Gegenüber den Flächenflugzeugen können
die Hubschrauber in der Luft stehen bleiben. Dies ist
möglich, da die Hauptrotorblätter, wegen der
Rotation immer durch die Luft angeströmt werden und
dadurch den notwendigen Auftrieb liefern. Ein Flächenflugzeug
erzeugt den Auftrieb erst, wenn eine genügend hohe
Vorwärtsgeschwindigkeit erreicht ist. Im Schwebeflug
werden wir, der Einfachheit halber, den Rotor als eine
Scheibe betrachten und nicht die Verhältnisse am
einzelnen Rotorblatt untersuchen. Dies ist möglich,
da die aerodynamischen Kräfte einigermassen symmetrisch,
über die gesamte Rotorscheibe verteilt sind. Damit
sich ein Helikopter in der Luft halten kann, muss der
Auftrieb genau gleich gross, wie sein Gewicht sein (Abb
8).
Abb 8
Wird nun bei allen Rotorblättern
mit der kollektiven Blattverstellung gleichzeitig der
Anstellwinkel erhöht, wird der Luftdurchsatz von
oben nach unten durch die Rotorscheibe grösser, der
Auftrieb nimmt zu und der Helikopter beginnt an Ort zu
steigen (Abb 9). Reduziert man den Anstellwinkel wird
der Gesamtauftrieb kleiner, und der Hubschrauber beginnt
sinngemäss zu sinken (Abb 10).
Abb 9
Abb 10
Wegen der Drehung des Hauptrotors
entsteht ein Moment, welches bewirkt, dass sich der Rumpf
entgegen der Drehrichtung des Hauptrotor dreht. Diese
ungewollte Drehung wird durch den senkrecht stehenden
Heckrotor korrigiert (Abb 11). Je grösser die Leistung
des Hauptrotors ist, desto grösser ist auch das Drehmoment,
und entsprechend mehr muss der Heckrotor leisten, um das
Drehmoment zu korrigieren. Da der Heckrotor einen bestimmten
horizontalen Schub produziert, hat der Helikopter die
Tendenz sich in die entsprechende Richtung zu verschieben.
Die Richtung ist abhängig von der Drehrichtung des
Hauptrotors.
Abb 11
Dieses seitliche Versetzen
muss wiederum mit dem Hauptrotor korrigiert werden. Der
Luftstrom, auch Downwash genannt, wird leicht entgegen
der Verschieberichtung geleitet, wodurch der Hubschrauber
im stationären Schwebeflug bleibt.
Die Kräfte des Haupt-
und Heckrotors wirken bei vielen Hubschraubern nicht in
der gleichen horizontalen Ebene. Aus diesem Grund kann
es sein, dass der Helikopter im Schwebeflug nicht horizontal,
sondern mit einer leichten Querlage da steht. Ob die Querlage
links oder rechts ist, hängt primär wieder von
der Drehrichtung des Hauptrotors ab (Abb 12).
Abb 12
Der Schwebeflug benötigt
in der Regel mehr Leistung als der Vorwärtsflug.
Eine wesentliche Rolle für die Leistungsfähigkeit
spielt vor allem die Luftdichte. Je dichter die Luft,
desto weniger muss der Antrieb leisten und desto mehr
Gewicht kann der Hubschrauber tragen. Da mit zunehmender
Flughöhe die Luftdichte abnimmt, muss das Gewicht
des Helikopters reduziert werden, um ihn im Schwebeflug
halten zu können. Grundsätzlich kann gesagt
werden, je grösser die Aussentemperatur und je höher
die Flughöhe ist, desto kleiner ist die Leistungsfähigkeit
des Hubschrauber. Einen weiteren Einfluss auf die Leistung
hat der Downwash. Kann der Luftstrom ungehindert abfliessen,
nennt man diesen Zustand Schwebeflug ausserhalb Bodeneffekt
(hover out of ground effect, OGE) (Abb 13).
Abb 13
Schwebt der Helikopter in
der Nähe des Bodens, nennt man dies Schwebeflug im
Bodeneffekt (hover in ground effect, IGE). Durch den Downwash,
welcher zur Seite abgeleitet werden muss, entsteht eine
Art Luftkissen (Abb 14). Dadurch benötigt der Hubschrauber
weniger Leistung für den stationären Schwebeflug.
Abb 14
Je höher der Helikopter
über dem Boden schwebt, desto kleiner ist der Einfluss
des Bodeneffekts. Bei einer Schwebehöhe von ca. 1.5x
dem Rotordurchmesser ist kein Bodeneffekt mehr vorhanden.
Einen grossen Einfluss auf den Bodeneffekt hat auch die
Bodenbeschaffenheit und vor allem die Neigung des Geländes.
Je stärker der Boden geneigt ist, desto besser kann
der Downwash abfliessen und desto geringer ist der Bodeneffekt.
