Einführung in die Hubschraubertechnik

  Studiengang Ba. Sc. Luft- und Raumfahrttechnik
  Studientrimester        7 (HT)
  ECTS 3
  Typ Vorlesung und Übung
  TWS 2V + 1Ü
  Dozent Hr. Schreiber (Airbus), Dr. Müller (IABG)
     

 

Inhalte:

Das Wahlmodul »Einführung in die Hubschraubertechnik« liefert einen technischen Überblick zur Funktionsweise und Konzeption von Senkrechtstartern mit dem Schwerpunkt auf Hubschraubern. Die funktionalen Hauptkomponenten des Hubschraubers werden analysiert und bezüglich ihrer Entwurfssensitivität auf Basis empirischer Erfahrungen eingeordnet. 

Am Anfang wird die historische Entwicklung von Senkrechtstartern vor dem Hintergrund paralleler physikalisch, technischer Errungenschaften, aber auch operationeller Bedürfnisse dargestellt. Daran anschließend wird ein Spektrum von Konzeptionen bezüglich der spezifischen Eigenschaften und Leistungsfähigkeit auf der Basis stochastischer und empirischer Erfahrungswerte diskutiert. Der Hubschrauber als weit verbreitete konventionelle Bauform wird in besonderer Weise analysiert.
 
Die physikalisch mathematischen Zusammenhänge für den Schwebe- und Translationsflug von Drehflüglern werden hergeleitet. Dies stellt die Grundlage für eine Entwurfsabschätzung der Flugleistungen auf Basis überschaubarer Zusammenhänge dar. Diese Fähigkeit wird in einer entsprechenden Übung vertieft. Daran anknüpfend werden Nutzlast, Reichweite, Flugdauer und spezifischer Verbrauch für den Hubschrauber berechnet und bezüglich ihrer operationellen Einflüsse bewertet.
 
Es werden Hubschrauberbeispielmissionen gerechnet und abhängig von den jeweils installierten Eigenschaften bezüglich ihrer physikalischen Limitierungen diskutiert. Der Einfluss von Bau- und Betriebsvorschriften, speziell in Bezug auf die Flugsicherheit und Ausfallszenarien auf die Flugleistungen und Nutzlast eines Hubschraubers wird abgeschätzt und an Bespielen verifiziert. Die Entstehung und Umsetzung allgemeiner Entwurfsdiagramme wird demonstriert und diskutiert. Die Nutzung empirischer Erfahrungen im Entwurf wird beispielhaft vorgeführt und mit gängigen Quellen und professionellen Erfahrungen belegt.
 
In einem Exkurs wird die Bestimmung der direkten und indirekten Betriebskosten eines Hubschraubers vorgeführt und in Bezug auf vergleichbare Luftfahrzeuge analysiert. Die Verknüpfung von Kosten und empirischen Entwurfsgrößen ermöglicht eine übergreifende Abschätzung der Leistungs- und Produktivitätseigenschaften von Senkrechtstartern über die operationelle Erfahrung hinaus.
 
Die chronologische Durchführung von kommerziellen und öffentlichen Senkrechtstarterprogrammen unter durchführungs- und baurechtlichen Rahmenbedingungen wird analysiert und bezüglich der erfahrungsgemäßen Probleme diskutiert. Dabei wird auch auf die sich intensivierenden kommerziellen Risiken vor dem Hintergrund einer europäischen und globalen Bürokratisierung der Zulassungsaktivitäten mit eingeschlossen.
 
Am Ende der Vorlesung werden Marktentwicklung, weitere kommerzielle Aussichten und zukünftige Entwicklungs- und Konzeptionstendenzen auf der Basis der Fachliteratur resümiert und für die Zukunft abgeschätzt.

 
Inhalte im Einzelnen: 
  • Historie der Hubschrauber
  • Grundbegriffe der Drehflüglertechnik
  • Grenzen des Rotors

 

  • Leistungsbedarf des Rotors, Stahltheorie
  • Komponenten der Senkrechtstarter
  • Antrieb

 

  • Rumpfbauweisen
  • Ausrüstung
  • Landewerk
  • Hubschrauberrotoren, Rotorblätter, Heckrotor

 

  • Steuerung des Hubschraubers
  • Schlagbewegung
  • Steuerorgane, Leitwerke
  • Rotoraerodynamik, Blattelemententheorie

 

  • Dynamik des Hubschraubers, Vibrationen
  • Rotorblattaerodynamik
  • Entwicklungsprozess

 

  • Technologieeinfluss
  • Entwurfsprozess
  • Hubschraubermarkt und zukünftige Entwicklungen