Autorotation

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Autorotation ist eine durch den Fahrtwind angetriebene Drehung des Hauptrotors eines Tragschraubers oder eines Hubschraubers. Dabei strömt die Luft schräg von unten gegen den Hauptrotor, der dadurch ähnlich einer Windkraftanlage angetrieben wird. Die schnelle Bewegung der Rotorblätter durch die Luft erzeugt durch dynamischen Auftrieb eine Kraft, die der Schwerkraft entgegenwirkt.

Wenn die Autorotation stark genug ist, reicht dieser Auftrieb aus, um das Gerät in der Luft zu halten. Beim Tragschrauber ist dies der normale Flugzustand. Um dauerhaft für einen ausreichenden Fahrtwind zu sorgen, werden sie mit einem motorgetriebenen Propeller angetrieben. Beim Hubschrauber ist die Autorotation eine Notmaßnahme, die verhindert, dass er bei einem Ausfall des Triebwerks ungebremst zu Boden fällt. Der Hauptrotor muss dafür vom Piloten in einen geeigneten Winkel zum Fahrtwind gebracht werden. Während der Autorotation sinkt der Hubschrauber schnell. Er bleibt aber steuerbar, sodass eine Notlandung möglich ist.

Autorotation bei Drehflügelflugzeugen[Bearbeiten]

Tragschrauber[Bearbeiten]

Bei einem Tragschrauber dient ein antriebsloser Rotor anstelle fester Tragflächen der Erzeugung des Auftriebs. Der Vortrieb erfolgt durch einen Motor und Propeller oder durch Schleppen. Damit befindet sich der Tragschrauber − im Gegensatz zum Hubschrauber − permanent in Autorotation.

Hubschrauber[Bearbeiten]

Luftstrom durch den Rotor eines Hubschraubers im normalen Flug (links) und unter Autorotation (rechts)

Die Autorotation ermöglicht es einem Hubschrauber, ohne angetriebenen Hauptrotor zu landen. Sie ist Basis des Notmanövers nach Ausfall des Antriebes oder notwendiger Drosselung des Antriebes nach Ausfall des Heckrotors. Sie ist vergleichbar mit dem Gleiten eines Flugzeugs ohne (funktionierenden) Motor und gliedert sich in zwei Phasen:

In der ersten Phase werden Höhe und Geschwindigkeit des Fluggerätes im kontrollierten, aber relativ steilen Gleitflug in Drehzahl des Rotors umgewandelt, die Luftströmung von unten („Fahrtwind“) bewirkt den Antrieb des Rotors. Dazu wird der Anstellwinkel des Rotors mit dem Kollektivhebel (Pitch) sehr niedrig eingestellt. Somit hat der Rotor einen geringen Widerstand, erzeugt aber nur noch wenig Auftrieb. Das Prinzip der Auftriebserzeugung gleicht in diesem Flugzustand dem des Tragschraubers. In dieser Phase soll bei beherrschbarer Geschwindigkeit und Sinkrate möglichst viel Rotationsenergie im Rotor aufgenommen werden. Als optimal gilt, abhängig vom Typ des Fluggeräts, eine Geschwindigkeit von 110 bis 130 km/h bei einer Sinkrate von 5 bis 10 m/s. Die Rotordrehzahl wird im Bereich um 100 % gehalten − die Steuerung erfolgt mit dem Kollektiv. Um eine „Streckung“ des Flugweges zu erreichen, kann die Rotordrehzahl reduziert werden, je nach Muster auf bis zu 85 Prozent der Rotationsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Geschwindigkeit. Dadurch kann ein etwas weiter entfernter Notlandeplatz erreicht werden.

In der zweiten Phase kurz über dem Boden wird durch starkes Anstellen des Rotors (flare) wieder mehr Auftrieb erzeugt, wobei die im drehenden Rotor gespeicherte kinetische Energie kurzzeitig in stärkeren Auftrieb umgewandelt und somit ein relativ weiches Aufsetzen ermöglicht wird.

Die Autorotationslandung stellt hohe Anforderungen an den Piloten und erfordert regelmäßiges Training, da das richtige Maß und der Zeitpunkt der Pitch-Veränderung präzise getroffen werden müssen. Dies ist vor allem darin begründet, dass die kinetische Energie des Rotors nur einmal zur Auftriebserhöhung (nötig zum Bremsen des raschen Sinkflugs während der Abstiegsphase) zur Verfügung steht. Wird der Anstellwinkel zu früh erhöht, ist der Hubschrauber schon in zu großer Höhe abgebremst und kann dann bei nachlassender Drehgeschwindigkeit des Hauptrotors „durchsacken“. Wird der Anstellwinkel zu spät erhöht, reicht die verbleibende Flughöhe nicht mehr aus, um den Hubschrauber ausreichend abzubremsen.

Für die Durchführbarkeit einer Autorotationslandung ist die Flughöhe entscheidend: Nur bei ausreichender Höhe über dem Boden kann ein (aufgrund etwa eines Motorausfalls) zu langsam drehender Rotor in der ersten Phase der Autorotationslandung wieder ausreichend Fahrt aufnehmen.

Literatur[Bearbeiten]

  •  Ernst Götsch: Luftfahrzeugtechnik. Motorbuchverlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8.

Weblinks[Bearbeiten]