Aerodynamik der Hubschrauber (PDF) - grider.de

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750 km/h200 km/hDas rücklaufende Blatt wird nur noch mit einerGeschwindigkeit von 550 km/h an derBlattspitze angeströmt (750 - 200). DieAnströmgeschwindigkeit nimmt ab, je näherman sich dem Rotationszentrum befindet. Inder Gegend der Blattwurzel kann das Blattsogar von hinten angeströmt werden und liefertdemzufolge in diesem Bereich keinen Auftriebmehr (Abb 19).550 km/hAbb 19Der Auftrieb ist bekannterweise von der Anströmgeschwindigkeit und dem Anstellwinkel (nebstder Art des Profils) abhängig. Um einigermassen konstante Auftriebsverhältnisse über diegesamte Rotorscheibe zu erreichen, muss der Anstellwinkel während dem Umlauf des Blatteskonstant verändert werden, da sich die Anströmgeschwindigkeit ja auch konstant ändert. DieseVerstellung des Anstellwinkels wird als zyklische Blattverstellung bezeichnet.Die Grenzen im Vorwärtsflug liegen bei heutigen Hubschrauber bei ca 400 km/h. Über dieserGeschwindigkeit würden sich grosse Teile des vorlaufende Blattes im Überschallbereich undein grosser Bereich des rücklaufenden Blattes im Strömungsabriss befinden. Es gibt keinFlügelprofil, welches einen solch grossen Geschwindigkeitsbereich abdecken könnte.Aerodynamik der Hubschrauber http://www.hubschrauber.li/ Seite 10 von 15
5. Die AutorotationUm die Anströmung am Rotorblatt sicherzustellen, muss der Rotor immer angetrieben werden.Was geschieht aber wenn der Antrieb - aus welchen Gründen auch immer - ausfällt?Da die Rotorblätter im Vorwärtsflug durch die kollektive Blattverstellung einen relativ grossenAnstellwinkel aufweisen und dadurch auch einen entsprechend grossen Luftwiderstandproduzieren, fällt die Drehzahl des Rotors ohne Antrieb rapid ab. Dadurch gehtselbstverständlich auch der notwendige Auftrieb verloren und der Hubschrauber stürzt innerhalbkurzer Zeit ab.Das tönt zum Glück nur viel dramatischer als es in Wirklichkeit ist. Was bei einemFlächenflugzeug der Gleitflug ist, ist beim Hubschrauber die Autorotation. Fällt bei einemHubschrauber während dem Flug der Antrieb aus, wird der Pilot sofort den kollektivenBlatteinstellwinkel verringern und der Hubschrauber beginnt zu sinken. Gleichzeitig wird,bedingt durch den kleineren Anstellwinkel der Luftwiderstand an den Rotorblättern wesentlichverringert.Abb 20Wie wir in Abb 20 sehen können, wird der Rotor nun nicht mehr von oben nach unten, sondernvon unten nach oben durchströmt. Durch die aerodynamischen Verhältnisse, welche wir nochetwas detaillierter betrachten werden, kann in diesem Zustand die Rotordrehzahl konstantgehalten werden. Um die Vorgänge in der Autorotation zu erklären, dürfen wir nicht wie bisherden Rotor als Scheibe betrachten, sondern müssen die Verhältnisse am einzelnen Rotorblattuntersuchen. Und dazu schauen wir zuerst den Zusand im angetriebenen Vorwärtsflug an (Abb21).AuftriebGesamtkräfte(aerodynamisch)ProfilsehneRelative AnströmungLuftwiderstandRotationsebeneAbb 21RotationsachseBei einem Flugprofil wirkt der Auftrieb immer senkrecht zur Anströmung und der Luftwiderstandin der gleichen Ebene wie die Anströmung. Da bei einem Hubschrauber die Anströmung auseiner horizontalen (Drehung des Rotors) und einer vertikalen Komponente (Luftdurchsatz vonoben oder unten) besteht, sprechen wir beim Rotorblatt von einer relativen Anströmung. Da sichdas Rotorblatt nach aussen hin mit einer grösseren Geschwindigkeit bewegt, die vertikaleKomponente aber mehr oder weniger konstant bliebt, ändert sich die relative Anströmungkonstant über die ganze Länge des Rotorblattes. Aus diesem Grund gilt die Abb 21 nur fürAerodynamik der Hubschrauber http://www.hubschrauber.li/ Seite 11 von 15
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