Arkiv för kategorin ‘Modellhelikopter gyroskopiska krafter’

Modellhelikopter och gyroskopiska krafter

17 september 2009

En modellhelikopters huvudrotor roterar med ett så högt varv och har en så stor svängande  massa att  den
uppför sig som en gyrosnurra, denna gyrosnurra kan bestå av ett cykelhjul eller en rotordisk. Detta innebär att den reagerar precis som en gyrosnurra gör, den gör motstånd mot läges förändringar och då den påverkas av en en kraft (precessionskraften) så reagerar den helt enligt fysikens lagar för den så kallade gyroskopiska precessionen.

helikopter_gyrokraft1
Vi kan med bildens hjälp dra de teoretiska eller fysiska paraller som finns mellan ett cykelhjul och en rotordisk, både påverkas av centrifugalkraften och gyroskopiska krafter och även precessionskraften påverkar hjulen när vi tex svänger.

 

Precessionskraften kanske kräver en lite närmare förklaring, det är den kraften som vill få gyrosnurran (hjulet eller rotordisken) att kantra/luta.  Vår gyrosnurra som är ganska eller rättare sagt mycket stabil i sitt roterande tillstånd, denna stabilitet ökar med ökat varvtal, vår gyrosnurra kommer  att motsätta sig alla former av avvikelser men precessionskraften (servots utslag -genom swachplattan – upp till rotorhuvet) men denna kraft benämd precessionskraften, kommer att kunna kantra eller luta rotordisken i en riktning som ligger ett kvarts varv senare i rotationsriktningen. Mer om detta senare.

Om vi antar att vår rotordisk utgöres av en roterande skiva som påverkas av en axiell kraft som i sin tur är genererad av annan kraft från styrsystemet, någonstanns långt ut på kanten på denna roterande skiva.
Som en direkt följd av detta kommer precessionskraften att luta den roterande skivan (vår rotordisk)  i en riktning som ligger 90 grader senare i rotationsriktningen.

Detta är något som vi absolut måste ta hänsyn till och känna till, att ett styrutslag från vårt servo måste tillföras respektive rotorblad ett kvarts varv för det önskade styrutslaget. Se bild nedanför.

helikopter_gyrokraft2
 

 Bild 2

Om vi då anknyter till bild 2 , så kan vi se att anbringas en kraft på punkt A kommer vår rotordisk att luta först i punkten B.

Det finns också något som i termilogin kallas för kopplade rörelser.
Det resultat som vi kan se av gyroskopeffekten är att vår helikopter vill rolla när den roterar i tippled och rotera i tippled när vi rollar.
Denna riktning av helikopterns rörelse (kopplade rörelse) beror på vår rotordisks rotationsriktning.
Det är just detta förhållande som vi påverkar när vi svänger med en helikopter höger eller vänster,  resultatet är naturligtvis helt avhängigt åt vilket håll vår huvudrotor roterar åt.

 

helikopter_gyrokraft3Bild 3

På just bild 3 kan vi iaktaga det förhållandet, att om vår rotordisk roterar moturs så kommer en roll att ge en gyroskopisk nos nedåt rörelse och följaktligen ger då en roll åt vänster en nos uppåt rörelse.
Effekterna kan variera något med olika rotorblad olika hastigheter och olika helikoptrar, med de återfinns alltid.

Epilog

Denna förklaring av de gyroskopiska krafter som i högsta grad påverkar vår helikopters flygförmåga är i denna artikel beskrivna på ett mycket lätt populärvetenskapligt sätt.
Det går naturligtvis  lätt att fördjupa sig i detta intressanta ämne.
Under tiden du gör detta,  flyg lungt och lita på att de önskvärda krafterna återfinns även i din helikopter.

Arne Nohlberg 2009 09 17