De/Fliegen mit dem Helikopter

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Zusammenfassung

Helikopter sind instabile Fluggeräte. Auf jede Steuereingabe müssen weitere folgen, sonst gerät der Helikopter außer Kontrolle. Man kann es mit einem Balancieren auf einen Ball vergleichen, der auf einen weiteren sitzt....

Helikopter bezitzen in der Regel 3 Steuereingabemöglichkeiten: -Cyclick Stick für die zyklische Blattverstellung. Dies bestimmt die Flugrichtung sowie Geschwindigkeit -Collectiv Blattverstellhebel für die kollektive Blattverstellung. Dies bestimmt den Anstellwinkel und damit über Steigen oder Sinken, es beeinflusst auch die Geschwindigkeit. -Pedale für den Drehmoentausgleich.

Wenn man nun den den Collectiv Blattverstellhebel zieht, erhöht sich die Blattverstellung an allen Hauptrotorblättern und der Heli beginnt entgegen der Rotordrehrichtung sich zu drehen. Um dem entgegenzuwirken, muss die Kraft des Heckrotors bzw. entgegenwirkenden Rotors erhöht werden, das geschieht mit den Pedalen. Man kann dafür Hardware-Pedale oder Joysticks mit Twist-Achsen verwenden. Auch, wenn aber sehr viel ungenauer, eine Wheel-Scrollmaus mit modifizierter mice.xml.


Allgemeines

Als erstes: Alles was für echte Helikopter gilt, gilt auch für die Helikopter in FlightGear! Grundlegende Techniken und Flugmanöver sind sehr gut aber in englischer Sprache hier beschrieben: http://www.cybercom.net/~copters/pilot/maneuvers.html

Einige Details sind in FlightGear vereinfacht, im besonderen die Triebwerke sowie Überbelastung sind (noch) nicht simuliert oder haben keine Konsequenz. Es ist bisher in FlightGear nicht möglich den Hubschrauber im Flug zu beschädigen. (z.B. durch zu hohe Rotordrehzahl, Overspeed Vne...)

Bo105 cockpit.jpg

Seit dem Erscheinen von FlightGear 0.9.10 gab es einige Verbesserungen zum helicopter Flugmodell und deshalb sollte Version 1.0.0 und später verwendet werden.

Mit diesen Verbesserungen ist das Helikopter Flugmodell physikalisch korrekt. Ausnahme ist nur bisher der Vortex-Wirbelringzustand, der bisher nicht simuliert wird. Dieser erscheint sobald man zu schnell ohne genügend Vorwärtsgeschwindigkeit sinkt. (>300fps/<30knots). Der Helikopter gerät dabei in seinen eigenen Abwind, und der Auftrieb verringert sich schlagartig. Nur in sehr großer Höhe kommt man da wieder sicher heraus. Im Netz finden sich einige Videos darüber.

Einige Helikopter sind aufgrund Originaldaten und Messungen sehr realistisch im Flugverhalten, aber Perfomancedaten können leicht vom Original abweichen. Ein guter joystick ohne Feder wird empfohlen, da sich dieser nicht selbst zentriert. Man kenn diese bei den meisten Modellen leicht entfernen. Man kann aber auch einen Force feedback joystick verwenden, in dem man Force Feedback unterdrückt. Desweiteren sollte der Joystick über einen Schubkontrollhebel verfügen, dieser ersezt den Collective. Um den Heckrotor zu kontrollieren sollte man Rudderpedale oder einen Joystick mit Twistachse haben, Tastatur genügt in keinem Fall. (Hinweis: FlightGear unterstützt mehrere Steuergeräte gleichzeitig.)

Auto-coordination solte ausgeschaltet werden siehe FlightGear Wizard.

Anfang

Die Zahl der Hubschrauber in FlightGear ist momentan noch gering. Die Bo105 sollte der einfachste zum fliegen sein, da er dank seines Rotorsystems sofort und direkter als andere Hubschrauber reagiert. Seit es mehr und mehr Hubscharuber in FGFS gibt, gibt es eine Vilezahl an unterschiedlichen Modellen, die alle ihr eigenes Flugverhalten der Realität entsprechend haben.

Wenn FlightGear geladen ist, zentriere Stick, Collective und Pedale. Vorallem Collective kann je nach Helimodell auf "Maximum" gestellt sein, was unliebsame Überraschungen mit sich bringt.

S76c landed.jpg

The helicopter is controlled by four functions. The stick (joystick) controls two of them, the inclination of the rotor disc (and thus the inclination of the helicopter) to the right/ left and forwards/back. Together these functions are called “cyclic blade control”. Next there is the “collective blade control”, which is controlled by the thrust controller. This causes a change of the thrust produced by the rotor. Since the powering of the main rotor transfers a torque to the fuselage, this must be compensated by the tail rotor. Since the torque is dependent on the collective and on the flight condition as well as wind can add additional torque on the fuselage, the tail rotor is also controlled by the pilot using the the pedals. If you push the right pedal, the helicopter turns to the right (!). The pedals are not a steering wheel. Using the pedals you can yaw helicopter around the vertical axis. The number of revolutions of the rotor is kept constant (if possible) by the aircraft.

Ec135 in the air.jpg

Lift-Off

First reduce the collective to minimum. To increase the rotor thrust, you have to “pull” the collective. Therefore for minimum collective you have to push the control down (that is the full acceleration position (!) of the thrust controller). Equally, “full power” has the thrust controller at idle. Started the engine with “}”. After few seconds the rotor will start to turn and accelerates slowly. Keep the stick and the pedals approximately centered. Wait until the rotor has finished accelerating. For the Bo105 there is an instruments for engine and rotor speed on the left of the upper row.

Once rotor acceleration is complete, pull the collective very slowly. Keep your eye on the horizon. If the heli tilts or turns even slightly, stop increasing the collective and correct the position/movement with stick and pedals. If you are successful, continue pulling the collective (slowly!).

As the helicopter takes off, increase the collective a little bit more and try to keep the helicopter in a leveled position. The main challenge is reacting to the inadvertent rotating motion of the helicopter with the correct control inputs. Only three things can help you: practice, practice and practice. It is quite common for it to take hours of practice to achieve a halfway good looking hovering flight. Note: The stick position in a stable hover is not the center position of the joystick.

Quick Reference:

  1. Press } to start the turbines
  2. Disengage parking or rotor brake. (If applicable)
  3. Wait for your turbine to come to full speed
  4. Push the throttle Down, not up. Pushing up makes the chopper go down
  5. When at desired altitude, push throttle to about 60%
  6. Fly freely

In the air

To avoid the continual frustration of trying to achieve level flight, you may want to try forward flight. After take off continue pulling the collective a short time and then lower the nose a slightly using the control stick. The helicopter will accelerate forward. With forward speed the tail rotor does not have to be controlled as precisely due to the relative wind coming from directly ahead. Altogether the flight behavior in forward flight is quite similar to that of an badly trimmed airplane. The “neutral” position of the stick will depend upon airspeed and collective.

Transitioning from forward flight to hovering is easiest if you reduce speed slowly by raising the nose of the helicopter. At the same time, reduce the collective to stop the helicopter from climbing. As the helicopter slows, “translation lift” is reduced, and you will have to compensate by pulling the collective. When the speed is nearly zero, lower the nose to the position it was when hovering. Otherwise the helicopter will accelerate backwards!

Back to Earth I

To land the helicopter transition to a hover as described above while reducing the altitude using the collective. Briefly before hitting the ground reduce the rate of descent slowly. A perfect landing is achieved if you managed to zero the altitude, speed and descent rate at the same time (gently). However, such landing are extremely difficult. Most pilots perform a hover more or less near to the ground and then decent slowly to the ground. Landing with forward velocity is easier, however you must make sure you don't land with any lateral (sideways) component to avoid a rollover.

Quick Reference

  1. Get to the airport
  2. Throttle up slowly to about 80%
  3. Keep it level
  4. Don't come down too hard
  5. Land and turn your turbines off (key-{-)
  6. Have a nice day

Bo105 landed.jpg

Back to Earth II

It is worth mentioning autorotation briefly. This is an unpowered flight condition, where the flow of air through the rotors rotates the rotor itself. At an appropriate altitude select a landing point (at first in the size of a larger airfield) and then switch the engine off by pressing "{". Reduce collective to minimum, place the tail rotor to approximately 0 degrees incidence (with the Bo push the right pedal about half , with Russian or French helicopters (like the Alouette 2) the left). Approach at approximately 80 knots. Don't allow the rotor speed to rise more than a few percent over 100%, otherwise the rotor will be damaged (though this is not currently simulated). As you reach the ground, reduce the airspeed by lifting the nose. The descent rate will drop at the same time, so you do not need to pull the collective. It may be the case that the rotor speed rises beyond the permitted range. Counteract this by raising the collective if required. Just above the ground, reduce the descent rate by pulling the collective. The goal is it to touch down with a very low descent rate and no forward speed. With forward speed it is easier, but there is a danger of a roll over if the skids are not aligned parallel to the flight direction. During the approach it is not necessary to adjust the tail rotor, since without power there is almost no torque. If you feel (after some practice), that autorotation is too easy, try it with a more realistic payload via the payload menu.

Bo105 auto.jpg

Much fun with the Flightgear helicopters!