Um aus dem Stadium herauszukommen muss man den Kraftvektor verschieben. Beim Helikopter gibt es 2 Möglichkeiten zum Recovery, eine konventionelle bei der man die Vorwärtsgeschwindigkeit erhöht und eine neuere, die den Heckrotor mit benutzt. Die Frage ist, ob die starren Rotoren des Multikopters im Falle eines Auftriebverlustes (das ist das vortex ring state) überhaupt in der Lage sind, den Kraftvektor zu verschieben, was dort ja nur durch unterschiedliche RPMs der Rotoren geht.

Ja, aber ob eine Erhöhung des Auftriebs durch größeren Pitch oder höhere Drehzahl erfolgt kann mMn für die lokale Strömung keinen Unterschied machen. Die Leistungsreserven jeder einzelnen Motor/Propeller-Kombination müssen ohnehin sehr groß sein.

Das Ausfliegen aus dem Wirbelringstadium funtkioniert bei einem klassischen Helicopter neben dem Senken des Collektive durch das Herausfliegen aus dem "Wirbeltunnel". Dazu kann ein Hubschrauber durch die zyklische Blattverstellung die Rotorfläche neigen. Sie wirkt wie eine Tragfläche, die durch die Anströmung von unten ein Bewegung nach vorne ermöglicht. Nachdem der Heli durch Senken des Collective aus den Wirbelring "gefallen" ist, kann er mit etwas Vorwärtsfahrt wieder Leistung setzen, um die Fallgeschwindigkeit zu bremsen und gleichzeitig das erneute Entstehen eines Wirbelrings verhindern.

Dieses Anstellen der Rotorfläche um Vorwärtsfahrt zu erzeugen, kann ein Multicopter nicht und er kann auch nicht die Anströmung von unten verwenden. Der Multicopter kann nur die Drehzahl der Rotoren verändern. Er müsste also kurz alle Rotoren abstellen, um durch den Wirbelring durchzusacken und danach die Fallgeschwindigkeit wieder auffangen. Stellt er nur die vorderen Rotoren wieder an, kommt er langsam in Vorwärtsbewegung, braucht aber zusätzlich immer mehr Leistung, um auch die Fallgeschwindigkeit zu bremsen. Wenn es überhaupt möglich sein sollte, auf diese Weise aus dem Wirbelring auszufliegen, wäre der Höhenverlust wohl extrem.

Allerdings habe ich noch nicht von praktischen Versuchen in dieser Hinsicht gehört. Wer mehr darüber weiß, her damit.

Dass es Wirbelringabstürze bei Drohnen gibt, beweisen zahlreiche Videos auf Youtube, z.B:

https://www.youtube.com/watch?v=_mwUCiiEHos

Dass auch Drohnen Wirbelringstadien vermeiden müssen, führt zur Erkenntnis, dass sie auch Anflugsektoren benötigen und nicht einfach senkrecht wie ein Fahrstuhl zwischen den Häuserschluchten "runterfahren" können. Zusammen mit den äußeren Abmessungen, wie oben dargestellt, ist der Platzbedarf - auch für An- und Abflug - für Drohnen-Pads also auch nicht geringer als für Heli-Pads.

Das kannst du ja in einem autonomen oder automatisierten Landeprogramm gut hinterlegen, das zu vermeiden.

Zudem - wer sagt, dass man nicht die Rotorfläche jedes einzelnen Rotors leicht nach außen verstellen können sollte, um das Wiederansaugen des eigenen Wirbels zu vermeiden ? Ich denke in der Flexibilität der Rotoren liegt hier ein Riesenvorteil, denkst du nicht ?

Das überzeugt mich noch immer nicht ;-)

Ich habe schon oft beim schnelleren Sinken (m)einer Drohne(n) solche Flugzustände inklusive der Instabilität gesehen, aber das Einleiten einer seitlichen Bewegung (abgestellt muss nix werden, minimale Drehzahlunterschiede reichen schon) stoppt das wieder. Das Einzige was natürlich überhaupt nicht geht ist negativer Pitch/Autorotieren, aber dafür muss ein Heli auch erst einmal eine Mindesthöhe erreicht haben.

Natürlich kann man Physik nicht zerreden. Die Argumente der Flugtaxigegner tun das auch nicht.

Ne, aber manche Argumente der Flugtaxi-Befürworter tun das sehr wohl. Das ist ja der Punkt, der unter anderem mich immer aufregt.

Das kannst du ja in einem autonomen oder automatisierten Landeprogramm gut hinterlegen, das zu vermeiden.

Möglicherweise. Aber jede Landung ist anders. Und gerade im "urbanen" Umfeld gibt es Windverhältnisse, die nicht vorherbar sind, und auf die man z.B. als Pilot im Rettungsheli immer vorbereitet sein muss. Das kann man vielleicht mit entsprechenden Verfahren automatisieren, aber diese Algorithmen dann auch für die Personen-Luftfahrt zertifiziert zu bekommen, dürfte sich als aufwändiger erweisen, als man denken mag. Ich habe vor einigen Jahren mal miterlebt, wie ein auf neuronalen Netzen und reinforcment learning basiertes Betrugserkennungssystem im Zahlungsverkehr abgeschaltet werden musste, weil die Regulatoren nicht nachvollziehen konnten, wie die jeweiligen Entscheidungen getroffen wurden.

Und wenn ich mir die MCARS-zertifizierungs-Diskussionen um die 737MAX angucke, dürfte das Zertifizieren von irgendwas mit KI oder auch "nur" Fuzzy-Logic-Algorithmen, nicht einfacher werden.

Zudem - wer sagt, dass man nicht die Rotorfläche jedes einzelnen Rotors leicht nach außen verstellen können sollte, um das Wiederansaugen des eigenen Wirbels zu vermeiden ? Ich denke in der Flexibilität der Rotoren liegt hier ein Riesenvorteil, denkst du nicht ?

• Die Regenschirmchen über jedem der 8 Rotorköpfe. Ehrlich jetzt? Gut, später sind die natürlich weg, aber das ist schon ein ulkiges Bild
• Der Ton. So richtig hört man das Geräusch des EHang bei Start und Landung nicht. Warum eigentlich?
• Ein Octocopter, dessen 16 Rotoren alle in Kniehöhe angebracht sind. Nett, aber bzgl. der Operations-Bedingungen ein Alptraum. Das Ein-/Aussteigen von Passagieren muss peinlichst überwacht werden. Irgendwer könnte ja aus Versehen (oder auch absichtlich) die Rotorblätter beschädigen
• Flüge waren wohl nur über Wasser und in relativ geringer Höhe zugelassen. Das wiederum finde ich sehr gut. Im Falle eines Falles wären die Überlebenschancen wohl nach am größten

Ich bin gespannt, wie sich das Teil und auch der Volocopter weiter entwickeln.

Bzgl. Lärm sehe ich das übrigens komplett anders als Du. Ein heutiger "normaler" Heli hat genau 3 Lärmquellen: Triebwerk(e), Hauptrotor und Heckrotor. Je nach Konfiguration entstehen unterschiedliche Lärmvarianten, aber ganz grundsätzlich gilt: Je größer das Rotorblatt, desto niedriger die notwendigen Drehzahlen und desto leiser das System bzw. desto niedriger die Frequenzen. Und da ein Hubschrauber mit konstanten Drehzahlen fliegt (Hauptrotor so in der Größenordnung 400rpm, Heckrotor in der Größernordnung 2.400rpm, Motor ), hat man in jedem Heli einen im Wesentlichen von der Leistungseinstellung abhängigen relativ konstanten Lärm, der nur wenig variiert.
Mit den vielen kleinen Rotoren, auf die die EHAngs, Volocopters und insbesondere Liliums setzen, werden höhere Drehzahlen erforderlich, die einen "anderen" Lärm verursachen. Aber durch die für die Steuerung notwendigen vielen Drehzahländerungen würde ich erwarten, dass die Lärmsignatur deutlich mehr variiert, als bei einem Heli.
Ich muss aber gestehen, dass ich mit Multicopter nicht wirklich Erfahrungen habe.

Es bleibt aber abzuwarten, welcher Lärm im städtischen Alltag gefühlt "nerviger" sein wird. Der von Helis, oder der von großen Multicoptern.

Olaf,

hier ist der ehang vor einem Jahr - laut ist für mich was anderes: https://www.youtube.com/watch?v=6tIBFaxGYoc. Mit dem Lärm eines Helis nicht zu vergleichen.

Die Lärmentstehung beim Heli ist kompliziert, im Wesentlichen sind die Quellen der Hauptrotor, die hohen Blattgeschwindigkeiten, Strömungsablösungen, Interaktion mit nachfolgenden Blättern und zyklische Blattverstellung, und hohe Geschwindigkeiten beim vorlaufenden Blatt, je nach Flugmanöver. Dazu kommt Breitbandlärm von Turbine / Motor, sowie dem Heckrotor.

Gekapselte Festblattrotoren haben klare Vorteile, auch wenn sie schneller drehen müssen. Turbinen oder Motorlärm fällt weg, Heckrotor ebenso, und die nach vorne laufende Blattspitze erreicht keinen Überschall. Hör dir den Unterschied zwischen einer grösseren Drohne und z.B. einem Graubner Modellhubschrauber an, und du hast die Antwort. Ich habe noch einen zu Hause stehen, können wir mal zusammen steigen lassen. Jede professionelle Fotodrohne - auch die grösseren, nicht diese dji Spielzeuge - ist wesentlich leiser, selbst ohne Kapselung.

Fällt ein Rotor aus, ist eine Geometrie von fünf oder mehr Rotoren ausreichend, einen stabilen Weiterflug oder Landung zu ermöglichen.

Landehubs am Boden können durch eine Vielzahl von Massnahmen den Lärm senken, etwa durch hochgezogene Schallschutzwände - man könnten zB daran denken, eine Art Zylinder zu bauen, in dem Landungen und Starts stattfinden. Die Landung ist computergesteuert unterhalb der Sinkgeschwindigkeit, bei der Ring Vortices entstehen. Die Verstellung der Rotorfläche nach aussen oder seitlich ist eine weitere Option zur Vermeidung.

Eine andere - bereits in Diskussion befindliche - Alternative sind Fahrgastkabinen, die von der Rotorplattform nach unten gelassen werden, Passagiere aus-/einsteigen lassen, sie wieder nach oben ziehen. Dann ist eine Landung nicht erforderlich. Geht natürlich auch nur bei wenig Wind, ist klar, kann aber an mehr Stellen innerstädtisch realisiert werden als eigene dedizierte Landehubs.

In den Häuserschluchten werden die Flugtaxis nicht fliegen, daher muss da auch nichts heulen. Sie steigen auf eine Höhe oberhalb der Häuser und fliegen zu festen Destinationen, etwa dem Flughafen, einem Aussenbezirk oder anderen Hubs. Denken wir an eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen den beiden Flussseiten des Shanghai, einer Verbindung von Paris La Defense nach CDG, einer Verbindung von London City nach Heathrow, usw. usw. usw. Das werden die Anfänge sein. Genauso können zB Fluggäste "vom Land" abgeholt werden, statt mit Bus/Bahn/ eigenem Auto zu fahren. Anwendungsgebiete gibt es genügend. Finanzierung und Realisierung zunächst durch Konsortien.

Die Energieversorgung wird irgendwann batterieelektrisch, aber in einer Zwischenperiode kann ein Brennstoffzelle die nötige Energie für die Elektromotoren liefern.

Helikopter sind für all diese Optionen nicht das richtige Vehikel. Offener Rotor, instabiles Fluggerät, grosser Lärm, hohe Kosten, usw.

Keinen. Vergleich. Mit. Helikoptern.

Man kann gerne dagegen anschreiben, ändern oder verhindern wird die Dinger keiner mehr. Sie sind ein Baustein, der möglicherweise in Zukunft an Bedeutung gewinnt.

Das waren nicht die ersten Flüge mit Passagier, die gab es schon länger. Interessant finde ich aber dass es keine Aufnahmen von Flügen mit zwei Passagieren gibt und alle Mädels an Bord waren leichtgewichtig. Vielleicht traut man sich mit der Nutzlast noch nicht so viel zu.

Die Lärmentstehung beim Heli ist kompliziert...

Ach. Ich fliege seit 2010 Helis, Du erzählst mir da nichts Neues.

Das EHang-Video, das Du verlinkt hast, gefällt mir übrigens gut. Der Moment, wo er vom Dach abhebt, scheint eine realistische Geräuschkulisse zu sein. Bei dem Ding sind die Rotoren verhältnismäßig groß und nicht ummantelt (ähnlich, wie beim Volocopter). Bei dem Lilium erwarte ich ganz andere Geräusche, die eher in ein Pfeifen übergehen sollten. Wir werden es irgendwann hören.

Übrigens hat man mit den kleinen ummantelten Triebwerken des Harrier-Jets zwar ein sehr flexibles Gerät, aber auch noch mal einen ganz anderen Lärm, als mit den großen Öfen aus anderen Kampfjets.
Auch hier gilt: Kleiner Querschnitt -> Höhere Drehzahl -> unangenehmerer Lärm

Ja, ich weiß, ist ein Jet-Triebwerk und wieder nicht vergleichbar...

Landehubs am Boden können durch eine Vielzahl von Massnahmen den Lärm senken, etwa durch hochgezogene Schallschutzwände - man könnten zB daran denken, eine Art Zylinder zu bauen, in dem Landungen und Starts stattfinden.

Das hätte man auch mit Helis grundsätzlich schon längst haben können. Ist also keine spezifisch neue Idee für Multicopter, auch wenn man mit Multicoptern etwas andere aerodynamische Bedingungen im Flug und in der senkrechten Landung hat.

Die Verstellung der Rotorfläche nach aussen oder seitlich ist eine weitere Option zur Vermeidung.

Wie soll das Deiner Ansicht nach konstruktiv dargestellt werden? Mit den derzeit genutzten festen Rotorachsen und festen Rotorblättern geht das nicht - zumindest nicht zu den derzeitigen Kosten.

Die Energieversorgung wird irgendwann batterieelektrisch, aber in einer Zwischenperiode kann ein Brennstoffzelle die nötige Energie für die Elektromotoren liefern.

Naja, hier redest Du die Physik weg: Treibstoff verbraucht sich im Flug, das LfZ wird leichter. Akkus werden zwar leerer, müssen aber mit vollem Gewicht mitgeschleppt werden. Hoffen wir, dass Lilium wirklich an der nächsten oder gar übernächsten Batteriegeneration dran ist. Die werden sie brauchen...

Man kann gerne dagegen anschreiben, ändern oder verhindern wird die Dinger keiner mehr. Sie sind ein Baustein, der möglicherweise in Zukunft an Bedeutung gewinnt.

Ich will sie nicht verhindern. Ich will den Volocopter selber fliegen :)

Ja, die Dinger werden "an Bedeutung gewinnen". Passt schon. Alles gut. Da sind wir uns auch einig.
Ich sehe halt - aus diversen Gründen - kein massentaugliches Verkehrsmittel, dass sich nachhaltig wirtschaftlich erfolgreich betreiben lässt. Aber genau das ist es, was einige Hersteller laut bewerben, um Investorengelder einzutreiben. Lilium allen voran.

EHang und Volocopter sind im Prozess weiter und machen ein gutes Stück weniger Wind (pun intended) um ihre Entwicklungen.

Es bleibt spannend.

Olaf

Wie "modern" sind eigentlich moderne Helis wirklich?

Ich will hier die Physik nicht klein reden aber wenn ich sehe wie effizient moderne ULs im Vergleich zu einem C150 Dinosaurier sind dann könnte ich mir schon vorstellen dass hier noch etwas Spielraum ist. Die Physik will ich auch nicht wegreden.

Mich würde ernsthaft mal interessieren wie effizient ein Clean Sheet Helikopter sein könnte der nicht mit einem Avgas Dinosaurier oder Turbine fliegt.

Es gibt einen zugelassenne UL-Hubschrauber mit Koaxial-Rotoren

Wie "modern" sind eigentlich moderne Helis wirklich?

Tja, gute Frage. Den erwähnten UL-Heli mit Koax habe ich mal gesehen, weiß aber gerade nicht, welcher Typ das ist. Ich meine, hier bei uns in EDVE steht so einer, ich komme aber nicht ran, habe ihn nur einmal in einem der Hangars gesehen. Scheint ein Einsitzer zu sein.

Was verstehst Du unter einem "Clean Sheet Helicopter"? Eine vollständige Neuentwicklung?
Da kenne ich aus den letzten Jahren wenig - vielleicht den SH09 der koptergroup, die jetzt zu Leonardo gehört. Ein vollständig neuer Single-Turbine-Heli. Aber die sind noch in den Testflügen. Preisregion so ca. 3,5M€, also in der Liga einer AW119, Bell 407 oder so.
Die wiederum sind aber - genau wie ein JetRanger X, eine R66 oder der EC130 - Weiterentwicklungen ihrer jeweiligen Vorgänger, also nicht "Clean Sheet".

Bleibt abzuwarten, was wirklich an Leistungsdaten rauskommt, wenn die SH09 zugelassen wird.

Modernisierungen in der Helifliegerei gehen viel auf Avionik, Elektronik, Triebwerk und manchmal auch auf die Rotorblätter (sowohl Geometrie als auch Anzahl). Da ist viel bzgl. Lärmverminderung dabei, weil das natürlich einer der Haupt-Störfaktoren bei Helis ist.

Aber "effizient" sind Helis eigentlich nie gewesen und werden es auch nie sein, wenn Du mich fragst. Dafür sind sie im vielfältigen Arbeitseinsatz einfach nicht gedacht. Gut, manchmal hilft es schon, mit einem leichteren Heli nach einer Modernisierung plötzlich Dinge machen zu können, für die man vorher einen größeren gebraucht hätte (größere Außenlast, ...). Das macht den Betrieb bzw. die Missionsvielfalt wieder interessanter. Mit der B505 (JetRanger X) hast Du z.B. 217kg mehr Nutzlast (Differenz zwischen MTOM und Basic Empty Mass) als im alten JetRanger B206. Dafür hat die 505 dann eine um ca. 40 nm kürzere Max Range.

Ob da noch "was geht", weiß ich nicht.

Olaf

Den erwähnten UL-Heli mit Koax habe ich mal gesehen, weiß aber gerade nicht, welcher Typ das ist. Ich meine, hier bei uns in EDVE steht so einer, ich komme aber nicht ran, habe ihn nur einmal in einem der Hangars gesehen. Scheint ein Einsitzer zu sein.

Das müßte eine Aerotec CoAX 2D sein.
--> https://edm-aerotec.de/

Das ist ein Zweisitzer angetrieben von einem Kolbenmotor.

Die kleinsten Helikopter, die ich kenne sind aber wirklich Einsitzer.
--> https://www.mosquito-europe.com/index-en.html#modeles

Ja, die Dinger werden "an Bedeutung gewinnen". Passt schon. Alles gut. Da sind wir uns auch einig.
Ich sehe halt - aus diversen Gründen - kein massentaugliches Verkehrsmittel, dass sich nachhaltig wirtschaftlich erfolgreich betreiben lässt.

Tja, und dann kommt meine Alma Mater daher und sagt, das sei in EDDK machbar:

https://heise.de/-4850165

Ja, es sind nicht alle potentiellen Kunden gleich zahlungswillig

Ja, es fehlen Vorschriften für den Betrieb

Ja, es ist nicht jeder Platz in EDDK gleich gut geeignet

Aber grundsätzlich ginge das schon.

Ob's dafür die Studie einer renommierten Exzellenz-Uni gebraucht hätte...

Ich bin echt gespannt, wie es auf der regulatorischen Seite weitergeht, sowohl was die Zulassungsbedingungen als auch die OPS-Regelungen (und FCL und ...) angeht. Das ist unabhängig von den Diskussionen um technische Grenzen der Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit oder Nachhaltigkeit/Umweltschutz ein zusätzliches sehr spannendes Feld.

Olaf

Kurzfassung: An einem Flughafen könnte ein Flugtaxi starten. Wo es landen darf, wer es bezahlt, usw., weiß man nicht.

Also zumindest Airbus hat das von Verkehrsminister Scheuer "mit großem Bohei" vorgestellte Projekt "Lufttaxi" wohl begraben. FAZ von heute:

https://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/unternehmen/warum-das-lufttaxi-projekt-von-airbus-eingestellt-wurde-17001796.html

Ich bin ja jetzt kein Ingenieur, aber kann es sein, dass Du in Deiner Rechnung dem Dieselmotor einen Wirkungsgrad von 100% unterstellst?

Scherzhaft geantwortet, von den anderen drei Sitzen deiner DAA 40. Das macht noch mal 300 Kilo Batterien aus:—)

Ich bin ja jetzt kein Ingenieur, aber kann es sein, dass Du in Deiner Rechnung dem Dieselmotor einen Wirkungsgrad von 100% unterstellst?

Nein - die Leistungsangabe vom Motor ist das, was am Propeller ankommt. Aber aufgrund des Wirkungsgrades braucht man für die 175 kWh in Adrians Beispiel bei der DA40 eben auch 46 * 12 kWh = 552 kWh Primärenergie (bei einem Heizwert von Diesel von 12 kWh/kg).

OK stimmt; Wikipedia: Elektromotoren können Wirkungsgrade von deutlich über 95 % haben, und dies in einem relativ weiten Lastbereich. Ein Automotor (Ottomotor oder Dieselmotor) kann bei mittlerer bis hoher Last Wirkungsgrade im Bereich von 25 bis 40 % erreichen --> also ein Faktor von rund 3 zugunsten des E-Motors. Dann wiegt der Treibstoff nur noch 380kg (statt 46kg). Das ist immer noch zu schwer für die Zuladung eines typischen GA-Fliegers.

Dann wiegt der Treibstoff nur noch 380kg

Nein - siehe mein voriges Posting. Deine erste Überschlagsrechnung war schon richtig. Wenn 175 kWh am Propeller benötigt werden, brauchst Du selbst bei 100% Wirkungsgrad des Antriebsstrangs einen Akku, der 175*6,5=1137 kg wiegt.

Der nötige Primärenergieeinsatz vom Verbrenner ist natürlich viel höher - aber Diesel wiegt halt weniger als 0,1 kg/kWh.

Also stimmt meine ursprüngliche Berechnung doch? Der E-Flieger müsste für 2,5h * 70kW am Propeller (für 115KIAS Reisegeschwindigkeit, ohne Zu/Abschläge für Steig/Sinkflug) insgesamt 1.137kg Batterien mitschleppen?

Werte aus der Praxis:

Mein neuer VW ID.3 braucht zwischen 17 bis 22 kWh/100km. Umgerechnet sind das so 1,5 bis 2,2 Liter Diesel/100km. Mit dem 58kWh Akku komme ich so 250-350km weit, je nach Profil. Teillast und Rekuperation hilft. Bei Dauer-160 geht es aber sehr schnell bergab mit der Reichweite. Gewicht des Autos 1800kg.

Und da man im Flug eine hohe Dauerleistung benötigt wäre durchaus die Frage wie man das lösen will in der Luft. Pipistrel zeigt was mit heutiger Technologie schon geht - aber eben auch was nicht.

Sofern man eine Wasserstoffbrennstoffzelle mit wenig Gewicht bauen kann wäre das für diese Anwendung wahrscheinlich sogar sinnvoller. Wasserstoffbusse brauchen laut Stadtwerke Wuppertal wohl so 8kg H2/100km.

Bleiben die Kosten: um 8kg Wasserstoff herzustellen braucht man irre viel Strom. Ungefähr das dreifache wie für das direkte laden in die Batterie.

Ich bin gespannt. Ich wünsche jedenfalls den Entwicklern viel Glück denn wenn ich sehe dass man in neue Cirrus immer noch Avgas Only Steinzeitschrott einbaut dann freue ich mich über jeden der innovativ denkt.