Akademik

Hubschrauber,

 

Helikọpter, ein Drehflügelflugzeug, bei dem durch den Umlauf von einer oder (seltener) mehreren Hubschrauben (Rotoren) um eine nahezu senkrechte Achse aerodynamisch eine Kraft (Rotorschub) erzeugt wird, deren senkrechte Komponente den Auftrieb liefert. Durch eine Steuerung (Einstellwinkeländerung) der Rotorblätter kann die Richtung des Rotorschubes aus der Senkrechten ausgelenkt werden, wodurch eine horizontale Kraftkomponente wirksam wird, die als Vortriebskraft dienen kann. Die von der Fluggeschwindigkeit unabhängige Auftriebserzeugung erlaubt Senkrechtstart und -landung, den Schwebeflug sowie den Flug in beliebige Horizontalrichtungen (auch rückwärts oder seitwärts).

 

Der oder die Rotoren sind unmittelbar über dem Rumpf oder (seltener) an seitlichen Auslegern angeordnet. Die einrotorige Bauart mit über dem Hubschrauberschwerpunkt befindlichen Hauptrotor hat sich allgemein durchgesetzt; in begrenztem Umfang findet die aufwendigere Ausführung mit zwei hintereinander über dem Rumpf liegenden Rotoren (Tandemanordnung) Anwendung, da sie weniger empfindlich gegen Verlagerungen des Schwerpunktes ist.

 

Die Rotoren werden im Allgemeinen von Kolben- oder (heute überwiegend) Turbinentriebwerken mechanisch angetrieben (Wellenantrieb). Aus Sicherheitsgründen werden selbst bei kleinen Hubschraubern Doppeltriebwerke bevorzugt. Bei völligem Ausfall des Antriebs kann der Hubschrauber durch Blattwinkelverstellung in den Tragschrauberzustand gebracht (Autorotation) und meist noch sicher gelandet werden. Beim Wellenantrieb wirkt ein Reaktionsmoment auf den Rumpf des Hubschraubers, das diesen um seine Hochachse zu drehen versucht und das durch gegenläufige Rotoren oder durch einen Heckrotor mit horizontaler Achse ganz oder nur teilweise ausgeglichen (Drehmomentausgleich) und somit zur Steuerung um die Hochachse genutzt werden kann. Steuerung um die Quer- und Längsachse sowie die Vertikalbewegung (Steigen oder Sinken) werden durch Einstellwinkeländerung der einzelnen Rotorblätter bewirkt (Blattsteuerung), die deshalb um die Blattlängsachse drehbar am Rotorkopf angeschlossen sind. Durch ein Steuergestänge kann bei laufendem Rotor die Stellung aller Blätter gleichmäßig und von der Umlaufstellung unabhängig (kollektive Blattverstellung) oder für die Einzelblätter unterschiedlich und von der Umlaufstellung abhängig (zyklische oder periodische Blattverstellung) verändert werden. Durch kollektive Blattverstellung wird die Größe des Rotorschubs verändert und damit die Vertikalbewegung gesteuert. Durch zyklische Blattverstellung wird die Verteilung der Auftriebskraft über der Drehebene der Rotorblätter so verändert, dass in einer Halbkreisebene ein größerer Auftrieb erzeugt wird als in der gegenüberliegenden Halbebene. Dies bewirkt eine Neigung der Drehebene der Rotorblätter aus der horizontalen Lage und damit die zur Gewinnung einer Horizontalkraftkomponente erforderlichen Neigung der Rotorkraft aus der senkrechten Richtung.

 

Da sich bei einer Horizontalbewegung des Hubschraubers die Anströmgeschwindigkeit der Rotorblätter als Summe aus Drehgeschwindigkeit und Horizontalgeschwindigkeit (vor- oder rücklaufendes Blatt) periodisch ändert, ist auch die Auftriebskraft periodisch veränderlich. Der nachteilige Einfluss dieser periodischen Änderung der Auftriebskraft auf Flugstabilität und Bauteilbeanspruchung wird durch einen gelenkigen Anschluss der Rotorblätter an die Nabe gemindert (Gelenkrotor); die Blätter erhalten dadurch eine begrenzte Beweglichkeit in vertikaler Richtung und in Umlaufrichtung (Schlag- und Schwenkbewegung), durch die hohe Biegewechselbeanspruchungen im Blattanschluss vermieden werden. Elastische Blattanschlusselemente aus faserverstärkten Werkstoffen erlauben ebenfalls die Schlag- und Schwenkbewegung der Blätter, wodurch die wartungsbedürftigen Gelenkanschlüsse entbehrlich werden (gelenkloser Rotor).

 

Hubschrauber werden im zivilen und militärischen Bereich für besondere Transportaufgaben (z. B. Lastaufnahme oder -absetzen im Schwebeflug bei fehlender Landemöglichkeit), für Überwachungs- und Beobachtungsaufgaben sowie für Sonderaufgaben (z. B. im Luftrettungsdienst, für polizeiliche Zwecke) eingesetzt. Im militärischen Bereich hat der Hubschrauber auch als Kampfhubschrauber Anwendung gefunden. - Je nach Verwendungszweck erstrecken sich die Hubschraubergrößenklassen vom Leichthubschrauber mit zwei Mann Besatzung und einem Rotordurchmesser von etwa 10 m bis zum Schwerhubschrauber mit 100 t Startmasse und einem Rotordurchmesser von 35 m.

 

Geschichte:

 

Der erste Entwurf eines Fluggeräts, das sich mithilfe einer Luftschraube senkrecht in die Luft erheben sollte, stammt von Leonardo da Vinci. Der erste »Flug« (fast 2 m Höhe) gelang 1907 dem Franzosen P. Cornu mit seinem »fliegenden Fahrrad«. Die wenige Wochen zuvor geflogene Konstruktion von L. Bréguet bedurfte der Stabilisierung vom Boden aus. Pioniere des Hubschrauberbaus zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren u. a. L. und J. Bréguet, I. Sikorsky, B. Juriew, P. P. Pescara, E. Oemichen und O. von Asboth. Als erster wirklich erfolgreicher Hubschrauber gilt die von L. Bréguet und R. Dorand konstruierte Bréguet-Dorand-Gyroplane (Erstflug 1935), deren Flugleistung jedoch wenig später durch die von H. Focke konstruierte Focke-Wulf Fw 61 weit übertroffen wurde (Erstflug 1936; bereits 1937 Höhenrekord von über 2 400 m). Vereinzelt bereits im Zweiten Weltkrieg verwendet, fanden Hubschrauber nach dem Krieg rasch weite Verbreitung.

 

Literatur:

 

Drehende Flügel. H. - Tragschrauber. Gesch., Technik, bearb. v. W. Noltemeyer (1984);

 K. von Gersdorff u. K. Knobling: H. u. Tragschrauber. Entwicklungsgesch. der dt. Drehflügler. .. (²1985);

 E. Peter: Tragschrauber, H. Österreichs Pioniere (Graz 1985);

 W. R. Young: Die H. (a. d. Engl., Amsterdam ²1985);

 H.-J. Polte: H. Gesch., Technik u. Einsatz (1986);

 

Technik u. Gesch. der H., bearb. v. R. Besser (Neuausg. 1990).

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

Hubschrauber: Langsamer Flug in jede Richtung