In diesem Kapitel sind der grundsätzliche Aufbau sowie

die technischen Grundlagen der Helikopter beschrieben.

Die Entwicklung der Hubschrauber ist natürlich nicht stehen geblieben. In der heutigen Zeit werden neue Bauformen wie NOTAR (NO TAil Rotor) und Tilt Rotor weiterentwickelt. Das X-Wing Projekt, bei welchem der Rotor im Flug stillgelegt und dann als "normaler" Flügel verwendet wird, wird vermutlich noch lange nicht (wenn überhaupt) zur Serienreife gelangen.

Heute sind vor allem sechs Bauformen wichtig, von denen vier selten sind.

Am häufigsten anzutreffen ist die Kombination von Haupt- und Heckrotor. Das Gegendrehmoment welches durch den Hauptrotor erzeugt wird, wird durch den Heckrotor ausgeglichen. Der Heckrotor ist auch für die Steuerung des Hubschraubers um die Hochachse verantwortlich.

Die Anordnung als Tandemrotor wird vor allem bei grossen Hubschraubern verwendet. Durch die gegenläufigen Rotoren heben sich die Gegendrehmomente der einzelnen Rotore auf. Die Konstruktion der Steuerung ist wesentlich komplizierter als bei einem Helikopter mit Heckrotor. Die Steuerung um die Hochachse im Schwebeflug erfolgt durch entgegengesetztes Neigen der Rotorebenen.

Die Anordnung von zwei, nebeneinander liegenden Rotoren war nie sehr populär. Zwar wurde diese Bauform beim grössten je gebauten Hubschrauber (Mil V-12) angewendet, konnte sich aber nie richtig durchsetzen.

Beim ineinander kämmenden Rotor liegen zwei gegenläufige Rotoren mit nach aussen geneigten Rotormasten eng beieinander, wobei die Blätter fast wie Zahnräder ineinander laufen, eben ineinander kämmen. Durch die gegenläufige Drehrichtung der Rotoren ist kein Heckrotor notwendig.
Diese Bauform wurde in der frühen "Hubschrauberzeit" entwickelt, geriet dann aber in Vergessenheit. In jüngster Zeit wurde diese Art der Rotoranordnung aber wieder entdeckt und kommt beim K-MAX, einem einsitzigen Hubschrauber für Aussenenlast-Transporte zur Anwendung.

Bei der koaxialen Rotoranordnung sind beide Rotoren übereinander liegend und gegenläufig montiert. Die Steuerung um die Hochachse erfolgt durch unterschiedlich grosse Auftriebserzeugung der beiden "Rotorscheiben". Je nachdem welcher Rotor mehr Auftrieb liefert, wird ein Gegendrehmoment erzeugt, welches die Kabine entsprechend nach links oder rechts drehen lässt. Durch den grossen Luftwiderstand der Rotorkonstruktion, können solche Hubschrauber keine grossen Reisefluggeschwindigkeit erreichen. Erst mit der Entwicklung von starren Rotorsystem lassen sich die beiden Rotoren näher zusammen montieren, was den Luftwiderstand wesentlich reduziert.
Diese Bauform kommt vor allem bei östlichen (KAMOV) Hubschrauber zur Anwendung.

Beim NOTAR handelt es sich um einen Helikopter mit einem Hauptrotor aber ohne Heckrotor. Dieses Verfahren wurde von McDonnell Douglas (MD-Helicopters) entwickelt und patentiert. Ein Teil des Hauptrotorabwindes wird in den Heckausleger geleitet und dort mit einem Fan weiter verdichtet. Die Luft strömt nun durch den Heckausleger und entweicht am Ende durch schwenkbare Düsen. Diese Düsen werden durch die Pedale gesteuert und erlauben den Ausgleich des Drehmomentes und die Drehung des Hubschraubers um die Hochachse.

Die Rotorblätter der ersten Hubschrauber waren starr mit der Rotorwelle verbunden. Dies hat zu einer unkontrollierbaren Rollbewegung im Vorwärtsflug geführt, da das vorlaufende Rotorblatt durch die grössere Anströmgeschwindigkeit mehr Auftrieb liefert als das Rücklaufende. Das führte aber immer wieder zu Problemen bis hin zum Absturz. Der erste der die Schlag- und Schwenkgelenke eingeführt hat, war Juan de la Cierva bei seinen Autogiros.

Die heutigen modernen Rotorsysteme kann man in folgende Kategorien einteilen:
- gelenkige Rotoren
- gelenklose Rotoren
- lagerlose Rotoren

Die gelenkigen Rotorsysteme verfügen über mechanische Schlag- und Schwenkgelenke, sowie ein Lager für die Verstellung des Einstellwinkels des Rotorblattes (Abb. 1). Diese Gelenke sind sehr wartungsintensiv und dadurch teuer im Unterhalt.

Abb. 1

Beim gelenklosen Rotorsystem werden die mechanischen Schlag- und Schwenkgelenke durch entsprechend flexible Materialien an der Blattwurzel ersetzt, welche die Schlag- und Schwenkbewegung erlauben (Abb. 2). Dies wurde erst möglich mit der Einführung von Kunststoffen. Der BO-105 war der erste Hubschrauber mit einem solchen Rotorsystem.

Abb. 2

Der lagerlose Rotor hat keine mechanischen Schlag- und Schwenkgelenke und auch das Lager für die Verstellung des Einstellwinkels wird durch ein Elastomerlager ersetzt. Da keine herkömmlichen mechanischen Lager verwendet werden, kann der Unterhalt wesentlich reduziert werden. An der Rotorblattwurzel wirken sehr grosse Kräfte, aus diesem Grund ist der lagerlose Rotor mit Elastomerlager nur für kleinere Hubschrauber geeignet. Dieses System wurde durch Aerospatial mit dem Spheriflex Rotor verwirklicht.

In die Gruppe der gelenkigen Rotorsysteme kann auch das halbstarre System eingeteilt werden (Abb. 3). Dieses Verfahren wird nur bei Hubschraubern mit zwei Rotorblättern angewendet. Die beiden Rotorblätter sind über eine Art Wippe mit dem Rotormast verbunden, was die Schlagbewegung erlaubt. Schwenkgelenke werden bei diesem System nicht benötigt.

Abb. 3

Wieso ein Rotorsystem Schlag- und Schwenkgelenke benötigt ist im Kapitel Aerodynamik beschrieben.