Pitchwinkel einstellen
Vorwort
Eine präzise Pitcheinstellung ist die Grundlage für "sauberes" Fliegen! Wird dieser Grundsatz nicht beherzigt, dann riskiert man unpräzise Reaktion des Helis auf Steuerbefehle und instabiles Flugverhalten. Pitcheinstellung bedeutet weit mehr als nur die Begrenzung der maximalen positiven und negativen Pitchwinkel am Rotorblatt. Die passende Sendereinstellung vorausgesetzt beginnt die Pitcheinstellung bereits am Taumelscheibenservo, setzt sich über die Taumelscheibe und sämtliche Anlenkgestänge bis zum Blatthalter fort. Bei FBL Systemen ist natürlich auch dieses einbezogen.
Elementar wichtig ist die richtige Reihenfolge der Einstellungen. Mit anderen Worten: Man muss die Wurst auf's Brot legen und nicht umgekehrt! Es geht natürlich auch andersherum, aber der Effekt ist nicht der selbe.
Pitcheinstellung am Paddelkopf und am FBL Helikopter
Definition Pitchwinkel am Helikopter
Pitchwinkel = Anstellwinkel der Rotorblätter eines Helikopters (Blattanstellwinkel).
Kollektiver Pitchwinkel
- Auf- und Abbewegung der Taumelscheibe zum Steuern des Auftriebs
Zyklischer Pitchwinkel
- Kippbewegung der Taumelscheibe zum Steuern der Achsen Roll und Nick
Auf dieser Seite wird das Einstellen der Pitchwinkel am Beispiel eines Zweiblattrotorkopfes erklärt. Diese Anleitung gilt sinngemäß auch für Mehrblatt- Rotorköpfe.
Paddelkopf
Pitchwinkel einstellen am Paddelkopf
Bei Paddelhelis erfolgt die Aufbereitung der Signale für die Taumelscheibenservos (Taumelscheibenmischung) bereits im Sender und man muss die Pitchwinkel im "Swash AFR"- Menü (Swash Plate = Taumelscheibe) des Senders einstellen. AFR = Adjustable Function Rate (AFR) -> Weg- Einstellung.
Die Signale für die Taumelscheibe werden direkt im Sender gemischt und erst dann zum Empfänger übertragen.
Der Typ der Taumelscheibe muss im Sender ausgewählt werden.
Flybarless
Pitchwinkel einstellen am Flybarlesskopf
Fast alle modernen FBL Systeme haben den Taumelscheibenmischer integriert.
Die Taumelscheiben- Mischung und die Auswahl der Taumelscheibe erfolgt im FBL System. Während der Einstellung müssen die Knüppelwege im FBL eingelernt werden.
Dazu legt man ein neues Modell im Sender an und wählt als Taumelscheibentyp H1 (kein Taumelscheibenmischer im Sender aktiviert).
Die Signale der Steuerhebel werden hier ungemischt übertragen und erst im FBL für den jeweiligen Taumelscheibentyp "gemischt". Auch die Einstellung der Werte für die kollektiven Pitchwinkel, Roll und Nick werden im FBL eingestellt.
Der Pitchwinkel wird immer relativ zur Hauptrotorwelle gemessen. Man bedient sich daher einer Stange, die im Winkel von 90° zur Hauptrotorwelle steht.
Bei Paddelköpfen dient die Paddelstange als Referenz. Bei FBL Helis wird eine Referenzstange auf das Zentralstück des Rotorkopfes geschraubt (siehe Bild unten).
Oft werden schon beim Messen des Pitchwinkels am Rotorblatt Fehler gemacht. Daher hier noch einmal die Erklärung des Prinzips der Pitchwinkel- Messung.
Bei Paddelhelikoptern ist es sehr wichtig, dass beim Messen die Paddelstange waagerecht steht, sonst wird der gemessene Pitchwinkel verfälscht.
Analoge Pitcheinstell- Lehren
Bei Flybarless- Systemen wird der Bremsteller abgeschraubt und statt dessen ein Halter mit Hilfsstange aufmontiert. Die Pitcheinstell- Lehre wird auf das Rotorblatt gesteckt.
Mit der Oberkante der Pitcheinstell- Lehre wird die Referenzstange (Paddelstange oder Hilfsstange bei FBL) anvisiert und der äußere Rahmen der Pitcheinstell- Lehre so weit verdreht, bis die Oberkante des Rahmens parallel zur Referenzstange steht (siehe Bild).
Die Referenzstange/ Paddelstange muss sich beim Ablesen des Pitchwinkels genau in einer Flucht mit der Oberkante der Pitcheinstell- Lehre befinden!
Die Referenzstange bzw. die Paddelstange muss sich beim Ablesen des Pitchwinkels genau in einer Flucht mit der Richtkante der Pitcheinstell- Lehre befinden!
- statt der Peilung über Richtkante und Referenzstange wird die Pitcheinstell- Lehre so lange verdreht, bis die Blase der eingebauten Wasserwaage im Lot ist. Diese Methode kann sehr fehlerträchtig sein.
Digitale Pitcheinstell- Lehren
Digitale Pitcheinstell- Lehren erleichtern die Einstellung enorm.
Es gibt digitale Pitcheinstell- Lehren mit einem Teller, der anstelle des Rotorblattes in den Blatthalter gesteckt und verschraubt wird.
Dieser Teller ist meist als Achteck geformt und hat verschieden dicke Kanten (siehe Bild). Die unterschiedlich dicken Kanten entsprechen den Blattwurzeldicken der Rotorblätter. Sie sind notwendig, um die Pitcheinstell- Lehre für alle Größen von Blattaufnahmen einsetzen zu können.
Auf diesem Teller wird die Pitcheinstell- Lehre mittels Magnet oder Klettband befestigt.
Digitale Pitcheinstell- Lehren werden vor der Messung an einer Referenz (Oberkante Motor oder Chassis) "genullt".
Wir zeigen weiter unten noch eine weitere, sichere Methode, den Nullpunkt an der Pitcheinstell- Lehre einzustellen.
Empfohlene Pitchwerte für 3D Helikopter
Kollektiver Pitchwinkel
Größere Pitchwinkel bewirken eine heftigere Reaktion des Helikopters auf Pitch Steuerbefehle (Steigen und Sinken). Ein zu groß gewählter kollektiver Pitchwinkel kann Strömungsabrisse am Rotorblatt zur Folge haben.
Zyklischer Pitchwinkel
Je größer der maximale zyklische Pitchwinkel, umso agiler ist die Reaktion des Helis auf Nick und Roll Steuerbefehle.
Kollektiver Pitchwinkel: 9 bis 11°
(symmetrisch/ positiv + negativ gleich)
Zyklischer Pitchwinkel: 5 bis 7°
Kollektiver Pitchwinkel: 11 bis 13°
(symmetrisch/ positiv und negativ gleich)
Zyklischer Pitchwinkel: 8 bis 12°
Kollektiver Pitchwinkel:
- positiv: 9 bis 11°
- negativ: 0 bis -3°
Zyklischer Pitchwinkel: 5-7°
Pitchwinkel einstellen am Flybarless Helikopter
Schritt 1 - Vorbereitung und Grundeinstellung
- dass alle Verkabelungen zwischen Empfänger, FBL und Servos richtig angeschlossen sind
- die Servoarme sind noch nicht aufgesteckt
Im Sender musst Du zunächst ein neues Modell anlegen und den passenden Taumelscheiben -Typ auswählen. Bei FBL ist das Einzelservosignal "H1" oder "Normal".
Kontrolle der Sendereinstellungen:
- Im Sender müssen die Servomitten (Sub Trim) für Roll (Aileron), Nick (Elevator) und Pitch auf "0" stehen.
- Alle Knüppel- Trimmungen müssen ebenfalls auf "0" stehen.
- Es darf keine Dual Rate eingestellt sein.
- Die Servoweg Endpunkte auf 100% (120% -125% bei Futaba).
- Bei Futaba muss Kanal 3 (Gas) bei E- Helis immer reversiert werden!
Längen aller Gestänge an der Taumelscheibe entsprechend den Herstellervorgaben einstellen.
Servoarme der TS- Servos entfernen, bevor Spannung zum Empfänger eingeschaltet wird!
Erst Sender einschalten - dann Empfänger! FBL- System in den Setup- Modus bringen (je nach Hersteller unterschiedlich).
FBL Einstellungen nach Anleitung vornehmen (Herstellerangaben beachten):
- (Im FBL) Auswahl der Empfänger- Art und Verbindungstyp vom Empfänger zum FBL
- Satelliten
- Kabel
- S-Bus
- ...
- (Im FBL) Auswahl Servotyp, Digital- oder Analogservos
- Kanalzuordnung im FBL anpassen falls erforderlich.
- Digitalservos können i.d.R. mit einer Frequenz von 200 bis 333 Hz angesteuert werden. Heckservos teilweise noch schneller! Analogservos nur mit 50Hz Ansteuerfrequenz betreiben!
- Auswahl des Heckservo- Typs oder Auswahl Mittenimpuls (1520µs ist Standard,760µs nur bei Narrow-Pulse Servos auswählen)
- (Im Sender) Anpassungen der Steuersignale an das FBL vornehmen
- Steuerrichtungen für die Kanäle Pitch, Roll, Nick und Heck testen. Bei Bedarf mittels Servoumkehr im Sender anpassen (FBL- abhängig)
- Servomitten im Sender bei Bedarf anpassen (FBL- abhängig)
- Endpunkte/ Servowege im Sender bei Bedarf anpassen
- In der Regel darf ab hier nichts mehr im Sender verändert werden (ausgenommen Expo)!
- (Im FBL) Die Einstellungen im FBL vornehmen, bis die für die Taumelscheibenservos relevanten Einstellungen dran sind.
- Erste Einstellung = neutrale Mittenstellung der TS- Servos. Ggf. muss jetzt (oder später) die Laufrichtung der TS- Servos bei Steuern von Pitch korrigiert werden.
- Servoarme möglichst orthogonal (90°) zur Anlenkstange aufstecken.
- (Im FBL!) Feinjustierung der Servoarme mit elektronischem Trim durchführen!
So werden die Arme aller TS Servos aufgesteckt und dann im FBL die Feintrimmung vorgenommen.
Schrauben in Metall immer mit Schraubensicherung einkleben!
Servoarme stehen orthogonal? Neutralstellung! Gestängelängen sind laut Herstellervorgabe angepasst?
Die Gestänge von den Servos zur TS können nun angebracht werden.
Die TS steht genau 90° zur Hauptrotorwelle! (wie auf dem Bild zu sehen)
Bitte immer genau arbeiten, damit alles perfekt passt! Die Neutraleinstellung ist die Basis für eine perfekte Pitchwinkel- Einstellung. Steht die TS schief, obwohl die Servoarme orthogonal zum Gestänge stehen, dann stimmen die Gestängelängen nicht!
Jetzt arbeiten wir uns von der Taumelscheibe (TS) nach oben zu den Blatthaltern. Die oberen Gestänge von der TS zu den Blatthaltern müssen exakt die gleiche Länge haben! Wenn die Länge der Anlenkungen verändert werden muss, dann bitte bei allen Gestängen in gleicher Weise!
Beide Rotorblätter (im rechten Winkel im Blatthalter) zu einer Seite klappen. Wenn die Blattenden auf der selben Höhe stehen, dann liegen genau 0° Pitch an den Blättern an.
Bei schwachen Servos, die das Blattgewicht nicht richtig halten können, den Heli auf die Seite legen und die Blätter herunterhängen lassen.
Stehen beide Blätter unterschiedlich hoch, dann muss die Länge der Gestänge (wenige Umdrehungen) angepasst werden.
Es bieten sich hier zwei verschiedene Vorgehensweisen an:
- Taumelscheiben- Position nach oben oder nach unten verschieben. Dazu müssen die Gestänge zwischen den TS- Servos und der TS gleichmäßig verlängert oder verkürzt werden. Alle Gestänge in gleicher Weise anpassen, sonst gerät die TS in eine Schiefstellung!
- Abstand zwischen TS und den Blatthaltern verändern. Dazu müssen die Gestänge zwischen der TS und den Blatthaltern in gleichem Maße verlängert oder verkürzt werden. Nicht bei DFC Köpfen!
Ziel erreicht! Pitchwinkel in Neutralstellung und exakt 0° Pitchwinkel an den Rotorblättern!
Man kann den Kollektiven Pitchwinkel ohne Pitcheinstell- Lehre messen.
Wie? Das kannst Du unter
Pitchwinkel ohne Pitchlehre messen
nachlesen.
Ggf. muss die Laufrichtung der einzelnen TS Servos geändert werden.
Wir prüfen dazu zuerst die Laufrichtung der Taumelscheibenservos bei Steuern von Kollektivem Pitch. Alle Servos müssen in die gleiche Richtung laufen, sonst muss die Laufrichtung einzelner TS- Servos im FBL umgekehrt werden. (Nichts im Sender verändern!)
Bei einer voreilenden Anlenkung muss sich die Taumelscheibe für einen positiven Pitchwinkel nach oben bewegen.
Bei einer nacheilenden Anlenkung muss sich die Taumelscheibe für einen positiven Pitchwinkel nach unten bewegen.
Weitergehende Info zum Thema Rotorkopf gibt es unter Rotorkopf am Hubschrauber
Kollektiven Pitchwinkel einstellen
Kollektive Pitchwinkel- Werte einstellen
Hierbei wird der maximale positive und maximale negative kollektive Pitchwinkel eingestellt. Einige FBL Systeme (z.Bsp. Microbeast) erlauben die separate Einstellung von positivem und negativem Kollektiven Pitchwinkel. In der Regel verändert man jedoch im FBL den positiven und negativen Pichwinkel in gleichem Maße, da nur eine einzige Einstellmöglichkeit für den kollektiven Pitchwinkel vorhanden ist. Möchte man einen geringeren oder gar keinen negativen Pitchwinkel einstellen, dann wird das erst nach Abschluss der Pitcheinstellung durch Verändern der Pitchkurve im Sender angepasst. Mehr dazu später...
Die TS muss während der Auf- bzw. Abwärtsbewegung stets waagerecht stehen.
Bewegungsrichtung der Servos auf Roll und Nick prüfen.
Bewege den Nick- und Roll- Knüppel, während der Pitchhebel etwa in Mittenstellung steht. Bei ROLL nach links muss die Taumelscheibe nach links kippen (in Flugrichtung gesehen). Bei Roll nach rechts muss die Taumelscheibe nach rechts kippen. Bei Nick nach vorn muss die Taumelscheibe nach vorn kippen. Bei Nick nach hinten muss die Taumelscheibe nach hinten kippen.
Falls die Kipp- Bewegungen der Taumelscheibe nicht zur Bewegung des Steuerknüppels passen, dann musst Du dies im FBL mittels Umkehr der jeweiligen Funktion ändern.
Im Bavarian Demon 3x und 3SX FBL Systemen gibt es dafür in der Software Schalter für die Richtungsumkehr.
Zyklische Pitchwinkel einstellen
Einige FBL Systeme erfordern es (z.Bsp. Microbeast Plus), einmalig einen vorgeschriebenen zyklischen Pitchwinkel als Referenzwert (Beispiel 6° für Roll) anzufahren. Dieser zyklische Pitchwinkel wird dann als Pitchwinkel- Referenz abgespeichert
Andere Hersteller erlauben die Einstellung der maximalen zyklischen Pitchwinkel für Roll und Nick separat (siehe Bild oben). Ausgehend von der Neutralstellung mit 0° kollektivem Pitchwinkel (Steuerknüppel in der Mitte), wird bei voll gedrücktem Steuerknüppel der Rollwinkel und der Nickwinkel gemessen und die Einstellungen im FBL entsprechend dem gewünschten maximalen zyklischen Pitchwinkel angepasst.
Auf der Seite Rotorkopf Taumelscheibe gibt's ein paar Bilder zu den Taumelscheibenbewegungen.
Die Pitchwinkel werden an einem Zweiblattkopf genau so gemessen wie an Mehrblattköpfen. Entscheidend ist bei der Messung der zyklischen Pitchwinkel nur die Ausrichtung des Blattes, an dem gemessen wird.
Die mechanische Anlenkung der Rotorblätter über die Taumelscheibe erfolgt in der Regel mit 90° Verschiebung. Bei Vierblatt- Rotorköpfen oder Rotorköpfen mit noch mehr Blättern, ist in der Regel kein Platz für eine reine mechanische 90° Phasen- Verschiebung. In diesem Fall muss dieser Phasen- Winkel mit Hilfe einer "virtuellen Taumelscheibenverdrehung" auf elektronischem Wege korrigiert werden. Aber dazu gibts mehr Info in dem speziellen Kapitel Rotorkopf Winkelvorlauf .
Das nebenstehende Bild zeigt einen typischen Zweiblattrotorkopf mit 90° voreilender Anlenkung der Blätter.
Zyklischen Pitchwinkel für Roll (Aileron) einstellen
Zum Einstellen des zyklischen Pitchwinkels für Roll (Aileron) wird der Rotorkopf so ausgerichtet, dass das zu messende Blatt parallel zur Längsachse des Helis steht! Es ist egal, ob am nach vorn zeigenden Blatt oder am nach hinten zeigenden Blatt gemessen wird. Die Winkel an den beiden Rotorblättern haben jedoch unterschiedliche Vorzeichen. Das Bild verdeutlicht die Zusammenhänge.
Zyklischen Pitchwinkel einstellen für Nick (Elevator)
Um den zyklischen Pitchwinkels für Nick (Elevator) einzustellen, wird der Rotorkopf so ausgerichtet, dass das Blatt an dem gemessen werden soll, genau in Querrichtung des Helikopters steht! Das Bild verdeutlicht die Zusammanhänge an einem rechtsdrehenden Rotorkopf. Bei einem rechtsdrehenden Hauptrotor soll das Rotorblatt zur Messung genau 90° nach links zeigen. Man kann auch am rechten Blatt messen, aber dort ist der Winkel dementsprechend negativ!
Diese Einstellungen funktionieren bei kleinen und großen Helikoptern gleichermaßen.
Ein kollektiver Pitchwinkel von über 14° ist nicht zu empfehlen, da es zu Strömungsabrissen durch starke Verwirbelungen am Rotorblatt kommen kann. Je höher der eingestellte zyklische Pitchwinkel ist, umso heftiger reagiert der Heli auf Nick und Roll.
Pitchwinkel einstellen am Mehrblatt- Rotorkopf
Sicht von oben auf den Rotorkopf :
Die blau gekennzeichneten Gelenkkugeln an der Taumelscheibe stehen in Drehrichtung 90° vor den Achsen der Rotorblätter.
Es spielt keine Rolle wie schräg die Anlenkstangen stehen. Entscheidend ist nur die Position der Kugel an der Taumelscheibe relativ zur Achse des Rotorblattes.
Draufsicht auf einen 4 Blatt Rotorkopf:
Hier ist noch einmal die Position der Anlenkkugeln am Innenring der Taumelscheibe relativ zur angelenkten Rotorblatt- Achse dargestellt.
Der Winkel der Voreilung beträgt auch hier mechanisch genau 90°.
Rein mechanisch ist es bei 3- Blattköpfen schon nicht mehr möglich, das Anlenk- Gestänge zwischen Taumelscheibe und Blattanlenkung parallel zur Rotorwelle zu stellen. Bei enormer Schrägstellung des Gestänges wirken Kräfte, die ein Abspringen der Gelenkpfanne forcieren können. Daher sollte in einem solchen Falle besser mit virtuellem Vorlaufwinkel (virtuelle Taumelscheibenverdrehung) gearbeitet werden.
Einstellung des Winkelvorlaufs mittels virtueller Taumelscheibenverdrehung
Ist mechanisch keine 90° versetzte Anlenkung mehr möglich, dann mus mit einer virtuellen Taumelscheiben- Verdrehung gearbeitet werden. Der Effektive Vorlaufwinkel von 90° setzt sich dann aus dem mechanisch gegebenen Vorlaufwinkel und der elektronischen Vorlaufwinkel- Korrektur zusammen.
Beim Arbeiten mit virtueller TS- Verdrehung ist zu beachten, dass die Kippbewegung der Taumelscheibe als Reaktion auf zyklische Steuerbefehle nicht mehr in der gewohnten Richtung erfolgt, sondern vielmehr genau um den Betrag der eingestellten virtuellen TS- Verdrehung versetzt.
Im Klartext: Bei eingestellten +35° virtueller TS- Verdrehung kippt die Taumelscheibe bei Nick nicht mehr genau in Flugrichtung, sondern um +35° nach rechts versetzt. So stimmen dann die zyklischen Blattwinkel trotz mechanisch "unkorrekter" Einstellung wieder genau!
Im Beispiel beträgt der mechanische Winkel zwischen Rotorblatt und Anlenkkugel an der Taumelscheibe 55°. Die Anlenkkugel am Innenring der TS steht genau unter der Kugel am Blatthalter.
Das Anlenkgestänge verläuft parallel zur Rotorwelle.
Die Kugel an der Taumelscheibe eilt der Blattachse 55° voraus. Um die erforderlichen 90° Vorlaufwinkel zu erreichen, sind hier +35° virtuelle TS- Verdrehung einzustellen. 55° + 35° = 90°.
Da die virtuelle TS- Verdrehung sowohl positive als auch negative Werte haben kann, ist darauf zu achten, dass die TS in der richtigen Richtung virtuell verdreht wird.
Kontrolle der Richtigkeit des Winkelvorlaufes
Ein Blatthalter/ Rotorblatt wird dabei parallel zur Längsachse des Heli ausgerichtet. Wenn nun ausschließlich NICK gesteuert wird, darf das Blatt seinen Anstellwinkel nicht verändern. Verändert sich der Anstellwinkel des Blattes, dann stimmt der effektive Vorlaufwinkel nicht.
Pitchkurve für Normalflug, Schwebflug, Anfänger anpassen
Standard 3D Pitchkurve (symmetrisch)
Die Einstellung der Pitchwinkel haben wir mit einer symmetrischen Pitchkurve durchgeführt. Positiver und negativer Pitchwinkel sind damit in der Regel gleich.
Normalerweise kann diese Einstellung auch so bleiben. Der Heli schwebt dabei in Normalfluglage bei Stellung des Pitch Steuerknüppels etwas oberhalb der Mittelstellung. Das ist nicht weiter schlimm, denn es ist nur eine Gewöhnungssache.
Möchte man aber keinen oder nur einen kleinen negativen Pitchwinkel, dann verändert man dies an der Pitchkurve im Sender. Man tut dies aber erst nachdem die komplette Pitchwinkel- Einstellung durchgeführt wurde.
NUR Normalflug Pitchkurve (Schwebflug, auch Anfänger, kein 3D)
Eine solche Veränderung der Pitchkurve (wie im Bild zu sehen) bewirkt, dass der Heli schon bei Pitchknüppel in Mittelstellung schwebt.
Die vorzunehmende Veränderung an der Kurve ist einfach und besteht im Wesentlichen darin, den maximalen negativen Kollektiven Pitchwinkel durch Anhebung der Kurve auf der linken Seite zu verringern.
Die dargestellte Veränderung bewirkt, dass der kollektive Pitchwinkel, nur noch von etwa (minus) -3° bis (plus) +10° Pitchwinkel reicht.
