniska mixer såg då för första gången dagen ljus och var snabbt accepterad av tillverkare Världen över.
Denna konstruktion var i stort sett den enda användbara ända tills i slutet på 80 talet då den elektroniska mixern började att etableras på marknaden.
I dag så är den elektroniska mixern (CCPM mixer) den klart dominerande mixern och kommer tack vare servo och radioanläggningens utveckling att totalt dominera inom bara något år. Fördelarna med den elektroniska mixern är mycket stora: mindre delar, ger enklare tillverkning, bättre linjäritet om kring – 6 till + 6 grader, men tyvärr något sämre linjäritet utanför dessa värden, med nutidens allt bättre servo kommer denna brist på linjäritet att minska mycket snabbt.
Tyvärr finns också en annan nackdel, mixern kräver bättre servo än den mekaniska mixern.
Tongivande är i dag 120 graders CCPM mixer, men kanske vi i framtiden får se mera av den mera linjära 140 graders CCPM? ( JR Vigor).
Servo för helikopter
Detta är ett nästan outtömligt ämne, spaltmeter är skrivna framför allt i engelsk press, fördelar och nackdelar mellan de olika servona
finns redan på pränt.
Vi ska ändå kort beröra de olika servona som finnes på marknaden.
Utan för den skull djuploda i området. Hänvisning till artikel om ”digitala servo” på denna hemsida.
Analoga servo
Detta är de allra vanligaste servo som finns på marknaden, finns i många olika prisläge och kvalité. Från de allra billigaste utan kullager
till de allra dyraste med coreles motor ( borstlös motor) och metalldrev.
De allra billigaste servona har defenetivt inget i en helikopter att göra. I stället kan man till de mindre helikoptrarna välja servo i
mellanpris klassen.
De större helikoptrarna kräver allt bättre servo.
En tumregel gäller ” köp så dyra servo du har råd med”. Helst bättre! Krav minst ett kullager!
Tänk på att i en CCPM mixer så delar tre servo på den collectiva pitchen, ytterligare en fördel för CCPM.
Digitala servo
Har funnits på marknaden i ca 3 år nu, vida överlägsna de analoga servo som finns i dag. Sex gånger bättre upplösning, sex gånger
bättre nollställning, minst fem gånger bättre hållkraft.
Enligt vissa bedömare det största förbättringen på radiostyrningen på 20 år, jag är beredd att hålla med om detta.
Nackdelar drar lite mera ström, detta pga att servot jobbar mera och den högre hållkraften. Kommer ganska snart att dominera
marknaden.
Tyvärr fortfarande lite dyra, förmodligen kommer inte priset att sjunka så mycket mer, detta högre pris kan motiveras med
att ingående komponenter måste vara av högre klass för att fungera.
OBS att det fungerar inte att anbringa en digital servoförstärkare, i en 3 polig elmotor av lågpris, den skulle brinna upp.
JRDS8417
JR DS 8417 Coreless och metalldrev
Inställning mekanisk mixer
Först av allt några grundbegrepp, förr ställdes alltid gasspaken ( trottel) så att helikoptern hovrar på mitten av gasspaken.
Nackdelen med denna inställning är att ingen egentlig referens punkt finnes, när helikoptern vänds upp på ner så uteblir referens punkten.
Bättre enligt min uppfattning är att vid ”trottel i mittläge ha 0 grader på bladen”, även i hovringskurvan.
Därför utgår all inställning utifrån denna inställning från och med nu.
Börja med att ställa alla servo till noll pitch ( anfallsvinkel på bladen) , justera sedan in servo för servo mekaniskt och som sista åtgärd med subtrim, så att alla är helt parallella. OBS Mycket viktigt.
Servo armarnas längd anges oftast av helikoptertillverkaren, följ denna anvisning.
Servo armar av nylon eller aluminium?
Båda två har fördelar och nackdelar, fördel nylon billigt, nackdel sviktar och kan gå rätt av.
Aluminium går aldrig av, något dyrare.
Belastar servona mer säger en del belackare, jag har använt dessa armar i snart 8 år, har aldrig haft några problem!
ECCPM eller elektronisk mixer : elektronisk collective cyclisk pitch mixer 120 graders
Är den snart helt dominerande mixern och kanske på sikt den klart bästa mixern, för våra helikoptrar.
Det finns fortfarande utövare som rynkar på näsan åt denna mixer, de lär få nöja sig med begagnade gamla helikoptrar i framtiden om dom ska behålla sin ståndpunk.
Med bra servo och en bra sändare är detta en riktigt bra mixer, lätt att ställa in, lätt att underhålla, mindre glapp och en mycket bra funktion.
Samma grundinställning som mekanisk mixer vad trottel beträffar, men sedan skiljer sig de två olika mixarna sig åt.
Samma grundinställning, alla tre servo i mixern parallella vid noll trottel.
Vid val av CCPM eller ECCPM (samma sak) ställer sig radion automatiskt i ett så kallat divoltvärde. 60% på de tre servo som ingår i mixern.
Denna inställning är till för att förbättra linjäriteten på dessa servo.
Naturligtvis kan dessa utslag ökas, men det är alltid bättre att i stället använda en längre servo arm.
Även här gäller i allra högsta grad använd rätt längd på servoarmar, det är bättre att servo armen är för lång än att den är för kort.
Ju längre arm, ju bättre linjäritet.
Här är aluminium armen mycket bra på grund av sin styrka. Viktigt är att använda samma servo i mixern, med samma prestanda, det fungerar mycket dåligt med att kombinera olika servo. Varning!
Använd kulor på diskar och armar av god kvalitet, gärna med en liten fot på kulan som underlättar på och avtagning av linken med linktången.
Stötstänger
Var som standard alltid i 2 mm stål. Detta är ett arv från modellflyget. Numer förser allt flera tillverkare sin helikopter med stötstänger i rostfritt material, oftast 2,3 mm.
Var noga med att inga bindningar sker mellan stötstänger, dom ska vara raka och plastlinken ska ha ett gott ingrepp på stötstången.
Swachplatta
Kan vara utförd i plast eller aluminium, plast är ett dåligt materialval !
Här sker all komunication från servo till rotorhuvud.
Detta är en av de viktigaste delarna i överföringen upp till rotorhuvudet.
Ska vara relativt glappfri utan att gå tungt, gärna i metall och med teflonbussning i kulan. Swashplattan ( Styrplattan ) består av två egentliga delar en innerring och en ytterring.
Ytterringen står allt still, medan innerringen roterar med huvudrotorn. Vid tex. 120 graders CCPM så är de tre yttre kulorna förskjutna med 120 graders mellanrum. Inneringen har fyra kullinkar, med 90 graders förskjutning, två för den collectiva pitchen ( bladomställning) och två för den cykliska pitchen ( ändrar bladomställning momentant varv efter varv).
Här finns en fantastisk justerings möjlighet som inte så många tänker på, genom att byta ut två av innerringens kullinkar ( stand off balls) mot längre kullinkar, kan man öka eller minska den cykliska eller collectiva utslaget.
Mycket värdefull trimåtgärd.
Swachplattan har även en på rotoraxel upp och nedåtgående rörelse.
Denna rörelse är till för att ställa om den collectiva pitchen. Viktigt att denna rörelse går lätt utan att glappa.
Wash out eller undre mixerarmar
Mellan swachplattan och rotorhuvudet finns en enhet som kallas Wash out, eller undre mixer.
Uppgiften är att förmedla servorörelse till flybar ( paddelstång) utan att swashplattan sänkningar och höjningar påverkar paddelstången.
På washouten finns två mixerarmar, som kopplas dels till swachplattan och dels till den övre mixern eller hiller – mixern, med två
stötstänger. Detta är en yta där inga stora rörelser sker men frekvensen på rörelserna är samma som rotorvarvet.
Mixerarmarna bör vara kullagrad i bra material.
Wash out kan ses som en genomföring av en rörelse från en ostabil bas ( swachplattan) till en stabil mottagare ( övre mixerarmen)
utan att basens ostabilitet på verkar rörelsen till den övre mixern.
Det finns också en annan funktion på vår washout, nämligen en ”off set” funktion.
Detta funktion ger en möjlighet att påverka rotorbladen före eller efter den normala punkten ett kvarts varv före bladomställningen
börjar.
Mer om detta senare.
Hiller arm eller övre mixern
Här börjar det hända intressanta förlopp, här mixas servorörelsen till den cykliska pitchen och den collectiva pitchen ihop till en rörelse.
En rörelse som direkt påverkar våra rotorblad. Fortfarande har servo rörelsen varit ganska linjär, men nu sker en blandning av olika rörelser.
Först följer vi rörelsen som kommer från swachplattan, går igenom den nedre mixern och slutligen landar på den övre mixerarmens ena sida.
Men först passerar den paddelstången eller flybaren, som verkar som både ett servo och som en dämpare av rörelsen, utan denna flybar vore vår modellhelikopter i stort sett oflygbar.
Dels skulle alla kommando ske blixtsnabbt, okontrollerbara för oss människor, därför är paddelstångens roll mycket viktigt för en modellhelikopter och kanske den delen där den mest effektiva intrimningen av en helikopter kan ske.
Vi går inte i detalj in på paddelstångens funktionden finns utförligt beskriven i en tidigare artikel på denna hemsida ” paddelstången”
Här kommer också den rörelsen som genereras från swachplattan och går direkt till den andra sidan av den övre mixerarmen.
Den övre mixerarmen är fastsatt direkt på en mixerarm på varje bladhållare. Normalt blandar man de båda rörelserna med ca 50, 50.
Detta blandningsförhållande kan i vissa fall variera och är en typisk inställningsdetalj.
Bladhållare
Kort och koncist kan ju denna del ses som något som håller fast bladen, punkt och slut.
Riktigt så är inte fallet, bladhållaren har många olika funktioner förutom att hålla fast bladen, här finns oftast både radiella och axiella kullager.
De axiella kallas oftast ”trycklager” och är till för att ta upp belastningen i axiell riktning.
På bladhållaren mixas styrutslag från swachplattan och paddelstången tillsammans och ger momentana styrutslag varv efter varv.
Det är av stor vikt att denna komponent har en hög dragstyrka och bra lager. Se artikel om ”höga rotorvarv” på denna hemsida
Rotorblad
Numera finns ett mycket stort utbud av olika rotorblad på marknaden, på bara några år har antalet tillverkare ökat mycket kraftigt.
Rotorbladen tillverkas fortfarande i flera olika material. Trä, glasfiber och kolfiber är de dominerande materialen som används i dag.
Naturligtvis har alla dessa material olika egenskaper och olika priser, träbladen är de allra billigaste följt av glasfiberblad och till sist och dyrast kolfiberblad.
I dag dominerar de symetriska bladen, ( samma välvning på under och översida) fortfarande finns en liten spillra av semisymetriska blad på marknaden, men nackdelen med dessa blad gör utbudet litet.
Tanken bakom semisymetriska blad är att skapa en högre lyftkraft, men tyvärr ger denna högre lyftkraft andra stora nackdelar, en vandrande tryckpunkt är kanske den klart sämsta egenskaper.
Jämför gärna med flygplansvingen Clark Y, där fanns också en stor bärighet och de allra första rotorbladen för modellhelikopter var utformade på detta sätt.
Därför kommer punkten rotorblad att helt handla om symetriska blad, lite provocerande kommer jag att påstå, att det inte är så stor skillnad på de olika bladen.
Om vi frångår vikten, så är det ett par faktorer som är mycket viktiga hur bladen kommer att uppföra sig i luften.
Profilen och tyngdpunkten
I marknaden finns många olika profiler representerade, en del tunna och andra tjockare.
Tillverkare som kämpar med allt tunnare profiler, som samtidigt ger en allt mindre lyftkraft och kräver en annan konstruktion för att bladen ska rent materialmässigt hålla ihop och vara tillräckligt vridstyva.
Tillverkare av de tjockare profilerna, som inte allas drabbas av samma problem med styrka och vridstyvhets ekvationer.
Alla har dom argument för att just deras blad är bättre än dom andra på marknaden.
Rent teoretisk gäller följande enkla förklaring, ju tunnare profil ju mer anfallsvinkel behövs för att bladen ska ge den önskvärda lyftkraften.
Detta innebär mer anfallsvinkel, ju högre anfallsvinkel ju tyngre går bladet och mera kraft åtgår för att driva bladet framåt ( runt).
De tjockare profilerna går redan från början lite tyngre, och kräver genom sin högre lyftkraft inte samma anfallsvinkel.
Valet av blad kan därför antas vara mer en smaksak, men riktigt så enkel är det inte.
Viktiga andra egenskaper än just val av profil, ( varför anger ingen tillverkare vilken profil som används ?) är uppbyggnad vad gäller bladens vridstyvhet och kanske i viss mån spetsavlösning. Självklarheter som ballans och hållfasthet lämnar vi därhän det brukar finnas på de flesta bladen i dag dock inte alla.
Andra mycket viktiga egenskaper är bladens mjukhet, i vårt rotorhuvud har tillverkaren oftast redan från början bestämt sig för hur mycket dämpning som ska finnas i spindelaxel.
Ett hårt dämpat rotorhuvud kräver mjuka blad och ett mjuk dämpat rotorhuvud kräver hårda blad.
Detta kanske är den största förklaringen till varför ett bladbyte upplevs som en riktig klar förbättring av flygegenskaper.
Samma förbättring skulle kunna ske genom byte av dämpningar i rotorhuvudet.
Detta är också en förklaring varför inte de bladen som din kompis har rekommenderat inte alls ger dig samma flygegenskaper på din helikopter.
Rotorbladens ballans
För att få en harmonisk helikopter krävs framför allt en bra ballans, både statisk och dynamisk.
Den statiska ballansen kan vi ganska lätt justera genom att vikta ett av bladen, den dynamiska kan vi svårligen påverka utan att göra ingrepp i bladen, lika illa är det med bladens tyngdpunk.
Den är också inbyggd vid tillverkningen och i stort sett omöjlig att påverka.
Här gäller i högsta grad devisen” man får vad man betalar för”.
Tyngdpunkten
Är precis som på en vinge på ett flygplan avgörande för de egenskaper bladen får på helikoptern, en för långt
bak placerad tyngdpunkt är lika förödande som på ett flygplan.
NHP Razorblad med avrundade spetsar
Spetsavlösning är något som har diskuterats lika länge som bladen har funnits, vi vet ju att den yttre spetsen på bladen i ringa mån
bidrar till lyftkraften, detta just på grund av spetsavlösning, hur än spetsen än utformas så sker ändå en kraftig avlösning i
rotorbladens spets. Rak avskuren eller avrundad spets alla har de sina nackdelar och fördelar. Men visst ser den avrundade formen på bladspetsen mer tilltalande ut för ögat.
Nästa avsnitt om det kommer, kanske handlar mer om tillämpningar.
2002 01 19 Arne Nohlberg
