Ein Rundflug Hubschrauber, Helicopter oder Helikopter ist ein senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug mit einem Motor angetriebenen Rotor, bestehend aus 2 oder mehr bestehenden horizontal angeordneten Rotorblättern für Auftrieb, Steuerung und Vortrieb.
Der Rotor arbeitet als drehender Flügel oder Tragfläche.
Rundflug Hubschrauber, Helicopter oder Helikopter zählen zu den Drehflüglern.
Weitere Drehflügler sind Tragschrauber oder Multicopter.
Drehflügler ohne angetriebenen Hauptrotor sind Tragschrauber mit eigenen Vortriebsmotoren und Propellerantrieb und zählen daher nicht zu den Hubschraubern.
Flugschrauber kombinieren die Eigenschaften von Rundflug Hubschrauber, Tragschrauber und Multicopter.
Moderne Rundflug Hubschrauber haben zusätzlich starre Tragflächen und werden als Verbundhubschrauber bezeichnet.
Historische Rundflug Hubschrauber
Der erste praktisch einsetzbare Rundflug Hubschrauber oder Helicopter war der in den USA 1939 zum Erstflug gestartete Prototyp Sikorsky VS-300 und wurde Vorbild des ab 1942 in Serie gebauten Sikorsky R-4.
Die deutsche Focke-Achgelis Fa 223 von 1941 war der erste in Serie gebaute Rundflug Hubschrauber.
Sowohl die Sikorsky R-4 als auch die Focke-Achgelis Fa 223 hatten zwei seitlich angeordnete Rotoren.
Die Sikorsky VS-300 war der erste Rundflug Hubschrauber oder Helicopter mit einem Einzelrotor und einem Heckrotor.
Die Bell 47 von der Bell Aircraft Corporation war ein leichter zweisitziger oder dreisitziger Rundflug Hubschrauber, wurde am 8. März 1946 konstruiert und war der erste zivil zugelassene Rundflug Hubschrauber in den Vereinigten Staaten.
In der Sowjetunion war der Mil Mi-1 der erste in Serie gebaute Rundflug Hubschrauber, dessen Prototyp GM-1 im September 1948 zum ersten Mal flog.
Die Franzosen bauten 1955 mit dem Rundflug Hubschrauber Alouette II und einer 250-kW-Turbomeca-Artouste-Wellenturbine, den ersten Rundflug Hubschrauber mit Gasturbinenantrieb, der heute von fast allen kommerziellen Herstellern von Rundflug Hubschrauber oder Helicopter verwendet wird.
Lediglich der Hersteller Robinson Helicopter mit ihren Rundflug Hubschrauber Robinson R22 und Robinson R44, Brantly mit ihren Rundflug Hubschrauber Brantly B-2 und Brantly 305 und Sikorsky mit ihren Rundflug Hubschrauber Schweizer 300C stellen noch Rundflug Hubschrauber mit Kolbenmotoren her.
Die Bell 204 und die militärische Variante Bell UH-1 sind bis heute mit 16.000 Exemplaren die meistgebaute Hubschrauberfamilie der Welt und ist am 22. Oktober 1956 zu ihrem Jungfernflug gestartet.
Der deutsche Rundflug Hubschrauber oder Helicopter Bölkow Bo 105 wurde 1967 als erster Rundflug Hubschrauber mit GFK-Rotorblättern und einem gelenklosen Rotorkopf gebaut.
Der Eurocopter EC 135 ist der aktuelle Nachfolger und benutzt eine weiterentwickelte Variante eines gelenklosen und lagerlosen Rotorkopfs.
Beim Eurocopter EC 135 wurden auch die Lager für die Blattwinkelverstellung durch ein aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehendes Drillsteuerelement mit Steuertüte ersetzt.
Der sowjetischen Mil Mi-12 ist bis jetzt der größte jemals gebaute Rundflug Hubschrauber der Welt und startete 1968.
Die Mil Mi-12 verfügt über nebeneinander angeordnete Rotoren, ein maximales Startgewicht von 105 t bei einer maximalen Nutzlast von 41 t und 198 Passagierplätzen.
Die leichte und kostengünstige zweisitzige Robinson R22 und die viersitzige Robinson R44 sind moderne und sichere Rundflug Hubschrauber für einen Rundflug.
Der Rotor
Beim Rundflug Hubschrauber oder Helicopter erzeugen die rotierenden Rotorblätter durch anströmende Luft einen dynamischen Auftrieb.
Wie bei den starren Tragflächen eines Flugzeugs ist der Auftrieb abhängig vom Profil, dem Anstellwinkel und der über die Blattlänge nicht konstanten Anströmgeschwindigkeit der Luft.
Wenn ein Rundflug Hubschrauber oder Helicopter sich vorwärts bewegt, ändert sich die Anströmgeschwindigkeit.
Die Umlaufgeschwindigkeit und Fluggeschwindigkeit des nach vorne bewegten Blattes wird addiert.
Beim zurücklaufenden Blatt wird die Umlaufgeschwindigkeit und Fluggeschwindigkeit subtrahiert.
Durch die Aerodynamik der Rotorblätter entstehen beim Flug asymmetrische Kräfte auf die jeweils nach hinten und nach vorne bewegten Blätter.
Diese mussten bei älteren Rundflug Hubschrauber Modellen am Rotorkopf durch Schlaggelenke und Schwenkgelenke aufgefangen werden.
Neuere Konstruktionen wie der Eurocopter EC 135 kommen ohne diese Gelenke aus und haben daher einen gelenklosen und lagerlosen Rotorkopf.
Rotorkopf und Rotorblätter bestehen bei diesen neueren Modellen aus einem Verbund von Materialien unterschiedlicher Elastizität.
Die Materialien sind Elastomeren, hochfeste, leichte Metalle und Titan und können in Größe und Richtung sich ständig ändernden dynamischen Kräfte bewältigen, ohne dass die Bauteile und der Rotor Schaden nehmen.
Die zyklische oder rotationsperiodische Blattverstellung beim modernen Rundflug Hubschrauber oder Helicopter werden Blattsteuerung genannt.
Sie dient der Steuerung der Horizontalbewegung, die eine Neigung der Hauptrotor-Ebene erfordert.
Zum Einleiten oder Beenden von Rückwärts- Vorwärts-, oder Seitwärtsflug werden beim Rundflug Hubschrauber oder Helicopter die Einstellwinkel der Blätter während des Umlaufs des Rotors verändert.
Dies führt zu einer zyklischen Schlagbewegung der Rotorblätter, sodass ihre Blattspitzen auf einer Ebene umlaufen und sich in der beabsichtigten Richtung neigt.
Der Auftrieb bleibt auf dem gesamten Umlauf konstant.
Dementsprechend steht der Rotorschub, der den Rundflug Hubschrauber oder Helicopter trägt und vorwärtsbringt, im rechten Winkel zur Blattspitzenebene.
Durch diese Neigung erhält die im Schwebeflug rein senkrecht hebende Kraft nun einen nach vorne treibenden Schub.
Der gesamte Rundflug Hubschrauber neigt sich aufgrund des Rumpfwiderstandes und damit auch seine Rotorwelle ebenfalls in Flugrichtung.
Der Schub geht bei jeder gleichbleibenden Fahrt durch den Schwerpunkt, wenn der Schwerpunkt des Hubschraubers bei geeigneter Beladung in Verlängerung der Rotorwelle liegt.
Die Blattspitzenebene befindet sich im rechten Winkel zur Rotorwelle und Schlagbewegungen finden nicht statt.
Sie gibt es nur, wenn die Fluggeschwindigkeit geändert werden soll oder bei anderen Schwerpunktlagen.
Der Pilot verändert den Anstellwinkel mit der kollektiven Blattverstellung oder Pitch alle Rotorblätter gleichmäßig, was zum Steigen oder Sinken des Hubschraubers führt.
Bei einfacheren Konstruktionen wird diese Steuerung durch eine Drehzahländerung ersetzt, wie zum Beispiel bei elektrisch angetriebenen Modellhubschraubern, Multicopter oder Drohnen mit Kamera.
Beim Rundflug Hubschrauber oder Helicopter werden die Rotorblätter mit einer Taumelscheibe angesteuert.
Mit Hilfe des kollektiven Verstellhebels wird vom Piloten deren unterer, feststehender Teil nach oben oder unten verschoben.
Mit dem zyklischen Steuerknüppel kann die Taumelscheibe in jede Richtung geneigt werden.
Über Stoßstangen und Hebel überträgt der obere sich mit dem Rotor drehende Teil der Taumelscheibe an den Blattwurzeln den gewünschten Einstellwinkel auf die Rotorblätter.
Die Rotoren werden durch einen Motor im Rumpf angetrieben, mit Ausnahme des Blattspitzenantriebs.
Man unterscheidet Einrotorsysteme, Doppelrotoren, Dreifachrotoren und Maschinen mit vier oder mehr Rotoren.
Rundflug Hubschrauber oder Helicopter mit mehreren Rotoren werden Multicopter genannt.
Rundflug Hubschrauber oder Helicopter mit vier Rotoren werden Quadrocopter genannt.
Rundflug Hubschrauber oder Helicopter mit sechs Rotoren werden Hexacopter genannt.
Rundflug Hubschrauber oder Helicopter mit acht Rotoren werden Octocopter genannt.
Der Heckrotor
Durch die Rotorachse entsteht ein Gegendrehmoment oder Giermoment, das bei einem einzelnen Rotor eine gegenläufige Drehung des Rumpfes erzeugen würde.
Um dieses zu kompensieren, hat sich in der Praxis weitgehend das Einrotorsystem mit einem Heckrotor durchgesetzt.
Ein System mit zwei Rotoren ist zwar die technisch effizientere Konstruktion, da alle Rotoren zum Auftrieb und Vortrieb genutzt werden, während der Heckrotor im Schwebeflug 15 % der Gesamtleistung kostet.
Das Einrotorsystem mit einem Heckrotor haben aber niedrigere Baukosten und Wartungskosten bei nur einem Rotorkopf.
Der Rotorkopf mit Getriebe ist die aufwendigste und empfindlichste Baugruppe eines Hubschraubers.
Heckrotoren gibt es in Ausführungen mit zwei bis sechs Blättern.
Vierblättrige Rotoren in X-Form verringern den Lärm.
Besonders leise sind Varianten mit einem Fenestron.
Der Fenestron ist ein ummantelter Propeller im Heckausleger mit 20 Blättern.
Der Heckrotor wird aus dem Hauptgetriebe über Wellen und Umlenkgetriebe angetrieben.
Damit ist die Drehzahl des Heckrotors proportional zum Hauptrotor.
Mit den Pedalen wird vom Piloten der Einstellwinkel der Heckrotorblätter geregelt.
Im Reiseflugs wird der Heckrotor durch das Seitenleitwerk entlastet und das Giermoment weitgehend kompensiert.
Autorotation bei Motorausfall
Sollte der Antrieb ausfallen, können Rundflug Hubschrauber mit der Autorotation unbeschadet landen.
Dazu muss der Pilot in einen steilen Sinkflug übergehen.
Der freilaufende Rotor wird durch die nun von unten nach oben anströmende Luft in Drehung gehalten.
Wie beim Tragschrauber liefert die daraus resultierende Autorotation und Sinkgeschwindigkeit den limitierenden Auftrieb und unterstützt den Rundflug Hubschrauber oder Helikopter beim Halten in aufrechter Position.
Ein Giermomentausgleich ist bei der Autorotation nicht notwendig.
Nur das geringe Moment aus der Lagerreibung im Hauptrotorkopf, Getriebe und Antrieb wäre auszugleichen, das aber bis zur Landung nicht zu einem kritischen Anstieg der Gierrate führt.
Eine solche Landung ist daher auch beim Ausfall des Heckrotors möglich, zum Beispiel bei Bruch des Winkelgetriebes zum Heckrotor, der Antriebswelle oder sogar des ganzen Heckauslegers.
Viel kritischer ist hingegen das Erreichen eines geeigneten Platzes für eine Notlandung, da man auf einem unbebauten, freistehenden Gelände oder einer flachen Wiese notlanden muss.
Kurz vor dem Erreichen des Bodens wird bei der Notlandung der kollektive Anstellwinkel von leicht negativ auf positiv vergrößert, um den Auftrieb deutlich zu erhöhen.
Dadurch wird das Sinken mit dem Ziel eines halbwegs sanften und für Besatzung und Technik sicheren Aufsetzens gebremst und die Rotordrehung verringert.
Der Drehimpuls des Rotors nimmt dabei ab, seine Energie wird aufgezehrt, es gibt daher nur einen Versuch für dieses heikle Manöver.
Der Verlust der Steuerung um die Hochachse und die Notwendigkeit, den richtigen Moment genau zu treffen, macht dieses Manöver immer riskant, weil der Drehimpuls des Rotors nur für einen Versuch reicht.
Für die Notlandung bedarf es einer Mindesthöhe über Grund, da beim Ausfall des Hauptantriebes ein Durchsacken unvermeidlich ist und auch Zeit benötigt wird, um die Autorotation einzustellen.
Das Notlanden mit Autorotation wird von unseren Hubschrauberpiloten regelmäßig geübt, damit Sie Ihren Rundflug stets sicher genießen und erleben können.
Steuerung
Ein Rundflug Hubschrauber oder Helicopter ist ein nicht eigenstabiles Luftfahrzeug, weil der Neutralpunkt über dem Rumpf und damit über dem Schwerpunkt liegt.
Der Rundflug Hubschrauber oder Helicopter hat vor allem im Schwebeflug und langsamen Flug stets die Tendenz, seine Fluglage zu verlassen, sich zu neigen, zu drehen oder in die eine oder andere Richtung zu schieben. Der Pilot muss diese Bewegungen durch entgegenwirkende und kontinuierliche Steuereingaben ausgleichen.
Bei einer Fluggeschwindigkeit von mehr als 100 km/h verhält sich ein Rundflug Hubschrauber ähnlich wie ein Tragflächenflugzeug und ist dann einfach zu steuern.
Anders als im Flugzeug sitzt der Pilot eines Hubschraubers auf der rechten Seite und benötigt zur Steuerung beide Hände und Füße.
Mit der linken Hand kontrolliert der Hubschrauberpilot mit einem Hebel die kollektive Blattverstellung oder die Pitch.
Dabei wird die Taumelscheibe gerade über die Rotorachse nach oben oder unten geschoben und so der Anstellwinkel aller Rotorblätter des Hauptrotors in gleichen Maße geändert und damit der Auftrieb des Rotors erhöht oder vermindert und der Rundflug Hubschrauber steigt oder sinkt .
Über diesen Hebel wird auch die Motorleistung oder Turbinenleistung erhöht, um bei Vergrößerung des Anstellwinkels der Hauptrotorblätter den Abfall der Rotordrehzahl durch die daraus resultierende Erhöhung des Luftwiderstandes zu verhindern
Das erfolgt entweder automatisch oder manuell mit einem Drehgriff am Hebel.
Durch die Änderung der Motorleistung oder Turbinenleistung wird auch das erzeugte Drehmoment geändert, was ein Gegensteuern über den Heckrotor erforderlich macht.
Mit der rechten Hand kontrolliert der Pilot mit dem Steuerknüppel die zyklische Blattverstellung.
Dadurch wird die Taumelscheibe geneigt und die Rotorebene entsprechend geändert.
Wenn der Pilot den Steuerknüppel oder Stick nach rechts oder links bewegt, bewegt sich der Rundflug Hubschrauber oder Helikopter um die Längsachse und rollt entsprechend nach rechts oder links.
Dadurch beschleunigt der Rundflug Hubschrauber oder Helikopter nach rechts oder links.
Wenn der Pilot den Steuerknüppel oder Stick nach vorn oder hinten bewegt, bewegt sich der Rundflug Hubschrauber oder Helikopter um die Querachse und nickt entsprechend nach vorn oder hinten.
Dadurch beschleunigt der Rundflug Hubschrauber oder Helikopter vorwärts oder rückwärts.
Der Rundflug Hubschrauber oder Helikopter ist das einzigste Luftfahrzeug, dass in alle Richtungen und damit auch rückwärts fliegen kann.
Mit den zwei Pedalen am Cockpitboden wird der Anstellwinkel des Heckrotors gesteuert und damit die Bewegung des Hubschraubers um die Gierachse oder Hochachse verändert.
Dadurch dreht sich der Rundflug Hubschrauber oder Helikopter nach rechts oder links.
Flugleistung
Rundflug Hubschrauber oder Helicopter erreichen nicht die Flugleistungen von Starrflügelflugzeugen.
Die Höchstgeschwindigkeit liegt zwischen 200 und 300 km/h.
Komplexe Kampfhubschrauber erreichen 370 km/h.
Der Geschwindigkeitsrekord liegt bei 470 km/h und wurde mit dem Eurocopter X³ erzielt.
Der Eurocopter X³ ist jedoch ein Flugschrauber, dass anstatt eines Heckrotors zwei Propeller verwendet, die zum einen das Giermoment ausgleichen und zum anderen für den Vortrieb dienen.
Die Höchstgeschwindigkeit wird beim Rundflug Hubschrauber oder Helicopter durch die Aerodynamik der Rotorblätter begrenzt.
Das jeweils nach vorne laufende Rotorplatt hat gegenüber der von vorn anströmenden Luft eine höhere Geschwindigkeit als das nach hinten laufende.
Nähert sich nun das vorlaufende Blatt im Außenbereich der Schallgeschwindigkeit, kommt es dort zu einer starken Erhöhung des Widerstands, einem Abfall des Auftriebs und großer Blattbeanspruchung durch Torsionsmomente.
Dies äußert sich durch starke Schwingungen und erschwert so dem Piloten die Kontrolle über den Rundflug Hubschrauber oder Helicopter.
Für einen Rotordurchmesser von 10 m bedeutet dies, dass der Rotor nicht mehr als 11 Umdrehungen pro Sekunde ausführen kann, ohne dass in den Außenbereichen der Rotorblätter die Schallgeschwindigkeit von 343 m/s bei 20 °C überschritten wird.
Das sind 660 Umdrehungen pro Minute.
Im normalen Betrieb liegen die typischen Drehzahlen des Hauptrotors deutlich unter diesem Wert, weil die Geschwindigkeit eines Hubschraubers jedoch durch das rücklaufende Rotorblatt begrenzt wird.
Hier führt die geringe Strömungsgeschwindigkeit zum Strömungsabriss und damit zum Auftriebsverlust.
Der Rundflug Hubschrauber kippt daher beim Erreichen der kritischen Geschwindigkeit auf die Seite, auf der sich die Rotorblätter nach hinten drehen.
Beim Rundflug Hubschrauber oder Helicopter ist auch die Gipfelhöhe begrenzt und liegt bei 5.000 Metern.
Es gibt moderne Modelle die inzwischen 9.000 Meter erreichen und zur Bergrettung, zum Beispiel auf dem Mount Everest, eingesetzt werden.
Der Kraftstoffverbrauch eines Helicopters liegt bei gleicher Zuladung auf die Flugstrecke bezogen meist deutlich über dem eines Tragflächenflugzeugs.
Der Vorteil beim Rundflug Hubschrauber oder Helicopter liegt in der Fähigkeit in der Luft stehen zu bleiben, den Schwebeflug oder Hover zu beherrschen und rückwärts oder seitwärts fliegen zu können.
Damit können Sehenswürdigkeiten beim Rundflug im Schwebeflug bestaunt werden.
Weiterhin kann der Rundflug Hubschrauber oder Helicopter senkrecht starten und landen und benötigt keine Startbahn und Landebahn.
Ein wichtiges Einsatzfeld im Touristikbereich ist der Rundflug mit dem Rundflughubschrauber zum Beispiel in Hochgebirge, Städte und Seen um Bauwerke und Sehenswürdigkeiten aus der Luft zu bestaunen.
Eine weitere Verwendung von Hubschraubern ist der Kunstflug, bei dem atemberaubende Manöver wie Loopings oder Rollen geflogen werden.
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