An Orten, die nicht \u00fcber eine Stra\u00dfe zu erreichen sind und an denen auch keine Start- und Landebahnen f\u00fcr Flugzeuge zur Verf\u00fcgung stehen, sind Senkrechtstarter unverzichtbar. So zum Beispiel bei der Bergrettung, bei Eins\u00e4tzen auf \u00d6lplattformen, zur medizinischen Versorgung abgelegener Gebiete oder nach Unf\u00e4llen. Dann kommen in der Regel Hubschrauber zum Einsatz, die jedoch im Gegensatz zu Flugzeugen nicht nur mehr Energie verbrauchen, sondern auch im Vorw\u00e4rtsflug geringere Geschwindigkeiten erreichen. Der Grund ist, dass der Rotor im Flug einen hohen Luftwiderstand erzeugt. Den Rotor braucht der Helikopter aber, um senkrecht starten und seine Position in der Luft stabil halten zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
Ein internationales Team von Wissenschaftlern will nun mit dem Airbus-Demonstrator RACER (Rapid And Cost-Effective Rotorcraft) ein Flugger\u00e4t entwickeln, das im Vorw\u00e4rtsflug eine Geschwindigkeit von 400 Stundenkilometer erreichen kann und gleichzeitig leiser und umweltfreundlicher ist als herk\u00f6mmliche Hubschrauber. Deshalb hat der RACER nicht nur einen Rotor, sondern auch Tragfl\u00e4chen wie ein Flugzeug. So kann er aerodynamisch effizient Auftrieb erzeugen und der Rotor wird entlastet.<\/p>\n\n\n\n
Bei einer Fluggeschwindigkeit von 400 km\/h ist die Aerodynamik des Helikopters essentiell. Deshalb haben Forscher der TUM<\/a> gemeinsam mit Airbus Helicopters (AH)<\/a> im Projekt FURADO<\/u><\/a> (Full Fairing Rotor Head Aerodynamic Design Optimization) eine aerodynamische Verkleidung f\u00fcr den Rotorkopf entwickelt. “Die Komponenten, die beim Hubschrauber im Reiseflug den meisten Widerstand verursachen, sind der Rumpf und der Rotorkopf\u201c, sagt Patrick P\u00f6lzlbauer, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl f\u00fcr Aerodynamik und Str\u00f6mungsmechanik<\/u><\/a>.<\/p>\n\n\n\n F\u00fcr den Rumpf wurden bereits Geometrien entwickelt, die m\u00f6glichst wenig Luftwiderstand verursachen. Da die Aerodynamik des Rotors jedoch sehr komplex ist, ist eine aerodynamisch optimierte Vollverkleidung f\u00fcr den Rotorkopf eine gr\u00f6\u00dfere Herausforderung. Die Drehbewegung des Rotors f\u00fchrt n\u00e4mlich zu einer permanenten \u00c4nderung der Anstr\u00f6mbedingungen am Rotorblatt. Dabei entstehe sowohl die sogenannte anliegende Str\u00f6mung, die der Kontur des Objektes folge \u2013 wie dies etwa an einem Tragfl\u00fcgel im Reiseflug der Fall sei \u2013, als auch die sogenannte abgel\u00f6ste Str\u00f6mung, die einen besonders hohen Widerstand habe, erkl\u00e4ren die Forscher.<\/p>\n\n\n\n “Eine abgel\u00f6ste Str\u00f6mung entsteht, wenn zum Beispiel die Kontur des K\u00f6rpers mit einer Kante abgeschnitten wird, wie etwa bei einem stumpfen Fahrzeugheck am Auto\u201c, sagt TUM-Professor Christian Breitsamter. “Dann l\u00f6st die Str\u00f6mung ab und es gibt Verwirbelungen. Das f\u00fchrt zum Beispiel dazu, dass Schmutzpartikel auf dem Heck landen.\u201c Solche stumpfe Kanten existieren im Rotorkopfbereich auch an der Schnittstelle zu den Rotorbl\u00e4ttern.<\/p>\n\n\n\n Die Forscher f\u00fchren Simulationen solcher komplexen aerodynamischer Prozesse mithilfe moderner Software und Berechnungsmethoden durch. Alleine auf die Technik verlassen sie sich dabei aber nicht. “Es gibt viele Einstellgr\u00f6\u00dfen bei der Str\u00f6mungssimulation, und diese m\u00fcssen richtig gew\u00e4hlt werden, um ein verl\u00e4ssliches Ergebnis zu bekommen. Daf\u00fcr ist Expertise und Erfahrung n\u00f6tig\u201c, sagt Breitsamter.<\/p>\n\n\n\n Patrick P\u00f6lzlbauer konnte die Form des Rotorkopfes so designen, dass nur kleine Verwirbelungen entstehen, da die Str\u00f6mung dort so lange wie m\u00f6glich anliegend bleibt. Au\u00dferdem hat er eine “Optimierungskette f\u00fcr die aerodynamische Gestaltung von Geometrien” entwickelt, die theoretisch auch f\u00fcr die Entwicklung von Verkleidungen anderer Rotormodelle angewendet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n “Es ist geplant, die entwickelten Rotorkopfverkleidungen zu fertigen und am Flugdemonstrator zu testen\u201c, erkl\u00e4rt P\u00f6lzlbauer. Bei diesen ersten Flugversuchen des RACER wird sich zeigen, ob Realit\u00e4t und Ergebnisse aus dem Simulator \u00fcbereinstimmen.<\/p>\n\n\n\n Titelbild<\/strong>: Visualisierung der turbulenten Strukturen in der Umgebung des Rotorkopfs. \u00a9 TUM<\/em><\/p>\n\n\n\n Auch interessant:<\/strong> An Orten, die nicht \u00fcber eine Stra\u00dfe zu erreichen sind und an denen auch keine Start- und Landebahnen f\u00fcr Flugzeuge zur Verf\u00fcgung stehen, sind Senkrechtstarter unverzichtbar. 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