Rotorblätter für Hubschrauber zu konstruieren ist eine äußerst komplexe Angelegenheit. Aus aerodynamischer Sicht ist die Strömung um das Blatt zum einen instationär und während einer Umdrehung zudem starken Änderungen unterworfen.

Für den Schwebeflug und den schnellen Vorwärtsflug ergeben sich sehr unterschiedliche Anforderungen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die Blattstruktur sehr hohen Belastungen ausgesetzt ist wie Rotationsgeschwindigkeiten von 750 km/h und mehr an der Spitze und einer zyklischen Verwindung. Dazu kommen Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse (-40 bis + 90 Grad Celsius).


Rotorakustik als Kriterium

Um die Leistung eines Helikopters zu optimieren, gilt es zunächst eine Blattgeometrie zu finden, die in allen relevanten Flugzuständen möglichst hohen Schub bei möglichst geringem Antriebsdrehmoment erzeugt. Dabei wird auch die Rotorakustik als Kriterium immer wichtiger. Die Designer haben sich deshalb vom simplen rechteckigen Blatt gelöst und suchen vor allem durch eine ausgefeilte Formgebung der Blattspitze neues Potenzial zu erschließen. Hier einen guten Kompromiss zu finden ist besonders schwierig, da gerade in diesem Bereich schwer zu berechnende Wirbel-Interaktionen stattfinden.


BERP-Forschungsprogramm

Entwürfe wie die Blätter aus dem britischen BERP-Forschungsprogramm setzen auf breite Spitzen mit Pfeilung und nach unten geschwungenem Ende. Das Blue-Edge-Design von Airbus Helicopters zeigt recht große vor- und zurückgepfeilte Segmente. Beim Rest des Blatts wird mit der Verwendung verschiedener speziell entwickelter Profile entlang der Spannweite und einer angepassten Verwindung (bis -20 Grad) an der aerodynamischen Optimierung gearbeitet.



FR-Dokumentation

Typischer Aufbau eines in Faserverbundbauweise hergestellten Rotorblatts.

Faserverbundbauweise

Das Ergebnis sind komplexe Rotorblattformen, die früher in Metall oder gar Holz fertigungstechnisch nicht realisierbar gewesen wären. Hier hilft heute die Faserverbundbauweise weiter, bei der die Struktur in einer Form aus zahlreichen Lagen von harzgetränkten Glas- oder Carbonfasern aufgebaut wird. Durch die Anzahl der Lagen und die Ausrichtung der Fasern (zum Beispiel +/- 45 Grad) lassen sich die strukturellen Eigenschaften des Blatts wie Steifigkeit oder gewünschte Verwindung an bestimmten Stellen genau an die Anforderungen anpassen. Üblich sind heute ein D-förmiger Holm (teils mit Schaum gefüllt) und ein hinterer Bereich mit Wabenkern. Vorn können in einem Rohr Ausgleichsgewichte eingebracht werden. Bei Bedarf ist eine elektrische Enteisung integriert, und gegen Beschädigungen schützt eine Vorderkante aus Stahl.


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