Drehflügler

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Bell UH-1, einer der bekanntesten Hubschrauber

Als Drehflügler (gelegentlich auch Drehflügelflugzeug oder Rotorflugzeug) bezeichnet man Luftfahrzeuge, die „schwerer als Luft“ sind und ihren Auftrieb durch mindestens einen, um eine vertikale Achse drehenden, Rotor erhält. Bekanntester Vertreter dieser Gruppe von Luftfahrzeugen sind die Hubschrauber.

Definition und Abgrenzung

Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation ICAO definiert den Begriff Drehflügler wie folgt:

Rotorcraft. A power-driven heavier-than-air aircraft supported in flight by the reactions of the air on one or more rotors.

„Drehflügler. Ein motorisiertes Luftfahrzeug schwerer als Luft, das durch die Reaktion der Luft auf einen oder mehrere Rotoren fliegt.“

– International Civil Aviation Organization

In Deutschland bilden die Drehflügler eine eigene Luftfahrzeugklasse, die an einem mit D-H beginnenden Luftfahrzeugkennzeichen zu erkennen ist. In letzter Zeit werden allerdings vermehrt auch besonders leichte Tragschrauber als motorisierte Luftsportgeräte eingetragen.

Gelegentlich werden die Drehflügler auch als eine Untergruppe der Flugzeuge betrachtet, die eigentlichen Flugzeuge werden dann zur besseren Abgrenzung als Starrflügler, Starrflügelflugzeug oder Flächenflugzeug bezeichnet. Diese Einordnung widerspricht aber sowohl der rechtlichen Definition als auch dem allgemeinen Sprachgebrauch und kann damit als veraltet betrachtet werden.

Typen

Hubschrauber

Ein Hubschrauber vom Typ AS 350

→ Hauptartikel: Hubschrauber

Hubschrauber besitzen einen oder mehrere angetriebene (nahezu) waagerechte Rotoren, die Auftrieb und Vortrieb erzeugen. Die Regelung des Auftrieb erfolgt durch kollektive Rotorblattverstellung, die Lateralbewegung (Vorwärts-/Rückwärts- sowie Seitwärtsflug) durch die zyklische Rotorblattverstellung. Bei Hubschraubern mit nur einem Hauptrotor ist zum Ausgleich von dessen Drehmoment ein vertikaler Heckrotor nötig (siehe Heckrotor-Konfiguration).

Bei den meisten Hubschraubern drehen sich bei einem Ausfall des Motors die Rotorblätter durch den Fahrtwind weiter und erzeugen noch genug Auftrieb um das Fluggerät sicher Notlanden zu können. Dieses Prinzip nennt sich Autorotation.

Tragschrauber

Ein moderner Tragschrauber. Für den Vortrieb sorgt ein Druckpropeller.

→ Hauptartikel: Tragschrauber

Beim Tragschrauber, auch Autogyro genannt, sorgt ein durch den Fahrtwind, nicht durch ein Triebwerk, in Autorotation angetriebener Rotor für den Auftrieb. Der Rotor ersetzt dabei funktional den starren Tragflügel des Flächenflugzeugs. Für den Vortrieb muss ein Zug- oder Schubtriebwerk sorgen, ein Heckrotor ist durch den passiven Antrieb den Hauptrotors nicht nötig.

Flugschrauber

→ Hauptartikel: Flugschrauber

Flugschrauber erzeugen ihren den Vortrieb ebenfalls durch Schub- oder Zugtriebwerke. Im Gegensatz zum Tragschrauber wird hier aber auch der für den Auftrieb sorgende Hauptrotor direkt durch ein Triebwerk angetrieben. Flugschrauber stellen somit ein Mittelding aus Hub- und Tragschrauber dar.

Hybride aus Dreh- und Starrflüglern

Verbundhubschrauber

Mil Mi-6: Ein Kombinationsflugschrauber

Der Verbundhubschrauber ist eine Sonderform des Hubschraubers, die zusätzlich über feste Tragflügel, auch in Form von Stummelflügeln verfügt. Diese übernehmen beim Reiseflug einen Teil des Auftriebs. Beim Schwebeflug verringern sie jedoch die Leistungsfähigkeit des Hauptrotors, da sie sich in seinem Abwind befinden.

Kombinationsflugschrauber

Fairey Rotodyne: Ein Verbundhubschrauber

Der Kombinationsflugschrauber ist eine Weiterenwicklung des Flugschraubers, die – ähnlich wie beim Verbundhubschrauber – feste Tragflächen besitzt. Beim Senkrechtstart übernimmt der Rotor den Auftrieb, beim Reiseflug übernehmen Schub- oder Zugtriebwerke den Vortrieb, Tragflächen und Rotoren den Auftrieb. Der Rotor kann beim Reiseflug teils auf niedrigen Widerstand eingestellt und abgekuppelt oder als zusätzliche Tragfläche genutzt werden (z. B. Boeing X-50 und Sikorsky X-wing). Da der Auftrieb im Vorwärtsflug nicht (nur) durch den drehenden Rotor erzeugt wird, sind höhere Flugleistungen als beim Hubschrauber möglich. Eine aktuelle Entwicklung dieser Art ist etwa der Sikorsky X2.

Wandelflugzeug

Tiltrotor Bell-Boeing V-22 Osprey

Wandelflugzeuge, auch als Verwandlungsflugzeuge oder Verwandlungshubschrauber bezeichnet, nutzen beim Senkrechtstart die Konfiguration eines Hubschraubers. Beim Übergang zum Vorwärtsflug werden sie zum Starrflügler umkonfiguriert. Sie kombinieren so Vorteile von Drehflügler und Starrflügler. Die Wandlung erfolgt meist durch Kippen des Rotors, der dann als Zugtriebwerk arbeitet – Kipprotor oder Tiltrotor genannt (z. B. Bell-Boeing V-22). Zu den Wandelflugzeugen gehören auch Kippflügel-, Schwenkrotor-, Einziehrotor- und Stopprotorflugzeuge. Die meisten nicht durch Strahltriebwerke angetriebenen Senkrechtstarter (VTOL-Flugzeuge) gehören zu den Wandelflugzeugen.

Entwicklungsgeschichte

Zwischenkriegszeit

Drehflügler

Eine entscheidende physikalische Beschränkung von Starrflügelflugzeugen ist, dass es bei niedrigen Geschwindigkeiten an den Tragflügeln zum Strömungsabriss kommt und die Flugzeuge abstürzen. Ein solcher Unfall eines von ihm konstruierten großen dreimotorigen Bombenflugzeugs brachte den spanischen Flugzeugkonstrukteur Juan de la Cierva dazu, den Tragschrauber zu entwickeln. 1922 entwickelt er den Gelenkrotorkopf: Die Rotorblätter sind über Schlaggelenke am Rotorkopf befestigt, als Folge davon wird der Auftriebsunterschied zwischen vorlaufendem und rücklaufendem Rotorblatt ausgeglichen. Ab 1927 verwendet de la Cierva außer den Schlaggelenken auch noch Schwenkgelenke und Schwenkdämpfer und konstruiert so die heute noch vielfach übliche Montierung der Rotorblätter am Rotorkopf für Drehflügler. Mit seinem Tragschrauber C 8 L überquerte de la Cierva am 18. September 1928 den Ärmelkanal. Abgesehen von dem halbstarren Blattanschluss von Bell verwendeten die meisten Konstrukteure von Drehflügelflugzeugen das Prinzip des Rotorblattanschlusses von de la Cierva. Erst moderne Verbundwerkstoffe für Rotorblätter ließen gelenklose Blattanschlüsse zu, die Schlag- und Schwenkbewegungen erfolgen nun durch Verformungen des elastischeren Rotorblatts (z. B. ab 1970 bei BO-105).

Hubschrauber

In den frühen 30er Jahren bauen Louis Bréguet und Rene Dorand mit dem Gyroplane-Laboratoire den wohl ersten nutzbaren Hubschrauber, der über längere Zeit stabil flog. Er hielt alle internationalen Rekorde für Hubschrauber, bis im Juni 1937 der Focke-Wulf Fw 61 die Spitzenposition übernahm. Beide Modelle waren aber Prototypen und blieben Unikate.

Weblinks

Commons: Drehflügler – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien