Het vliegen met een Helikopter


heli-01De clubdag van 19 september 2015 stond in het teken van vliegen met de helikopter. Hier lees je nog eens de presentatie die Jaap voor ons maakte.

Het vliegen met een Helikopter

Wat zijn de moeilijkheden.

  • Het vliegen van een helikopter is niet eenvoudig zoals je misschien al in de voorbereidingen hebt gemerkt. We gaan eerst eens na wat zoals de moeilijkheden zijn waarmee je te maken hebt bij het besturen van een helikopter.

heli-02Wat zijn besturingsassen?

  • De meeste vliegtuigen hebben, als er geen tegenwerkende krachten zijn zoals turbulentie (wervelingen) e.d., tijdens de vlucht een redelijke stabiliteit. Dat komt door de stand van de vleugels (in V-vorm) en de plaats van het kielvlak.
  • Bij een helikopter ligt dat ander. Hier is sprake van een extra kracht die moet worden tegen gewerkt: de torsie ( Torque). Deze torsie ontstaat door de natuurwet: actie geeft reactie.
  • Door de draaiing van de rotor heeft de romp zelf de neiging om in tegengestelde richting te gaan roteren Dit moet worden opgeheven door een tegengestelde kracht.

Een video met andere rotorsystemen

 

Stabiliteit

  • heli-03Een ander groot verschil in stabiliteit is het het gegeven dat de rotorbewegingen moeten zorgen voor de opwaartse, voorwaartse, zijwaartse of achterwaartse bewegingen van de helikopter.
  • Een vliegtuig heeft een redelijke stabiliteit vanwege zijn vleugels, maar een helikopter bevindt zich eigenlijk op een bal lucht Door de zwaartekracht dreigt hij steeds van die luchtbal af  te glijden.
  • Als je op een skippy bal gaat staan en probeert daarop te blijven staat, zonder je te willen verplaatsen, dreig je er ook steeds van af te vallen.
  • Door steeds kleine correcties uit te voeren, blijft de helikopter op de luchtbal balanceren.
  • Geven we in een vliegtuig meer gas, dan doen we dat om het motorvermogen te vergroten,snelheid te vermeerderen en daar mee een voorwaartse beweging te realiseren. Bij een helikopter is dat niet zo.
  • Hier dient eerst een verticale kracht er voor te zorgen dat de helikopter opstijgt. Dat gebeurt door de motor een vast aantal omwentelingen te laten maken en dat naar de rotor door te geven en daarna de lift te creëren door de rotorbladen iets te laten kantelen -met het “collective”- en tegelijk het motorvermogen iets te laten toenemen.
  • Een rotorblad is te vergelijken met de vleugel van een vliegtuig en zorgt ook voor de lift.De hoek die het rotorblad maak met het vlak van draaiing is de invalshoek of pitch
  • Als er dus genoeg toeren worden gemaakt en de rotorbladen in de juiste stand staan,zal de helikopter opstijgen. Als we verder niets doen, zal de heli alleen verder stijgen. Als de vereiste hoogte is bereikt,wordt de kanteling van de rotorbladen iets teruggezet.
  • Dit noemen we de collectieve beweging. Voor deze beweging is er een aparte hendel: het “collective”. De beweging van het collective ziet er uit als een handrem in een auto.

De stuurknuppel voor de beweging van de andere assen

Assen van beweging.

  • Om de rotor in een bepaalde richting te laten kantelen gebruiken we de stuurknuppel.
  • Door de bladen tijdens de rotatie cyclisch een andere invalshoek te laten maken gaat de rotor kantelen in de richting van de beweging van de stuurknuppel.]

Een kleine vlucht maken

  • Maak uiteraard eerst een vliegplan, met een bestemming, vlieghoogte en cruisesnelheid
  • Uit voorgaande verhaal zal duidelijk zijn, dat de besturing van een helikopter altijd met kleine bewegingen moet gebeuren. Nooit grote wilde bewegingen.
  • Na de clearance van de tower starten we de motor en laten de rotor op toeren komen. we bewegen de collective naar boven en geven een klein beetje gas bij (dit laatste kan niet in flightsimulator de gashandel is de collective). We blijven nu stil hangen op ca 10 ft
  • Bij normaal vertrek stijgen we langzaam naar ongeveer 10 ft om vandaar te taxiën naar het startpunt. Als we op een plek staan buiten jet vliegveld gaan we gelijk wat hoger. We hangen nu stil op bijvoorbeeld 100 ft maar we willen natuurlijk wel vertrekken. Eerst moet het toestel in de juiste richting wijzen. Door de staartmotor kunnen we de richting waar de romp naar toe wijst, aanpassen (heading). Dit gebeurt via de pedalen.
  • Dan willen we echt vertrekken. We zullen dus een voorwaartse kracht moeten ontwikkelen. Dat gebeurt door de gehele stand van de rotorschijf te laten kantelen in de richting waarheen we willen vliegen (cyclic).
  • heli-2-0De heftkracht van de rotor wordt dan verdeeld in een opwaartse en voorwaartse kracht. Hierdoor wordt de lift omhoog minder. Door wat meer gas te geve, wordt het motorvermogen verhoogd en wordt de lift weer gecompenseerd.
  • Omdat het totale motorvermogen toeneemt, zal ool de torsiekracht toenemen. Vandaar dat de staartmotor dit moet compenseren. De piloot bedient de staartmotor met de voetpedalen.
  • Een helikopterpiloot heeft  voor de besturing tot zijn beschikking:
    • gashendel – voor het vermogen (of FADEC)
    • collective – voor de lift van de rotorbladen en het in de lucht blijven
    • cyclic – voor de invalshoek van de rotor – het verplaatsen in het horizontale vlak
    • voetpedalen voor de staartmotor –  de richting waarin de romp  wijst.

heli-0-0

De landing

Het landen zal ook anders gaan als bij een vliegtuig. Gebruikt een vliegtuig een landingsbaan om op de grond al uitrijdend en remmend zijn snelheid te verliezen, een helikopter kan pas landen als zijn snelheid nul is. De heil dient dus in de lucht als zijn snelheid kwijt te raken.

Als we dit tijdens het vliegen doen, zien we dat we gaan stijgen. We compenseren dit door het collective te verminderen. Zodra we langzamer gaan vliegen, gaan we door verminderde hoeveelheid lift, dalen en zorgen we ervoor dat we op 100 ft de snelheid kwijt zijn (decision height). Desnoods maken we een extra rondje.

Er zij 2 methodes: de hover en de flare methode:

Hover methode: hierbij wordt bij het aanvliegen van d bestemming allen snelheid terug genomen op de zelfde hoogte. Pas boven de langsplaats wordt door het verminderen van het collective de hoogte teruggebracht. Net boven de grond wordt even opgevangen met extra pitch/collective/gas.

Flare methode: Hierbij wordt een combinatie gemaakt van aanvliegen, snelheid verliezen en hoogte verminderen. Hierbij is de bedoeling om boven de landingsplaats op ongeveer 5 ft hoogte geen snelheid meer te hebben en daarna de landing uit te voeren.

Door zorgvuldig te doseren met collective/gas en X-as dienen we boven de landingsplaats te hoveren en door langzaam gas terug te nemen de heli te laten dalen. Via de Z-as kan eventueel de richting van de helikopter worden gewijzigd. Steeds kleine correcties toepassen totdat de helikopter op de grond staat.

Zoals in het kort beschreven, is dit het vliegen met een helikopter. Een zeer complexe materie. Logisch dat het leren beheersen van een helikopter, ook in flightsimulation, een tijdrovende zaak is. Maar door veel te oefenen (en te crashen) zal langzaam het gevoel van de juiste besturing komen. Van elke crash leer je en gelukkig gaat dat in flightsimulation zonder lichamelijke of materiële schade.

Vliegen met de heli op een paar honderd voet boeven een aangename scenery is een plezierige manier om de scenery te bewonderen. Het is dus de moeite waard om hiervoor de tijd te nemen.


Instellingen in FSX_SE

  • Belangrijk is dat de instellingen van de joystick of yoke en pedalen worden aangepast. We nemen als voorbeeld de Rotorcraft Bell
  • In de Aircraft>Realism Settings>Settings-RealismCurrent realism settings: Hard
  • In de sectie Flight model moeten alle slider geheel naar rechts. Daarna de slider van General 1 tik terug.
  • In de sectie Crashes and damage op Ignore zetten (dit werkt niet bij missions !)
  • Onder Engines zowel Enable automixture als Unlimited fuel  aanvinken
  • De functie Autorudder in de sectie Flight controls moet worden uitgezet.
    heli-fsx-01
  • Tevens moeten de gevoeligheden van de assen worden aangepast. Via Options>Settings>Controls>tab CALIBRATION> sectie Sensitivity and null zone > met Advanced controls gekozen, gaan we in de tab CALIBRATIONde gevoeligheid van alle assen op maximaal zetten en de nul zones op minimum.
  • Vergeet niet om ook de rudders pedals op deze wijze te kalibrerenheli-fsx-02
  • Wil je FSUIPC gebruiken om de assen te configureren, zorg er dan voor dat bij alle assen de middelste Set op nul staat en dat de waarde van de Slope voor de assen op maximale positie waarde van de Response curve staat. Zo heb je de beste besturing. Vergeet niet om het vinkje  bij Enable controller uit te zetten bij het gebruik van FSUIPC.heli-fsx-03
  • Helikopters zijn bij uitstek instabiel en zullen steeds met kleine correcties bijgestuurd moeten worden. Een grote null zone op de joystick maakt dat bijna onmogelijk.

howtofly-hapDe HAP – Helikopter-Auto-Pilot.

  • Aangezien het vliegen in FSX-SE niet eenvoudig is en we toch van de helikopter en de omgeving willen genieten, hebben we een autopilot aan de Jet Ranger toegevoegd.
  • Als het goed is hebben jullie die reeds ingebouwd met de hulpmiddelen die zijn aangereikt.
  • Wil je een volledige uitleg van de aerodynamics van een helikopter, lees dan even hier

Tot slot nog een interessante website met veel illustratieve video’s:

The video below is an introduction to Helicopter Flight Controls, demonstrated in a Robinson R22 helicopter, covering the collective, cyclic, and anti-torque pedals: