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Leicht - und sich durch die Luft schrauben: das war auch schon die Idee von Leonardo da Vinci,wie die bekannte Skizze beweist:
Bis zur Realisation des heutzutage nicht mehr wegzudenkenden
Hubschraubers bedurfte es unzähligen Versuchen und Entwicklungen. Dabei
scheint technisch kaum ein Unterschied zu bestehen zwischen dem
Starrflügler, der sich nur mit Vorwärtsfahrt im Luftmeer behaupten kann
und dem Drehflügler, der in sämtliche Richtungen fliegen kann und auch
senkrecht manöverierbar ist. Eines kann jedoch nur er: in der Luft
stehen bleiben.
Der
"interne" technische Aufwand ist sehr komplex, jedoch auch für den
Nicht- Hubschrauberflieger erfaßbar. Während das Starrflügelflugzeug
durch Fahrt mit seinen profilierten Flächen Auftrieb erhält, liefer
beim Helicopter die rotierenden Auftriebsflächen - die Rotorblätter -
die aufwärts gerichteten Kräfte. Bekanntlich läßt sich das Flugzeug um
drei Bewegungsachsen aerodynamisch steuern, ebenso der Hubschrauber,
der sich auch zusätzlich entlang dieser Achsen verschieben kann.
Diese enorme Beweglichkeit erfordert intensives Training und tiefe Kenntnis der Einsatzmöglichkeiten.
Der
Rotor selbst funktioniert wie ein verstellbarer Propeller, mit dem der
senkrecht wirkende Auftrieb variiert wird. Dies geschieht mit dem
"Pitch", einem separat mit der linken Hand zu bewegenden Hebel. So wird
die Höhe z.B. über dem Boden kontrolliert. Diese Auftriebsleistung kann
auch innerhalb der Rotorkreisfläche unterscheidlich verteilt werden.
Hierzu können die Rotorblätter unabhängig einzeln "verdreht" werden.
Die der Propellerverstellung ähnliche
Einstellmöglichkeit wird "kollektive" Steuerung genannt, gleichzeitig
und gleich groß. Die während des Umlaufs gewährte Verstellmöglichkeit
wird "zyklische" oder "periodische" Steuerung genannt.
Durch letztere kann die gesamte Rotorkreisebene in die beabsichtigte
Flugricht geneigt und dadurch Fahrt aufgeholt werden.
Die komplizierte Steuerung ist in der Abb5. stark
vereinfacht dargestellt. Die Skizze beeinhaltet auch die Steuerung
eines weiteren Rotors, der für den Ausgleich des Drehmoments sorgt.
Sobald der Hauptrotor in Umdrehung versetzt wird, äußert sich das
Rückdrehmoment, welches den Rumpf in Gegenrichtung bewegen will. Diese
Tendenz wird durch den hinteren Ausgleichsrotor kompensiert. Auch
dieser Propeller ist über die Fußpedale verstellbar und ermöglicht
Drehungen um den Rotormast.
Über den Steuerknüppel lenkt man analog zum
Flächenflugzeug die Fluglage bezüglich der Nickbewegungen sowie der
Schräglage wie z.B. im Kurvenflug.
Die folgenden Skizzen stellen verschiedene Konstruktionen zum Ausgleich des Drehmoments dar:
Frei drehender Heckrotor, in einer Stabiliserungsflosse integrierter Fan:
gegenläufige Rotoren, ineinanderkämmende Rotoren
und eine Heckrotorlose Ausführung: die im Heckteil
ausgestoßene Luftmasse, deren Reaktion über einen am Rumpfende
befindlichen Kaskade reguliert wird.
Frühere Entwürfe zeigen den sog. Reaktionsantrieb über Düsen an den Rotorblattenden, wobei ein Rückdrehmoment unterblieb.
In den mölgichen Flugsituationen weist der Rotorstrahl verschiedene Formen und Charakteristik auf.
So
strömt die Luftmasse während des Stehenbleibens in der Luft (hover -
Flug ) in symmetrischer Form durch den Rotorkreis. In Bodennhähe wird
der Strahl radial nach außen abgelenkt, der hier wirkende Bodeneffekt
erhöht die Leistung.
Bei Fahrtaufname nimmt der Rotorstrahl zunehmend
eine Schrägstellung ein, von vorne oben nach hinten unten. Dieser
Zustand erbringt ab etwa einem Dutzend Knoten den sog.
Übergangsauftrieb, eine weitere aerodynamisch bedingte
Leistungssteigerung. Es kann allerdings jeweils nur einer der beiden
Vorteile genutzt werden.
Die Abb. 10 zeigt jeweils die veränderten Rotor- und Strahlgebilde.
Skizze
11 stellt die verschieden Flugzustände des Drehflüglers dar.
Bei Triebwerksausfall des einmotorigen Hubschraubers wird das
Rotorsystem auf Autorotation umgestellt. Die Selbstdreheigenschaft ist
auch in der Natur bekannt, nämlich daurch das beflügelte Samenkorn des
Ahornbaumes.
Während beim sog. motorgetriebenen Flug die
aerodynamischen Kräfte bremsend auf den Rotor wirken, treiben sie im
Falle der von unten nach oben durch die Rotorkreisfläche strömende
Luftmasse den Rotor an. Der Drehflügler bleibt mit etwas höhere
Sinkrate noch voll steuerbar.
Flugphasen der Autoration (Abbildung zeigt sog. "Fulldown Autorotation und PowerRecovery)
Zeichnungen sind aus dem Buch "Kleine
Hubschrauberschule" von Helmut Mauch entnommen. Herausgegeben im
Aero-Verlag, Zuerl, Postfach 126, D-85236 Petershausen,
www.aero-verlag.de, FAX 08137 - 21 64 Mit freundlicher Genehmigung von
Helmut Mauch.
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Last Updated on Friday, 02 February 2007 00:17