Flugmechanik der Hubschrauber - Technologie, das flugdynamische System Hubschrauber, Flugstabilitäten, Steuerbarkeit

Vorwort zur zweiten Auflage

Vorwort zur ersten Auflage

Inhaltsverzeichnis

Verwendete Formelzeichen

1 Evolution des Hubschraubers

1.1 Die Natur hat Drehflügler, aber keine Hubschrauber hervorgebracht

1.1.1 Entwicklung des Hubschraubers

1.1.2 Periode der Tragschrauber (1919–1935)

1.2 Entstehen der ersten brauchbaren Hubschrauber

1.2.1 Bréguet/Dorand

1.2.2 Professor Focke

1.2.3 Igor Sikorsky

1.3 Phase der Reife und Spezialisierung

2 Hubschraubermissionen und Markt

3 Wesentliche Bauelemente der Hubschrauber

3.1 Übersichten

3.2 Beschreibung und Wirkungsweise des Hauptrotors

4 Grundzüge der Leistungsrechnung

4.1 Strahltheorie (Bernoulli)

4.1.1 Der stationäre Schwebeflug

4.1.2 Reale Rotoren im Schwebeflug

4.1.3 Senkrechter Steigflug (idealer Rotor)

4.1.4 Senkrechter Sinkflug (idealer Rotor)

4.2 Die Blattelementenmethode

4.2.1 Ideale Verwindung

4.2.2 Mittlere aerodynamische Beiwerte und Einstellwinkel

4.2.3 Reale und sonstige Effekte

5 Die Schlagbewegung der Rotorblätter

5.1 Trägheitsmoment des Rotorblattes

5.2 Herleitung der Schlaggleichung

5.2.1 Rotoren mit zentralem Schlaggelenk

5.2.2 Ein Blick in die Schwingungslehre

5.2.3 Rotoren mit Schlaggelenksabstand

5.3 Die Schlagbewegung unter Einbeziehung der Luftkräfte

5.4 Der gelenklose Rotor

5.5 Quantifizierung der Schlagbewegung

5.5.1 Die Rotoransteuerung

5.5.2 Der Konuswinkel

5.5.3 Die Schlagkoeffizienten

6 Die Schwenkbewegung der Rotorblätter

6.1 Schwenken zunächst ohne Coriolis- und Luftkräfte

6.2 Die Schwenkbewegung unter Berücksichtigung der Luft- und der Corioliskräfte

7 Die höherfrequenten Rotorblattschwingungen

7.1 Blattverformungen, das Resonanzdiagramm

7.2 Formänderungen des Rotorsystems, Luft- und/oder Bodenresonanz

7.3 Unterdrückung von Schwingungen und Vibrationen

8 Leistungsbedarf, Flugleistungen

8.1 Einsatzenvelope von Hubschraubern

8.2 Wichtige Leistungsparameter und -begriffe

8.3 Standardbedingungen, Druckhöhe/Dichtehöhe

8.4 Die Leistungspolare

8.4.1 Schwebeflug

8.4.2 Vorwärtsflug

8.4.3 Gesamtleistungsbedarf

8.5 Flugleistungen

8.5.1 Triebwerksleistungen

8.5.2 Leistungsbilanzen

8.6 Höhen-/Geschwindigkeitsdiagramm, Avoid Zones

8.7 Autorotation (AR)

9 Auslegung des Hauptrotors

9.1 Rotordurchmesser

9.2 Blattspitzenumlaufgeschwindigkeit

9.3 Blattgeometrie

9.3.1 Blattflächen und -tiefen

9.3.2 Manövrierbarkeit

9.3.3 Blattzahl

9.3.4 Trapezform, Zuspitzung

9.3.5 Verwindung

9.4 Profilierung

9.4.1 Grenzen des maximalen Auftriebsbeiwertes, stationär

9.4.2 Maximale Auftriebsbeiwerte im Bereich hoher Machzahlen

9.4.3 Instationäre Auftriebsbeiwerte

9.4.4 Der Widerstandsbeiwert, stationär und dynamisch

9.4.5 Der Momentenbeiwert stationär und dynamisch

9.4.6 Feinabstimmungen der Profilierung

9.5 Weitere Auslegungsparameter

9.5.1 Drehrichtung, Trägheitsmomente, Blattspitzen

9.5.2 Zusammenstellung aktueller Rotoren

10 Der Hubschrauber als Gesamtsystem

10.1 Die Bewegungsgleichungen

10.1.1 Der allgemeine instationäre Flug

10.1.2 Eingrenzung der Freiheitsgrade

10.1.3 Der stationäre Flug

10.2 Flugdynamik

10.2.1 Linearisierter Ansatz für die Luftkräfte

10.2.2 Die Bewegungsgleichungen für kleine Störungen

10.2.3 Flugdynamische Eigenschaften

10.2.4 Inverse Bestimmung der Derivativa, Übertragungsfunktionen

11 Flugtechnische Stabilitäten

11.1 Die statische Längsstabilität

11.2 Die Anstellwinkelstabilität

11.3 Richtungsstabilität, Spiralbewegung

11.4 Das laterale Gleichgewicht

11.5 Dynamische Stabilität

11.6 Mindestforderungen bezüglich der Stabilitäten

11.7 Künstliche Stabilität, Flugregelung

11.8 Kopplungen

12 Steuerbarkeit

12.1 Steuerbarkeitsforderungen an Zivilhubschrauber

12.2 Zeitkonstante, Steuerempfindlichkeit, -wirksamkeit

12.3 Rating Scales

12.4 Normpilotenmodell

12.5 Das Steuerbarkeitsdiagramm

12.5.1 Langsame Steuereingaben

12.5.2 Ursprüngliche Forderungen

12.5.3 Neufassung der Steuerbarkeitsforderungen

12.6 Höherfrequente Ansteuerungen/Reaktionen

12.6.1 Dynamische Stabilitätskriterien mittelschneller Reaktionsbewegungen

12.6.2 Sekundärreaktionen

12.6.3 Hochfrequente rückkoppelnde Steuerbewegungen kleiner Amplituden

12.7 Flugerprobung unter Berücksichtigung der neuen Kriterien

13 Spiegelung des Aeronautical Design Standard 33 an Projekten

13.1 Nachweisbedingungen

13.1.1 Zuordnung der Leistungskategorien zu den MTE

13.1.2 Sichtverhältnisse, G/DVE

13.1.3 Hilfen zur Wahrnehmung der Umgebung, UCE

13.1.4 Einsatzenvelope (Operational Flight Envelope, OFE)

13.1.5 Geteilte Aufmerksamkeit (Divided Attention Operation, DAO)

13.1.6 Ausfälle

13.2 Die neue Systematik in der Praxis

13.2.1 Definitionen und Generelles

13.2.2 Quantitative Kriterien

13.2.3 Hochfrequente Steuerbarkeit der UH-60A Black Hawk

13.3 Flugversuchsmanöver

13.3.1 Flugversuchsmanöver für Transporthubschrauber

13.3.2 Definition der Versuchsbedingungen und -manöver

13.3.3 Auswertung der Messkampagnen

14 Ausblick

Literatur

Bildnachweis

Stichwortverzeichnis