Gegenüber den Flächenflugzeugen können die
Hubschrauber in der Luft stehen bleiben. Dies ist möglich, da die Hauptrotorblätter,
wegen der Rotation immer durch die Luft angeströmt werden und dadurch den notwendigen
Auftrieb liefern. Ein Flächenflugzeug erzeugt den Auftrieb erst, wenn eine genügend hohe
Vorwärtsgeschwindigkeit erreicht ist.
Im Schwebeflug werden wir, der Einfachheit halber, den Rotor als eine Scheibe betrachten
und nicht die Verhältnisse am einzelnen Rotorblatt untersuchen. Dies ist möglich, da die
aerodynamischen Kräfte einigermaßen symmetrisch, über die gesamte Rotorscheibe verteilt
sind.
Damit sich ein Helikopter in der Luft halten kann, muss der Auftrieb genau
gleich groß, wie sein Gewicht sein.
Wird nun bei allen Rotorblättern gleichzeitig der Anstellwinkel (kollektiv) erhöht, wird der Luftdurchsatz von oben nach unten durch die Rotorscheibe größer, der Auftrieb nimmt zu und der Helikopter beginnt am Ort zu steigen.
(Abb. 9)
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Wegen der Drehung des Hauptrotors entsteht ein
Moment, welches bewirkt, dass sich der Rumpf entgegen der Drehrichtung des Hauptrotors
dreht. Diese ungewollte Drehung wird durch den senkrecht stehenden Heckrotor korrigiert
(Abb. 11). Je größer die Leistung des Hauptrotors ist, desto größer ist auch das
Drehmoment, und entsprechend mehr muss der Heckrotor leisten, um das Drehmoment zu
korrigieren.
Da der Heckrotor einen bestimmten horizontalen Schub produziert, hat der Helikopter die
Tendenz sich in die entsprechende Richtung zu verschieben. Die Richtung ist abhängig von
der Drehrichtung des Hauptrotors.
Abb. 11
Dieses seitliche Versetzen muss wiederum mit dem Hauptrotor korrigiert werden. Der Luftstrom, auch Downwash genannt, wird leicht entgegen der Verschieberichtung geleitet, wodurch der Hubschrauber im stationären Schwebeflug bleibt.
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Die Kräfte des Haupt- und Heckrotors wirken bei vielen Hubschraubern nicht in der gleichen horizontalen Ebene. Aus diesem Grund kann es sein, dass der Helikopter im Schwebeflug nicht horizontal, sondern mit einer leichten Querlage dasteht. Ob die Querlage links oder rechts ist, hängt primär wieder von der Drehrichtung des Hauptrotors ab. (Abb. 12) |
Der Schwebeflug benötigt wesentlich mehr
Leistung als der Vorwärtsflug. Eine wesentliche Rolle für die Leistungsfähigkeit spielt
die Luftdichte. Je dichter die Luft, desto weniger muss der Antrieb leisten und desto mehr
Gewicht kann der Hubschrauber tragen. Da mit zunehmender Flughöhe die Luftdichte abnimmt,
muss das Gewicht des Helikopters reduziert werden, um ihn im Schwebeflug halten zu
können.
Einen weiteren Einfluss auf die Leistung hat der Downwash. Kann der Luftstrom ungehindert
abfließen, nennt man diesen Zustand Schwebeflug außerhalb des Bodeneffektes (hover
out of ground effect, OGE).
Schwebt der Helikopter in der Nähe des Bodens, nennt man dies Schwebeflug im Bodeneffekt (hover in ground effect, IGE). Durch den Downwash, welcher zur Seite abgeleitet werden muss, entsteht eine Art Luftkissen
(Abb. 14). Dadurch benötigt der Hubschrauber weniger Leistung für den stationären Schwebeflug.
Je höher der Helikopter über dem Boden
schwebt, desto kleiner ist der Einfluss des Bodeneffekts. Bei einer Schwebehöhe von ca. 2x
dem Rotordurchmesser ist kein Bodeneffekt mehr vorhanden.
Einen großen Einfluss auf den Bodeneffekt hat auch die Bodenbeschaffenheit und vor allem
die Neigung des Geländes. Je stärker der Boden geneigt ist, desto besser kann der
Downwash abfließen und desto geringer ist der Bodeneffekt.
