Der wohl größte Vorteil der Hubschrauber
liegt darin, dass sie sowohl schweben, als auch vorwärts fliegen können. Der Übergang
vom Schwebe- in den Vorwärtsflug wird als so genannte Transition bezeichnet und ist ein
aerodynamisch wie auch mechanisch äußerst komplizierter Vorgang. Der Einfachheit halber
werden wir den Rotor als eine Scheibe und nicht die aerodynamischen Verhältnisse am
einzelnen Rotorblatt betrachten.
Wie bereits erwähnt, wird die Luft im Schwebeflug von oben nach unten durch den
Rotor beschleunigt
Durch die Neigung nach vorne wird die Luft nicht mehr senkrecht nach unten, sondern nach hinten beschleunigt
(Abb. 16). Dadurch beginnt sich der Hubschrauber nach vorne zu bewegen. Da aber auch der Auftrieb nicht mehr senkrecht nach oben wirkt, muss die Leistung durch den Piloten in der Startphase leicht erhöht werden, um das richtige Verhältnis zwischen Auftrieb und Gewicht zu erreichen.
Durch die Rotation des Rotors entstehen im Vorwärtsflug unterschiedliche Anströmgeschwindigkeiten an den Rotorblättern. Das Rotorblatt, welches sich in Flugrichtung gesehen nach vorne bewegt wird als vorlaufendes Blatt, und welches sich nach hinten bewegt, als rück laufendes Blatt bezeichnet.
(Abb. 17)
Die Anströmgeschwindigkeit ist abhängig von der Vorwärtsgeschwindigkeit, der Rotordrehzahl und dem Rotordurchmesser. Gehen wir davon aus, dass sich der Helikopter mit einer Geschwindigkeit von 200 km/h vorwärts bewegt und eine Blattspitzengeschwindigkeit von 750 km/h aufweist, entstehen folgende Verhältnisse am Rotor:
Das vorlaufende Blatt erreicht eine effektive Geschwindigkeit an der Blattspitze von 950 km/h (750 + 200). Diese Geschwindigkeit befindet sich bereits sehr nahe an der Schallgeschwindigkeit. An der Blattwurzel wird immer noch eine Anströmung mit über 200 km/h erreicht. (Abb. 18) |
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Das rücklaufende Blatt wird
nur noch mit einer Geschwindigkeit von 550 km/h an der Blattspitze angeströmt (750 -
200). Die Anströmgeschwindigkeit
nimmt ab, je näher man sich dem Rotationszentrum befindet. In der Gegend der
Blattwurzel kann das Blatt sogar von hinten angeströmt werden und liefert
demzufolge in diesem Bereich keinen Auftrieb mehr. (Abb. 19) |
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Der Blattwinkel beim Vorwärtsflug. Der Steuerknüppel der zyklischen Steuerung (Stick) ist nach vorne geschoben. (Abb. 20)
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Der Auftrieb ist bekannter weise von der
Anströmgeschwindigkeit und dem Anstellwinkel (nebst der Art des Profils) abhängig. Um
einigermaßen konstante Auftriebsverhältnisse über die gesamte Rotorscheibe zu
erreichen, muss der Anstellwinkel während dem Umlauf des Blattes konstant verändert
werden, da sich die Anströmgeschwindigkeit ja auch konstant ändert. Diese Verstellung
des Anstellwinkels wird als zyklische Blattverstellung bezeichnet.
Die Grenzen im Vorwärtsflug liegen bei heutigen Hubschraubern bei ca. 400 km/h. Über
dieser Geschwindigkeit würden sich große Teile des vorlaufenden Blattes im
Überschallbereich und ein großer Bereich des rück laufenden Blattes im Strömungsabriss
befinden. Es gibt kein Flügelprofil, welches einen so großen Geschwindigkeitsbereich
abdecken könnte.
