Dieser Teil ist der vierte Teil einer Reihe von BeitrĂ€gen, die die Frage beantworten sollen, warum ein Heli denn nun ĂŒberhaupt fliegen kann. Die Reihe basiert auf dem von Florian Gronau und mir verfassten gleichnamigen E-Book. Das gesamte E-Book ist aber zu lang fĂŒr einen einzigen Blog-Beitrag, deshalb haben wir hier kleine und damit leichter verdauliche HĂ€ppchen angefertigt und eine Blog-Reihe draus gemacht. Wenn Sie der Reihe nach lesen möchten, finden Sie hier die vorangegangenen Teile:

Teil 1: Einleitung

Teil 2: Bernoulli, DrĂŒcke, Auftrieb im Detail

Teil 3: Reaktionsprinzip und Impulserhaltung

Teil 4: Völlig abgehoben: Der senkrechte Start

Bevor ein Flugzeug abheben kann, muss es eine nötige Mindestgeschwindigkeit erreichen. Erst dann wird der nötige Auftrieb erzeugt. Beim Hubschrauber ist der Auftrieb aber nicht abhĂ€ngig von der VorwĂ€rtsgeschwindigkeit des Hubschraubers, sondern von der Drehzahl des Hauptrotors. Ohne Mindestdrehzahl des Hauptrotors also kein Abheben. Bevor der Hubschrauberpilot demnach etwas in Richtung Abheben unternehmen kann, muss er als erstes die richtige Drehzahl des Hauptrotors einstellen. Diese Ă€ndert sich im Flug auch nicht permanent, sondern ist beim Hubschrauber immer weitgehend konstant. Egal ob am Boden, beim Schweben oder beim VorwĂ€rtsflug mit 200 km/h – der Hauptrotor hat immer die gleiche Drehzahl von etwa 400 Umdrehungen pro Minute. Der Pilot stellt also noch auf dem Boden stehend die Standard-Drehzahl ein.

 

 

Hubschrauber Rotorblatt flach

Abbildung 11: RotorblĂ€tter in „flacher“ Stellung

 

Erinnern Sie sich? In diesem Moment findet bereits das Experiment statt, in welchem Sie die Hand flach aus dem Fenster des fahrenden Autos halten. Nur sind es hier die RotorblÀtter, die flach durch die Luft schneiden. Nun muss der Winkel der BlÀtter verstellt werden. Um die Neigung der BlÀtter zu ermöglichen, sind sie so gelagert, dass sie um Ihre LÀngsachse drehbar sind.

 

 

Hubschrauber Rotorblatt angestellt

Abbildung 12: Angestellte RotorblÀtter

 

Um den Winkel der BlĂ€tter zu verstellen, zieht der Pilot langsam mit der linken Hand an dem Hebel, der fĂŒr die sogenannte kollektive Blattverstellung zustĂ€ndig ist – engl. „Collective“ (Siehe Abb. 10 im vorherigen Teil dieser Reihe). Die Blattverstellung wird deshalb „kollektiv“ genannt, da alle BlĂ€tter gleichzeitig verstellt werden. Dieser Hebel wird gerne vom Erscheinungsbild her von Nicht-Piloten mit einer Handbremse verglichen. Er befindet sich anders als die Auto-Handbremse links vom Pilotensitz. Der fest definierte Sitze des Piloten befindet sich bei den meisten Hubschraubertypen ĂŒbrigens vorne rechts.

 

 

Rotorkopf Taumelscheibe Pitch links

Abbildung 13: Elemente am Rotorkopf

 

Eine plausible ErklĂ€rung dafĂŒr, dass der Pilot rechts vorne sitzt könnte sein, dass in der Mitte zwischen den Sitzen eher die nötige Bewegungsfreiheit zur Bedienung der kollektiven Blattsteuerung vorhanden ist.  Der Pilot kann diesen Hebel also einfacher mit seiner linken Hand bedienen, wenn er auf der rechten Seite im Heli sitzt. Wenn der Pilot links sĂ€ĂŸe, wĂ€re die kollektive Blattverstellung zwischen Sitz und linker TĂŒr positioniert. Das ist bei vielen Hubschraubertypen eher beengt und damit nicht die ideale Position. Trotzdem kann fast jeder Hubschrauber mit einem Doppelsteuer ausgestattet werden, um einen Flug mit zwei aktiven Piloten zu ermöglichen.

Vom Collective neben dem Pilotensitz wird die Verstellung ĂŒber Steuerstangen, eine SchiebehĂŒlse und sogenannte Pitch links (Abb. 13) schliesslich auf die RotorblĂ€tter ĂŒbertragen. Nun entsteht das Problem, dass die BlĂ€tter verstellt werden mĂŒssen, wĂ€hrend sie sich drehen.  Die vom Pilotensitz kommenden Steuerstangen stehen jedoch fest. Dies wird durch die Taumelscheibe gelöst (Abb. 13). Die Taumelscheibe löst ausserdem ein weiteres Problem bei der Beschleunigung und Steuerung fĂŒr uns, auf das wir spĂ€ter noch zu sprechen kommen. Sie funktioniert wie folgt: Die untere HĂ€lfte der Taumelscheibe steht fest, die obere HĂ€lfte dreht sich zusammen mit dem Hauptrotor. Sie wird als Ganzes nach oben und unten bewegt. Dadurch können die BlĂ€tter ĂŒber die Pitch Links verstellt werden, wĂ€hrend sich der Hauptrotor dreht. Es werden also alle RotorblĂ€tter gleichzeitig um einen bestimmten Winkel abhĂ€ngig von der Stellung des Collective geneigt. Durch diese Neigung der BlĂ€tter kommt es wie bereits erklĂ€rt zu einer Auftriebskraft, die mit wachsender Neigung der RotorblĂ€tter zunimmt, so dass der Hubschrauber schließlich abhebt und schwebt.  Kurz bevor die Auftriebs­kraft das Gewicht des Hubschraubers ausgleicht und den Hubschrauber vom Boden abheben lĂ€sst, passiert noch etwas anderes: BĂŒhne frei fĂŒr den Heckrotor.

Im nÀchsten Teil:

  • Der Heckrotor
  • Drehmomentausgleich
  • Alternativen zum Heckrotor