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.
Abb 12
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).
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.