Heli Pitchwinkel einstellen

Pitchwinkel Einstellung am RC Paddelhelikopter und am FBL Helikopter

Was ist der Pitchwinkel am Helikopter?

Der Pitchwinkel ist der Anstellwinkel der Rotorblätter eines Helikopters - auch Blattanstellwinkel genannt.

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.

Allgemeine Informationen

Paddelkopf

Pitchwinkel einstellen am Paddelkopf

Bei Paddelhelis erfolgt die Aufbereitung der Signale für die Taumelscheibenservos (Taumelscheibenmischung) bereits im Sender und man stellt die Pitchwinkel im "Swash AFR"- Menü (Swash Plate = Taumelscheibe) des Senders ein. AFR bedeutet Adjustable Function Rate (AFR), zu Deutsch soviel wie 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 dann ungemischt übertragen und erst im FBL für den jeweiligen Taumelscheibentyp "gemischt". Auch die Einstellung der Winkel für Pitch, Roll und Nick werden im FBL eingestellt.

Prinzip der Pitchwinkelmessung mit der Pitchlehre (Paddel und FBL)

Oft werden schon beim Messen des Pitchwinkels am Rotorblatt Fehler gemacht.

Daher hier noch einmal die Erklärung des Prinzips der Pitchwinkel- Messung.

Analoge Pitchlehren

Bei Flybarless- Systemen wird der Bremsteller abgeschraubt und statt dessen ein Halter mit Hilfsstange aufmontiert. Die Pitchlehre wird auf das Rotorblatt gesteckt.

Mit der Oberkante der Pitchlehre wird die Referenzstange (Paddelstange oder Hilfsstange bei FBL) anvisiert und der äußere Rahmen der Pitchlehre 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 Pitchlehre befinden!

Die Referenzstange bzw. die Paddelstange muss sich beim Ablesen des Pitchwinkels genau in einer Flucht mit der Richtkante der Pitchlehre befinden!

Für Pitchlehren mit Libelle (Wasserwaage) gilt:

• statt der Peilung über Richtkante und Referenzstange wird die Pitchlehre so lange verdreht, bis die Blase der eingebauten Wasserwaage im Lot ist. Diese Methode kann sehr fehlerträchtig sein.

Achtung: Vor dem Messen des Pitchwinkels mit der Wasserwaage der Pitchlehre muss die Rotorwelle mittels Wasserwaage allseitig exakt vertikal ausgerichtet werden - sonst gibt es falsche Messwerte!

Digitale Pitchlehren

Digitale Pitcheinstell- Lehren erleichtern die Einstellung enorm.

Es gibt digitale Pitchlehren 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 Pitchlehre für alle Größen von Blattaufnahmen einsetzen zu können.

Auf diesem Teller wird die Pitchlehre mittels Magnet oder Klettband befestigt.

Digitale Pitchlehren 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 Pitchlehre einzustellen.

Empfohlene Pitchwerte für 3D Helikopter

Pitcheinstellung am Flybarless Helikopter

Schritt 1 - Vorbereitung und Grundeinstellung

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 stellst du auf 100% (120% bei Futaba).
• Sind Sender und Empfänger gebunden?
• Bei Futaba- Sendern muss der Kanal 3 (Throttle, Gas) bei Elektrohelis immer reversiert werden!

Dann stellst Du die Längen aller Gestänge an der Taumelscheibe entsprechend den Herstellervorgaben genau ein.

Entferne alle Servoarme der TS- Servos, bevor du die Spannung zum Empfänger einschaltest!

Erst Sender einschalten - dann Empfänger einschalten. Das FBL in den Setup- Modus bringen (je nach Hersteller unterschiedlich).

Alle FBL Einstellungen nach Anweisung vornehmen (je nach FBL unterschiedlich; Herstellerangaben für alle Bausteine am Heli 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
  • Die Steuerrichtungen für die Kanäle Pitch, Roll, Nick und Heck testen. Bei Bedarf mittels Servoumkehr im Sender anpassen (FBL- abhängig)
  • Die Servomitten im Sender bei Bedarf anpassen (FBL- abhängig)
  • Die Endpunkte/ Servowege im Sender bei Bedarf anpassen
  • In der Regel darf ab hier später nichts mehr an den vorangegangenen Anpassungen im Sender verändert werden!
• (Im FBL) Die Einstellungen im FBL soweit durcharbeiten, bis die für die Taumelscheibenservos relevanten Einstellungen dran sind.
• Die erste Einstellung, die im FBL vorgenommen wird, betrifft die neutrale Mittenstellung der TS- Servos. Eventuell muss jetzt (oder später) die Laufrichtung der TS bei Steuern von Pitch korrigiert werden.
• Die Servoarme müssen nun möglichst orthogonal (90°) zur Anlenkstange aufgesteckt werden. Bis auf einen Servo- Zahn genau arbeiten!
• (Im FBL arbeiten, nichts mehr im Sender trimmen !) Die Feinjustierung für die Servoarme mittels elektronischem Trim durchführen!

Die Servoarme stehen orthogonal? Neutralstellung! Die Gestängelängen sind laut Herstellervorgabe angepasst?

Arbeite hier bitte sehr genau, damit alles perfekt passt. Diese 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!

Erst 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.

Stehen beide Blätter unterschiedlich hoch, dann muss die Länge der Gestänge noch (wenige Umdrehungen) verändert werden.

Je nach Gegebenheit bieten sich hier zwei verschiedene Vorgehensweisen an:

1. Die Taumelscheiben- Position nach oben oder nach unten verschieben. Dazu müssen die Gestänge zwischen den TS- Servos und der TS gleichmäßig verlängert oder verkürzt werden. Die Kugelköpfe dazu etwas weiter rein- oder rausdrehen. Alle Gestänge in gleicher Weise anpassen, sonst gerät die TS in eine Schiefstellung!
2. Die Anlenklänge von der TS zu den Blatthaltern verändern. Dazu müssen die Gestänge zwischen der TS und den Blatthaltern in gleichem Maße verlängert oder verkürzt werden. Nicht bei DFC Köpfen!

Ggf. muss die Laufrichtung der einzelnen TS Servos geändert werden.

Wir testen dazu die Laufrichtung der Taumelscheibenservos bei Kollektivpitch. Bei Kollektivpitch müssen sich alle Servos in die gleiche Richtung bewegen. Tun sie das nicht, dann muss die Laufrichtung einzelner oder aller TS- Servos im FBL verändert werden. (Nichts im Sender verändern!)

Weitergehende Info zum Thema Rotorkopf gibt es unter Der Rotorkopf am Hubschrauber

Kollektiven Pitchwinkel einstellen

Kollektive Pitchwerte einstellen
Darunter versteht man das Einstellen der maximalen positiven und negativen kollektiven Pitchwinkel. Einige FBL Systeme (z.Bsp. Microbeast) erlauben die separate Einstellung von positiv und negativ Kollektivpitch. In der Regel stellt man im FBL den positiven und negativen Pichwinkel gleich (symmetrisch) ein. Siehe Werte weiter oben auf dieser Seite. Möchte man keinen negativen Pitchwinkel haben, dann wird das erst nach Abschluss der Pitcheinstellung mit der Pitchkurve im Sender verändert. Dazu weiter unten mehr.

Am Ende muss die TS während der gesamten Pitch Auf- bzw. Abwärtsbewegung waagerecht stehen bleiben.

Nun kontrollierst Du die Bewegungsrichtung der Servos auf Roll und Nickbefehl.
Bewege dazu den Nick- und Roll- Knüppel, während der Pitchhebel in Mittenstellung bleibt. 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

Die Einstellung des zyklischen Pitchwinkels für Roll (Aileron) und Nick.

Hier verfahren die Hersteller unterschiedlich!

Einige FBL Systeme erfordern es, dass einmalig ein vorgeschriebener zyklischer Pitchwert als Referenzwert (Beispiel 6° für Roll) angefahren und gespeichert wird.

Andere Hersteller erlauben die separate Einstellung für Roll und Nick mittels Slider (siehe Bild oben "Servo-Wege" 64 für Roll und 64 für Nick). Ausgehend von der Neutralstellung mit 0° Pitch (Steuerknüppel in der Mitte), wird bei voll gedrücktem Steuerknüppel der Rollwinkel und der Nickwinkel gemessen und die Einstellungen im FBL angepasst. Werte für die zyklischen Pitchwinkel gab es schon weiter oben auf dieser Seite.

Auf der Seite Taumelscheibe (Swash Plate) 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 Blattwinkel nur die Stellung des Blattes an dem gemessen wird.

Die mechanische Anlenkung der Rotorblätter über die Taumelscheibe erfolgt in der Regel mit 90° Verschiebung. Es gibt jedoch Ausnahmen. Dann muss dieser Winkel mit Hilfe der "virtuellen Taumelscheibenverdrehung" korrigiert werden. Aber dazu gibts mehr Info in einem speziellen Kapitel auf dieser Seite. In der Regel wird bei 2 bis 4 Blattköpfen ohne virtuelle Taumelscheibenverdrehung gearbeitet.

Zyklischen Pitchwinkel für Roll (Aileron) einstellen

Zur Einstellung des zyklischen Blattanstellwinkels für Roll (Aileron) richtest Du den Rotorkopf so aus, dass das zu messende Blatt genau in Längsrichtung des Heli steht! Es ist egal ob am nach vorn zeigenden Blatt oder am nach hinten zeigenden Blatt gemessen wird. Die Winkel haben jedoch unterschiedliche Vorzeichen. Das Bild verdeutlicht die Zusammenhänge.

Zyklischen Pitchwinkel für Nick (Elevator) einstellen

Zur Einstellung des zyklischen Blattanstellwinkels für Nick (Elevator) richtest Du den Rotorkopf so aus, dass das zu messende Blatt genau in Querrichtung des Heli steht! Das Bild verdeutlicht die Zusammanhänge an einem rechtsdrehenden Rotorkopf. Bei rechtsdrehendem Hauptrotor soll das Blatt 90° nach links zeigen, wenn wir den zyklischen Pitchwinkel für Nick (Elevator) messen. Man kann auch am rechten Blatt messen, aber dort ist der Winkel dann negativ!

Diese Einstellungen funktionieren bei kleinen und großen Helikoptern gleichermaßen.

Pitchwinkel einstellen am Mehrblatt- Rotorkopf

Wie wir schon gelernt haben, ist der Winkelvorlauf am Rotorkopf von Helikoptern von entscheidender Bedeutung für die Blattwinkel- Steuerung eines Helikopters. Die Ansteuerung der Blatthalter muss 90° versetzt erfolgen, um die zyklische Ansteuerung der Blätter im richtigen Moment erfolgen zu lassen.

Bei 2-, 3- und 4- Blatt Rotorköpfen ist eine um 90° versetzte Blattanlenkung rein mechanisch meist kein Problem. Bei mehr als 4 Rotorblättern herrschen am Kopf und an der Taumelscheibe eingeschränkte Platzverhältnisse. Eine 90° voreilende Anlenkung ist dann nicht mehr sinnvoll, oder schon gar nicht mehr möglich. Selbst bei 3- und 4- Blattköpfen verlaufen die Gestänge zwischen Taumelscheibe und Blattanlenkung in einem sehr schrägen Winkel.

Wenn eine um 90° versetzte Anlenkung rein mechanisch nicht mehr umgesetzt werden kann, dann bedient man sich der virtuellen Taumelscheibenverdrehung.

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!

Kontrolle der Richtigkeit des Winkelvorlaufes

Pitchkurve für Normalflug, Schwebflug, Anfänger anpassen

Standard 3D Pitchkurve (symmetrisch)

NUR Normalflug Pitchkurve (Schwebflug, auch Anfänger, kein 3D)