Theorie: Hubschrauber

Hubschrauber sind die vielseitigsten Fluggeräte. Ihr Schwebeflug ist einzigartig.

Der Grundaufbau eines Hubschraubers

Ein Hubschrauber ist ein technisch sehr komplexes und instabil fliegendes Gerät. Er benötigt keine starre Tragfläche wie ein Flugzeug zum Fliegen. Die Tragfläche ist wie eine überdimensionierte Luftschraube über dem Rumpf gelagert (Hauptrotor). Daher wird ein Hubschrauber auch als Drehflügler bezeichnet.
Die Wirkungsrichtung des Hauptrotors liegt in der Vertikalen nach unten.

Ein weiterer Rotor sitzt am Heckausleger des Hubschraubers. Seine Wirkungsrichtung liegt in der Horizontalen entgegen der Kraft des Drehmoments, mit der sich der Rumpf unter dem Hauptrotor wegdrehen will. Der Ausgleich des Drehmoments des Hauptrotors durch den Heckrotor ermöglicht erst den kontrollierbaren Geradeausflug des Hubschraubers.

Bei einigen Modellvarianten wird der Heckrotor durch ein Turbine ersetzt, die einen seitlich am Heckausleger austretenden Luftstrom erzeugt.

Wieder andere Baumuster haben zwei große Hauptrotoren, die entweder direkt übereinander liegen und gegenläufig drehen oder es ist ein Rotor vorne und der andere hinten am Rumpf angebracht. Transporthubschrauber der Bundeswehr sind hierfür ein Beispiel.

Wie funktioniert ein Hubschrauber ?

Der drehende Hauptrotor übernimmt zum einen die Funktion der Tragfläche. Ab einer bestimmten Drehzahl und einem bestimmten Anstellwinkel der Rotorblätter wird die nach oben gerichtete Auftriebskraft größer als die Gewichtskraft. Der Hubschrauber hebt vom Boden ab und steigt nach oben.
Zum anderen übernimmt der Hauptrotor aber auch mehrere Steuerfunktionen gleichzeitig. Ein Hubschrauber wird um vier Achsen mit Pitch (Heben und Senken), Roll (seitlich rechts und links), Nick (vor und zurück), und Heckrotor (drehen rechts und links) gesteuert.
Vor- und Seitwärtsflug werden durch Neigen der Rotorkreisebene des Hauptrotors in die gewünschte Richtung und mit der Taumelscheibe gesteuert. Hierbei wird der Anstellwinkel der Rotorblätter im Umlauf zusätzlich zur Neigung der Rotorkreisebene ständig geändert (zyklische Blattverstellung). Durch die entstehenden Zugkräfte und die Auftriebsunterschiede der Rotorblätter je nach Stellung im Umlauf ist es möglich, die Lage des Hubschraubers in jede gewünschte Richtung zu ändern. Bei einer Richtungsänderung ändert sich aber auch die Auftriebskraft und muss mit der Pitchfunktion ausgeglichen werden.
Die vom Motor im Rumpf des Hubschraubers auf den Rotorkopf übertragene Antriebsleistung erzeugt ein Drehmoment, durch das sich der Rumpf entgegen der Rotordrehrichtung wegdrehen will. Der Heckrotor erzeugt nun eine seitliche Zugkraft, die dieses Drehmoment ausgleicht. Durch die Verstellmöglichkeit des Heckrotoranstellwinkels wird die Zugkraft erhöht oder verringert, so dass ein Drehen um die Hochachse gesteuert werden kann. Außerdem muss bei jeder Drehzahländerung des Hauptrotors oder einer Anstellwinkelveränderung der auftretende dadurch auftretende Drehmomentsunterschied mit dem Heckrotor ausgeglichen werden. Diese Funktion wird heute von sogenannten Kreiseln übernommen, die auf kleinste Lageveränderungen des Modells reagieren und entsprechend gegensteuern.
Das Fliegen eines Hubschraubers gleicht somit einem ständigen Balanceakt des Piloten, der ständig die Wechselwirkung aller auf den Hubschrauber wirkenden Kräfte koordinieren muss. Nicht umsonst spricht man daher beim Hubschraubermodellbau auch von der Königsklasse des Modellflugs.

Auswahlkriterien für ein Hubschraubermodell

Vor der Anschaffung eines Hubschraubermodells sollten folgende Fragen berücksichtigt werden:

• Bevorzugen Sie aus Spaß am Bauen einen Bausatz mit längerer Bauzeit, oder wollen Sie sich aus Zeitgründen für ein weitgehend vorgefertigtes Modell (ARF = Almost Ready to Fly) entscheiden ?

• Entspricht das Modell hinsichtlich Flugeigenschaften, Flugleistungen, Geschwindigkeit und Anzahl der zu betätigenden Funktionen auch Ihren Fähigkeiten und Erwartungen ?

• Steht ein Modellflugplatz mit entsprechender Aufstiegsgenehmigung zur Verfügung ?