So kann er fliegen

Das DLR_School_Lab Göttingen bietet euch die Möglichkeit, die Grundprinzipien des Hubschrauberfluges zu verstehen. Weiterhin lernt ihr die Messtechnik IPCT kennen, mit der ihr die Verformung der Rotorblätter sichtbar machen könnt.

Versuche zum Hubschrauber

Versuch mit der Stroboskopkamera. Bild: DLR (CC-BY 3.0).

Wie kann man die Rotorblätter beobachten und sogar den Anstellwinkel messen, wenn sie sich so schnell drehen? Dabei hilft die Stroboskopkamera. Eine Stroboskopkamera schießt immer dann ein Bild, wenn sich bei einer wiederholenden Bewegung, wie der Rotation der Rotorblätter, diese an der gleichen Stelle befinden. Der erste Versuchsaufbau besteht aus einem Rotor mit Elektromotor, der auf einer Waage befestigt ist. Mit der Kamera ist es möglich den Anstellwinkel der Rotorblätter zu messen. Dieser Aufbau ermöglicht die Vermessung verschiedener Einflussgrößen, wie den Anstellwinkel, den Widerstand oder den Auftrieb.

Der zweite Versuch besteht aus einem drehbar gelagerten Hubschrauberrumpf, der mit seinem Motor die Rotorblätter antreibt. Nach dem Starten des Motors beginnt sich der Rotor zu drehen, aber auch der Rumpf beginnt sich entgegengesetzt zu drehen. Der Rotor stößt sich quasi am Rumpf ab und versetzt den Rumpf in eine Drehung. Diese Beobachtung veranschaulicht die Notwendigkeit eines Drehmomentenausgleichs in jeder Hubschrauberkonstruktion. Und wie das funktioniert, erfahrt ihr im DLR_School_Lab.

Große Modellhubschrauber

Hubschraubermodell. Bild: DLR (CC-BY 3.0).

Zum Abschluss könnt ihr an einem maßstabsgetreuen Hubschraubermodell erforschen, wie die Steuerung und der Drehmomentausgleich umgesetzt wird und herausfinden, wie ein Hubschrauber eine Kurve oder vorwärts fliegt.
Ein Hubschrauber hat drei Achsen um die er sich drehen kann. Durch die Veränderung des Anstellwinkels der Rotorblätter verändert der Hubschrauber die Auftriebsverteilung. Der Hubschrauber neigt sich nach vorne, wenn das Rotorblatt hinten mehr Auftrieb als vorne erzeugt. Größerer Auftrieb auf einer Seite bewirkt das Kippen nach links oder rechts und der Hubschrauber fliegt eine Kurve. Für die Änderung des Anstellwinkels ist die Taumelscheibe zuständig. Die dritte Achse wird mittels des Heckrotors gesteuert. Erzeugt dieser mehr oder weniger Kraft auf das Heck als für den Drehmomentausgleich notwendig ist, dreht sich der Rumpf um die senkrechte Achse.

Dass durch die Drehung und die Steuerung große Kräfte an den Rotorblättern auftreten, könnt ihr mit der Image Pattern Correlation Technique (IPCT) sichtbar machen. Mit dieser Technik lassen sich Verformungen an Rotorblättern, aber auch an Flugzeugflügeln sichtbar machen.

Geschrieben von Laura während ihres Praktikums im DLR_School_Lab Göttingen