Nykyään on yhä enemmän UAV helikoptereita 4 roottorisina eli quad rotor tyyppisinä. Sellainen lentotapa on hyvin hankala toteuttaa muuten kuin että ohjelmisto laskee yksityiskohtaiset säädöt joka roottorille, joten se voi selittää miksi kyseinen kopterityyppi on yleistynyt vasta muutamina viime vuosina eikä esim. 1960-luvulla.
Neliroottorisuus ilmeisesti mahdollistaa kaksi erikoista asiaa: 1 Huippunopeuden vaihtamisen energiatehokkuuteen ja raskaampiin(lue:halvempiin) osiin suunnitteluvaiheessa ja
2 luopumisen lapakulman säädöstä, yksinkertaisuuden saavuttamiseksi ja materiaalin väsymistä aiheuttavan mekaanisen rasituksen vähentämiseksi.
Lapakulman säätömahdollisuudesta luopuminen huonontaa energiatehokkuutta mutta vähentää kustannuksia koska varaosia tarvitsee vaihtaa paljon harvemmin.
Jos auton nopeus kaksinkertaistuu, kilometriä kohti käytetty energia 4 kertaistuu ja vaadittu teho 8 kertaistuu, eli potenssit ovat 2 ja 3. Tässä on epätarkkuutta ja etenkin kopterin kanssa muuta mutkikkuutta, mutta kopterin rungon osalta tilanne on suunnilleen sama kuin auton kanssa.
taulukkona:
kerroin potenssi 2 potenssi 3
1,5 2,25 3,375
2 4 8
3 9 27
4 16 64
Tuplasti suurempi huippunopeus vaatii paljon isompaa moottoria, joka pitää myös nostaa ja joka on kalliimpi ja heikompi(lue: varaosia pitää vaihtaa useammin). Hitaampi lavan pyörimisnopeus (ja siten pienempi huippunopeus) vaatii suurempaa pinta-alaa jotta saavutettaisiin sama nostovoima, mutta lapa voi olla heikompi kokonaisuutena ja etenkin kokoon nähden, ilman huoltovälin lyhentymistä.
Vähätehoisempi moottori kuluttaa myös vähemmän polttoainetta tai akkua, joten niitäkin voi nostaa vähemmän eli painoa säästyy.
Kaikki säästynyt paino voidaan käyttää siihen että runko, moottori ja lavat tehdään karkeammin ja halvemmasta materiaalista.
Paljonko esim. yhden lääkärikopterin kaikki lavat painaa? Jos sama nostovoima saavutettaisiin suuremmalla toimivalla pinta-alalla, roottoristolla joka on tehty (ruostumattomasta) teräksestä, niin olisiko sen paino kolminkertainen vai kymmenkertainen? Paljonko se olisi kiloissa? Ilmeisesti vertailuun pitää laskea vain roottorin uloin viidennes, kolmannes tai puoli, koska pienellä nopeudella vain sillä on merkittävä tai riittävä nopeus ilmaan nähden, ja neliroottorisissa koptereissa on yleensä vain lavan uloin osa. Tämä paino sitten vähennetään mm. (sähkö)moottorin maksimikoosta ja polttoaineen (akun) maksimipainosta. Vaikka polttoainetta ehkä voi ottaa vähemmän, se kuluu hitaammin, joten toimintasäde ei ehkä pienene. Vaikka toimintasäde pienenisikin, se olisi hyvä kompromissi monissa yhteyksissä.
4 roottorin sijaan voi olla myös muita lukumääriä kuten 6, 7 tai 19. Kopterin olisi hyvä olla sellainen että yhden roottorin sammuminen kokonaan ei vaadi laskuvarjon avaamista tai jarrurakettien käyttöä.
Mitä enemmän roottoreita, sitä kannattavampaa on laittaa roottorin ulkopuolelle rengas / ilmanohjain / putki joka estää vaakatasossa kohtaavaa ilmaa kohtaamasta lapoja täydellä nopeudella.
Neliroottorisuus ilmeisesti mahdollistaa kaksi erikoista asiaa: 1 Huippunopeuden vaihtamisen energiatehokkuuteen ja raskaampiin(lue:halvempiin) osiin suunnitteluvaiheessa ja
2 luopumisen lapakulman säädöstä, yksinkertaisuuden saavuttamiseksi ja materiaalin väsymistä aiheuttavan mekaanisen rasituksen vähentämiseksi.
Lapakulman säätömahdollisuudesta luopuminen huonontaa energiatehokkuutta mutta vähentää kustannuksia koska varaosia tarvitsee vaihtaa paljon harvemmin.
Jos auton nopeus kaksinkertaistuu, kilometriä kohti käytetty energia 4 kertaistuu ja vaadittu teho 8 kertaistuu, eli potenssit ovat 2 ja 3. Tässä on epätarkkuutta ja etenkin kopterin kanssa muuta mutkikkuutta, mutta kopterin rungon osalta tilanne on suunnilleen sama kuin auton kanssa.
taulukkona:
kerroin potenssi 2 potenssi 3
1,5 2,25 3,375
2 4 8
3 9 27
4 16 64
Tuplasti suurempi huippunopeus vaatii paljon isompaa moottoria, joka pitää myös nostaa ja joka on kalliimpi ja heikompi(lue: varaosia pitää vaihtaa useammin). Hitaampi lavan pyörimisnopeus (ja siten pienempi huippunopeus) vaatii suurempaa pinta-alaa jotta saavutettaisiin sama nostovoima, mutta lapa voi olla heikompi kokonaisuutena ja etenkin kokoon nähden, ilman huoltovälin lyhentymistä.
Vähätehoisempi moottori kuluttaa myös vähemmän polttoainetta tai akkua, joten niitäkin voi nostaa vähemmän eli painoa säästyy.
Kaikki säästynyt paino voidaan käyttää siihen että runko, moottori ja lavat tehdään karkeammin ja halvemmasta materiaalista.
Paljonko esim. yhden lääkärikopterin kaikki lavat painaa? Jos sama nostovoima saavutettaisiin suuremmalla toimivalla pinta-alalla, roottoristolla joka on tehty (ruostumattomasta) teräksestä, niin olisiko sen paino kolminkertainen vai kymmenkertainen? Paljonko se olisi kiloissa? Ilmeisesti vertailuun pitää laskea vain roottorin uloin viidennes, kolmannes tai puoli, koska pienellä nopeudella vain sillä on merkittävä tai riittävä nopeus ilmaan nähden, ja neliroottorisissa koptereissa on yleensä vain lavan uloin osa. Tämä paino sitten vähennetään mm. (sähkö)moottorin maksimikoosta ja polttoaineen (akun) maksimipainosta. Vaikka polttoainetta ehkä voi ottaa vähemmän, se kuluu hitaammin, joten toimintasäde ei ehkä pienene. Vaikka toimintasäde pienenisikin, se olisi hyvä kompromissi monissa yhteyksissä.
4 roottorin sijaan voi olla myös muita lukumääriä kuten 6, 7 tai 19. Kopterin olisi hyvä olla sellainen että yhden roottorin sammuminen kokonaan ei vaadi laskuvarjon avaamista tai jarrurakettien käyttöä.
Mitä enemmän roottoreita, sitä kannattavampaa on laittaa roottorin ulkopuolelle rengas / ilmanohjain / putki joka estää vaakatasossa kohtaavaa ilmaa kohtaamasta lapoja täydellä nopeudella.
Vastaukset 8
Vanhimmat
Yksi jet-ranger kopteri Jossa yksi moottori, yksi kaksilapainen roottori.
Jos on neljä moottoria, onko ne halvempia, onko neljä roottoria halvempi. mitä tekee yksi roottori jos moottori leikkaa kiinni.paikkaako kolme muuta yhden moottorin,, onko ne kytketty yhteen.
Huomaa mikä etu saavutetaan suuressä roottorissa kun keskihakuvoimat pitää lavat kondiksessa. Pienissä roottoreissa tuo ominaisuus puuttuisi
Mainitset ettei olisi olisi luovuttu lapakulma säädöstä, ohjataan siis neljää moottoria ja tehdään tarkkoja laskuja.. kuinka päätät peruuttaa kopteria tai liikkua sivusuuntaa, kääntyen samalla 90 astetta?
Mitä hyötyä putkista olisi, miksi ilma ei saisi osua roottoriin täydellä voimalla.
Mukava aloitus joka tapauksessa;)
airfoil, en viitsinyt kirjautua
Et taida olla metallien tuntija?
Esität, että pitäisi vaihtaa osat raskaampiin. käyttäen mm rosteria.. Se nyt olisi aika huono materiaali roottoriksi, heikkoutensa vuoksi. toisaalta hankalaa työstää.
En ymmärrä myöskään pointtia että säästynyt paino tuhlattaisiin sitten heti perään painavimmilla tusina osilla. Helikopteri on miltei kuin se kimalainen, jonka ei pitäisi pystyä lentämään.
Todellisuudessa pelivaraa on todella vähän painon suhteen ja ei koskaan tulla helikoptereissa käyttämään raskaampia tusina osia jos kevyempiä vaikkakin kalliimpia on saatavana.
Luopumalla lapakulmasäädöstä altistetaan lavat värinöille. Nyt nivelet antavat joustoa ja siihen on tehty vaimentimia. Ilman niitä roottori olisi taas huomattavan paljon raskaampi kestääkseen värähteleytm joita vaimentamaton roottori joutuu kokemaan..
Minusta tuntuu että et taida tietää paljoakaan helikoptereista ja olet katsonut vain lelukopterin roottoria.
Kiistääkö joku että hitaammin pyörivä lapa eli siiveke eli pyörivä siipi antaa enemmän nostovoimaa suhteessa ilmanvastukseen kuin nopeasti pyörivä?
Silloin jos siipi ei pyöri, on selvää että hitaammaksi tehty lentokone lentää pienemmällä kulutuksella kilometriä kohti kuin nopeaksi tehty, jos kaikki muu on samalla tavalla. Joidenkin lentokoneiden kanssa on jopa niin että yksi ja sama lentokone lentää hitaammalla vauhdilla pienemmällä kilometrikulutuksella kuin nopeammin lentäessään. Luultavasti minkään yksittäisen helikopterimallin kanssa ei ole näin, mutta jos vertaillaan eri helikoptereita jotka on tehty eri nopeuksille, väitän että hitaammaksi tehdyt ovat energiatehokkaampia sekä matkanteossa että leijunnassa jos ne on tehty yhtä keveistä osista yhtä hyvin.
Lelukopterit ja mini UAV kopterit ovat hyvä esimerkki erilaisista kopterimalleista koska ilma virtaa huonommin pienessä mittakaavassa kuin suuressa eli pienet kopterit ovat tehottomampia kuin suuret ja silti ne lentävät hyvin. Ainut mikä on pienille koptereille eduksi on pieni huippunopeus, minkä ansiosta ne ovat tehokkaita.
Tuhlausta on käyttää 15-20 miljoonaa euroa yhteen nh 90 helikopteriin vain siksi että se pääsee 300km/h 800 kilometrin päähän ja 6km korkeuteen, kun 100km/h nopeuteen pystyvä, 200 kilometriä lentävä kopteri olisi mahdollista saada murto-osalla siitä hinnasta.
nh-90 voi ottaa lastia 4200 kiloa. Jos runko painaisi tonnin enemmän, moottorit tonnin enemmän ja lavat 200 kiloa enemmän, lastille jäisi vielä 2 tonnia. Toisaalta hitaampi kopteri ei tarvitsisi 3000 kilowattia eli 3 megawattia moottoritehoa ja sen tarvitsemaa polttoainetta, joten moottoriston ei ehkä tarvitsisi painaa tonnin enemmän jos se olisi halpaa tyyppiä, kuten lentodiesel tai cessnan moottoreita tms..
Luultavasti alumiini on paras kompromissi hinnan ja keveyden suhteen. Toisaalta, muuttuvassa rasituksessa se väsyy nopeammin kuin esim. teräs. Joskus siipiä ja potkureita tehtiin jopa puusta... Joku sopivin teräslaatu voi olla jopa muovilla päällystettyä ettei se ruostu, jos ruostumaton teräs on lujuuteen nähden turhan painavaa ja normaalimpi ruostesuojaus ei käy jostain syystä...
Mitä sotilaskäyttöön tulee, yksi argumentti yksinkertaisen ja halvemman mutta raskaamman alumiinirakenteen puolesta on, että sellainen rakenne hidastaa luoteja ja kranaatin sirpaleita tehokkaammin kuin ne miljoonien eurojen hintaiset seinät.
Painoa voi käyttää osien halpuuden lisäksi myös vahvempiin osiin jotka kestävät kauemmin ilman vaihtoa.
"Kiistääkö joku että hitaammin pyörivä lapa eli siiveke eli pyörivä siipi antaa enemmän nostovoimaa suhteessa ilmanvastukseen kuin nopeasti pyörivä? "
Tuskinpa kiistää. Aikanaan puuhailin RC lennokkien kanssa ja aivan tunnettu tosiasia porukoiden kesken oli se että kahdesta saman painoisesta ja saman tehoisesta moottorista on parempi se, joka kehittää tehonsa pienemmällä kierrosluvulla ja pystyy siten pyörittämään isompaa potkuria.
Alennusvaihdehan siihen oli yksi ratkaisu ja niitäkin jotkut väsäilivät mutta siinä taas tuli painoa lisää ja se pyrki nollaamaan saavutetun hyödyn.
"Luultavasti alumiini on paras kompromissi hinnan ja keveyden suhteen. Toisaalta, muuttuvassa rasituksessa se väsyy nopeammin kuin esim. teräs. Joskus siipiä ja potkureita tehtiin jopa puusta..."
Puu ei vallan huono vaihtoehto ollutkaan mutta ei sitäkään kaiketi ihan yhtenä lankkuna ole potkureissa käytetty vaan tehtiin jonkinmoisia komposiittirakenteita. Nykyisinhän komposiittimateriaaleja käytetään potkureissa ja roottoreissa aika laillakin.
Muuten tuntuisi tässä asiassa siltäettä UAV -tyyppisiin jutttuihin neliroottorisuus voi joillakin ehdoilla soveltuakin mutta miten lienee turvallisuusnäkökohtien laita silloin kun on ihmisiä mukana? Esim. neliroottorisen autorotaatiolasku tuntuu äkkiseltään konstikkaammalta kuin perinteisellä yksiroottorisella konfiguraatiolla.
"Jos auton nopeus kaksinkertaistuu, kilometriä kohti käytetty energia 4 kertaistuu ja vaadittu teho 8 kertaistuu..."
Auton kaksinkertainen nopeus (pienillä nopeuksilla) tietää suunnilleen nelinkertaista tehontarvetta, ei kahdeksankertaista.
Ihme aloitus kun kaksi kertaa olen koittanut kirjoitta viskaa aina pihalle.
Perkele.
Lyhennelmä.
Ei lentokoneissa hitaussääntö päde. koska vauhdin pudottaminen lisää indusoitua vastusta vastaavasti.
Dieseleillä ei paljoa lennellä.. Huey oli ensimmäinen kunnon kopteri jossa oli suoritusarvoja koska siinä oli turbiinimoottori.. ja se ampaisi taivaalle kuin raketti.
"Dieseleillä ei paljoa lennellä"
No ei tosiaan paljon, mutta kyllä sentään lennellään. Saa nähdä kuinka diesel tulee yleistymään lentokoneissa. Periaatteessa teoreettisestikin paremman hyötysuhteen pitäisi olla omiaan lentokonekäyttöön.
http://www.mik.fi/lentokoneet/oh-srh-cessna-172s-diesel/
"nh-90 voi ottaa lastia 4200 kiloa. Jos runko painaisi tonnin enemmän, moottorit tonnin enemmän ja lavat 200 kiloa enemmän, lastille jäisi vielä 2 tonnia. Toisaalta hitaampi kopteri ei tarvitsisi 3000 kilowattia eli 3 megawattia moottoritehoa ja sen tarvitsemaa polttoainetta, joten moottoriston ei ehkä tarvitsisi painaa tonnin enemmän jos se olisi halpaa tyyppiä, kuten lentodiesel tai cessnan moottoreita tms.."
Niin tarkoitin kyllä helikoptereissa.. kun itsekkin puhuit helikoptereista ja dieseleistä.
jatkoin samalla linjalla huey on helikopteri. "Dieseleillä ei paljoa lennellä.. Huey oli ensimmäinen kunnon kopteri jossa oli suoritusarvoja koska siinä oli turbiinimoottori"
Toki tiedän kuinka dieseleitä on tullut harraste ilmailuun ja kiinteasiipisiin.
mutta helikoptereissä ne tulee olemaan harvinaisia, ja etenkin suurissa koptereissa ei ole turbiinin voittanutta.