Es sind die Rotorblätter, die gleichzeitig mit ihrem Auftrieb die (fehlenden)
Tragflächen ersetzen und wie ein ganz normaler Propeller Vortrieb erzeugen können.
Es hängt von der neigung der Rotorblätter ab, ob der Pilot sie zum Auftrieb oder
Vortrieb benutzt. Ein kleiner Rotor am Heck sorgt für Richtungsstabilität und
verhindert so das der Hubschrauber sich im Kreis dreht.
Auftriebsprinzip des Hubschraubers
Die bewegliche Tragfläche (Rotor) eines Hubschraubers besteht aus mehreren
Rotorblättern, die ein ähnlich gewölbtes Profil aufweisen wie die Tragflächen eines
Starrflüglers. Wird der Rotor durch den Antrieb des Hubschraubers (heute meistens ein
Turbinentriebwerk) in Drehung versetzt, entsteht durch die Luftströmung um die Rotorblätter
eine Auftriebskraft, die den Hubschrauber senkrecht nach oben steigen lässt. Dabei wird
die Größe des Auftriebs außer von der Rotorprofilform und der Rotordrehzahl auch vom
Rotoranstellwinkel der Rotorblätter gegen die Luft bestimmt. Über ein Hebelwerk kann der
Anstellwinkel der Rotorblätter vergrößert oder verkeinert werden. So wird durch
eine Vergrößerung des Anstellwinkels der Auftrieb und damit die Steiggeschwindigkeit des
Hubschraubers erhöht.
Vortrieb
Um nicht nur eine senkrechte Bewegung, sondern zusätzlich auch eine Vortriebsbewegung zu
ermöglichen, muss der Hubschrauber so geneigt werden, dass die Rotorachse nicht mehr senkrecht,
sondern schräg zur Erdoberfläche steht. Dann erzeugt der Rotor neben einer Auftriebkraft auch
eine Vortriebskraft schräg nach vorne. Die für eine Vorwärtsbewegung erforderliche
Schrägstellung des Hubschraubers, also das Anheben des Hecks, wird dadurch bewirkt, dass jeweils
das Rotorblatt, das sich gerade über der Heckseite dreht, einen größeren Auftrieb erzeugt.
Einen großen Auftrieb auf der Heckseite und einen kleinen Auftrieb auf der Frontseite erreicht
man dadurch, dass die Anstellwinkel der Rotorblätter dementsprechend verändert werden.
Die ständige Änderung des Rotoranstellwinkels während einer Drehung des Rotors erfolgt durch
die Taumelscheibe. Entsprechend zur gewünschten Flugrichtung stellt der Hubschrauberpilot über
Steuerstange der unteren Teil der Taumelscheibe in eine bestimmte Schrägstellung.
Während der untere Teil der Taumelscheibe keine Drehbewegung ausführt, dreht sich der obere
Teil der Taumelscheibe mit dem Rotor mit und gleitet dabei auf dem unteren Teil. Dabei führt
die Schrägstellung der Taumelscheibe zu einer Auf- und Abbewegung der Schubstangen und damit
im Verlauf einer Rotordrehung zu einem ständigen Wechsel des Rotoranstellwinkels.
Ausgleichsgelenke
Die beim Vorwährtsflug unterschiedlichen Auftriebskräfte an den einzelnen Rotorblättern
würden bei starrer Verbindung der Rotorblätter an den Rotorkopf dazu führen, dass der
Hubschrauber seitlich wegkippt und umschlägt. Diese Kippmomente können entstehen, wenn die
Auftriebskräfte über die Rotorblätter eine Hebelwirkung auf den Rotorkopf erhalten.
Um dies zu verhindern, verbindet man bei vielen Hubschrauberkonstruktionen die starren
Rotoblätter über Gelenke mit dem Rotorkopf. Dann wirken nur noch senkrechte Kräfte auf
den Rotorkopf sowie die nach außen gerichteten Fliehkräfte der Rotorblätter, nicht jedoch
Drehmomente, die den Hubschrauber wegkippen können und die auch zu einer starken Belastung
des Rotorkopfes und der Blätter führen. Durch die gelenkige Befestigung machen die Rotorblättter
schlagende Bewegungen (ähnlich wie ein Vogel seine Flügel schlägt), weil sich im Laufe einer
Umdrehung die Kräfte auf die Rotorblätter ständig ändern und die Blätter entsprechend den
wirkenden Kräften nach oben oder unten schwingen. Bei neueren Hubschrauberkonstruktionen
verbindet man die Blätter zwar starr mit dem Rotorkopf, verwendet aber elastische Blätter,
sodass sich ein ähnliches Bewegungsverhalten wie bei gelenkig angebrachten Rotorblättern ergibt.
Seitensteuerung
Nach dem newtonschen Prinzip würde sich bei einem Hubschrauber mit nur einem Rotor
der Rumpf in entgegengesetzter Richtung zum Rotor wegdrehen, wenn er nicht durch eine
zusätzliche Kraft abgestützt und am Drehen gehindert würde. Dazu dient der seitlich ange-
brachte Heckrotor. Er wird mit ca. 10 % der Triebwerksleistung angetreiben. Er hält den
Kurs des Hubschraubers stabil, indem er dem wegdrehenden Drehmoment entgegenwirkt. Durch
Ändern des Heckrotoranstellwinkels kann der Hubschrauberpilot den Hubschrauber nicht nur
geradeaus fliegen, sondern auch gezielt seine Hochachse drehen.
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