Ein Hubschrauber oder Helikopter ist ein senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug, das Motor­kraft auf einen oder mehrere Rotoren für Auftrieb und Vortrieb überträgt. Diese arbeiten als sich drehende Tragflächen oder Flügel, weshalb Hubschrauber zu den Drehflüglern zählen.

Das Wort Helikopter, kurz auch Heli, setzt sich zusammen aus altgriechisch ἕλιξ hélix „Windung, Spirale“ und πτερόν pterón „Flügel“ (Drehflügler).

Nicht zu den Hubschraubern gezählt werden Mischformen aus Flugzeug und Drehflügler, beispielsweise Hybride aus Dreh- und Starrflüglern oder Luftfahrzeuge ohne angetriebenen Hauptrotor wie Tragschrauber.

Geschichte

Schon Leonardo da Vinci hatte um 1487–1490 in seinen sogenannten „Pariser Manuskripten“ Skizzen eines Hubschraubers angefertigt,^[1] aber erst im 20. Jahrhundert gelang die technische Umsetzung dieser Idee. Pioniere der Hubschrauberentwicklung waren u. a. Jakob Degen, Étienne Œhmichen, Raúl Pateras Pescara, Oszkár Asbóth, Juan de la Cierva, Engelbert Zaschka, Louis Charles Breguet, Alberto Santos Dumont, Henrich Focke und Igor Sikorski.

Anfänge

Am 13. November 1907 hob Paul Cornu mit seinem 260 kg schweren fliegenden Fahrrad für 20 Sekunden senkrecht vom Boden ab; es handelte sich hierbei um den ersten dokumentierten freien bemannten Vertikalflug. Er benutzte Tandemrotoren, die von einem 24 PS starken V8-Motor angetrieben wurden.

Ab 1910 löste Boris Nikolajewitsch Jurjew einige theoretisch-konstruktive Grundprobleme der Stabilität und des Antriebs und entwickelte die Taumelscheibe.

Im Jahr 1913 konstruierte der Dresdner Ingenieur Otto Baumgärtel einen Senkrechtstarter, der sich durch Verlagerung des Schwerpunktes ohne besonderen Propeller vorwärts bewegen konnte.^[2]

Gegen Ende des Ersten Weltkrieges führten die Konstrukteure Stephan Petróczy von Petrócz, Theodore von Kármán und Wilhelm Zurovec im Auftrag der k.u.k. Armee erfolgreiche Flugversuche mit den nach ihnen benannten Schraubenfesselfliegern PKZ-1 und PKZ-2 durch. Durch solche senkrecht aufsteigenden Fluggeräte sollten die bis dahin üblichen Fesselballone zur Feindbeobachtung ersetzt werden. Der PKZ-2 erreichte eine Flughöhe von rund 50 m, was zu jener Zeit einen Rekord darstellte. Bei einem Demonstrationsflug am 10. Juni 1918 in Fischamend stürzte das Gerät ab. Der zu Ende gehende Krieg verhinderte eine weitere Entwicklung.^[3][4]

Am 11. November 1922 brachte Étienne Œhmichen erstmals seinen Œhmichen No.2 in die Luft, den ersten dokumentierten und zuverlässig fliegenden manntragenden Senkrechtstarter, einen Quadrocopter.

Bei der Entwicklung seines Autogiro gelangen Juan de la Cierva (Spanien) im Jahr 1923 wesentliche Lösungen zur Stabilisierung des Rotors eines Drehflüglers, so z. B. die Schlaggelenke.

Am 18. April 1924 schlug der von Raúl Pateras Pescara entwickelte Pescara No. 3 den vier Tage vorher von Œhmichen aufgestellten Weltrekord für Rotorflugzeuge um das Doppelte und setzte dabei erstmals zyklische Blattverstellung ein, um den Hauptrotor zum Vortrieb zu nutzen.

In Deutschland entwickelte Oberingenieur Engelbert Zaschka 1927 einen kombinierten Trag- und Hubschrauber. Bei der Entwicklung von Zaschka wurden im Unterschied zu den bis damals bekannten Trag- und Hubschraubern die Rotoren des Zaschka-Rotationsflugzeugs mit einer durch zwei Kreisel wirksamen Schwungmasse zwangsläufig rotierend verbunden. Das Hubschraubermodell verfügte demnach über eine Gleichgewichtsregelung durch eine kreiselnde Masse (Kinetische Energie). Durch diese Anordnung konnte mit abgestelltem Motor ein gefahrloser senkrechter Gleitflug ausgeführt werden.^[5][6]

Das weitere 20. Jahrhundert

In den frühen 1930er Jahren bauten Louis Charles Breguet und René Dorand mit dem Gyroplane-Laboratoire den ersten längere Zeit stabil fliegenden Hubschrauber. Er hatte Koaxialrotoren und hielt ab Juni 1935 alle internationalen Rekorde für Hubschrauber.

Die Focke-Wulf Fw 61, die zwei seitlich angeordnete Rotoren benutzte, konnte beim Jungfernflug im Juni 1936 eine Reihe von bisherigen Weltrekorden bei Hubschraubern brechen. Sie war zudem der erste Hubschrauber, mit dem eine Autorotationslandung gelang.

1941 war die deutsche Focke-Achgelis Fa 223 der erste in Serie gebaute Hubschrauber, ebenfalls mit zwei seitlich angeordneten Rotoren. Es folgten 1943 die Flettner Fl 282, ebenfalls mit Doppelrotor, und 1944 die Sikorsky R-4 „Hoverfly“ in den USA, die wie ihr Vorgänger Sikorsky VS-300 einen Einzelrotor zusammen mit einem Heckrotor verwendete.

Am 8. März 1946 erhielt die Bell 47 der Bell Aircraft Corporation, ein leichter zwei- oder dreisitziger Hubschrauber, als erster ziviler Hubschrauber die Flugzulassung in den Vereinigten Staaten. Seine Varianten waren bis in die 1980er Jahre und darüber hinaus weltweit anzutreffen.

1955 rüstete die französische Firma Sud Aviation ihren Hubschrauber Alouette II mit einer 250-kW-Turbomeca-Artouste-Wellenturbine aus und baute damit den ersten Hubschrauber mit Gasturbinenantrieb, der heute von fast allen kommerziellen Herstellern verwendet wird. Lediglich Robinson Helicopter (Robinson R22 und Robinson R44), Brantly (Brantly B-2 bzw. Brantly 305) und Sikorsky (Schweizer 300C) stellen noch Hubschrauber mit Kolbenmotoren her.

Die mit bis heute 16.000 Exemplaren meistgebaute Hubschrauberfamilie, die Bell 204 – militärisch Bell UH-1 genannt – startete am 22. Oktober 1956 zu ihrem Jungfernflug.

Die deutsche Bölkow Bo 105 wurde 1967 als erster Hubschrauber mit einem gelenklosen Rotorkopf zusammen mit GFK-Rotorblättern, die erstmals bei der Kamow Ka-26 zum Einsatz gekommen waren, ausgerüstet. Der Eurocopter EC 135 als aktueller Nachfolger benutzt eine weiterentwickelte Form, den sogenannten gelenk- und lagerlosen Rotorkopf. Dort wurden auch die Lager für die Blattwinkelverstellung durch ein aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehendes Drillsteuerelement mit Steuertüte ersetzt.

1968 startete mit der sowjetischen Mil Mi-12 der größte jemals gebaute Hubschrauber. Er verfügt über nebeneinander angeordnete Rotoren, ein maximales Startgewicht von 105 t bei einer maximalen Nutzlast von 40 t und 196 Passagierplätzen. Nach drei Prototypen, die eine Reihe von Rekorden erzielten, wurde die Produktion eingestellt.

1977 fand der Erstflug des größten in Serie gebauten Helikopters statt, der Mil Mi-26, die bis heute produziert und eingesetzt wird.

Ab 1983 entstand mit dem Boeing-Sikorsky RAH-66 Comanche ein Kampfhubschrauber mit Tarnkappentechnik, dessen Fertigung jedoch kurz vor Erreichen der Einsatzreife im Jahr 2004 aufgrund ausufernder Kosten gestoppt wurde.

1984 flog erstmals die Sikorsky X-wing, deren Rotor beim Vorwärtsflug angehalten und festgestellt wird und dann als zusätzliche Tragfläche dient. Wie bei anderen VTOL-Konzepten sollen damit gegenüber reinen Drehflüglern bessere Flugleistungen erreicht werden. Es blieb jedoch bei einem Prototyp.

• Œhmichen No. 2, 1922

• Versuchsmodell des Zaschka-Rotationsflugzeugs, Juli 1928

• Koaxialhubschrauber Gyroplane-Laboratoire von 1935

• Focke-Wulf Fw 61, 1936, mit dem die erste Autorotationslandung gelang

• Focke-Achgelis Fa 223, der erste in Serie gebaute Hubschrauber

• Igor Sikorski in seinem VS-300 von 1941

• Bell 47, der erste Hubschrauber mit ziviler Zulassung in den USA

• Bell UH1-D/Bell 204, meistgebaute Hubschrauberfamilie

• BO 105 CBS-5, erster Hubschrauber mit einem gelenklosen Rotorkopf

21. Jahrhundert

Im August 2008 bewies der Sikorsky X2 im Erstflug die Tauglichkeit des mit neuesten Verfahren optimierten Koaxial-Rotors in Kombination mit einem Schubpropeller – dem Prinzip der früheren Tragschrauber. Zwei Jahre später erreichte er mit 250 Knoten True Airspeed (463 km/h) das Entwicklungsziel und überbot damit den bisherigen Geschwindigkeitsrekord um 15 %. Auch andere Hersteller erprobten ähnliche neue Hochgeschwindigkeits-Muster, so Eurocopter den X³ und Kamow den Ka-92.

Im Oktober 2011 fand mit dem Volocopter der weltweit erste bemannte Flug mit einem rein elektrisch angetriebenen Hubschrauber statt.

• Mil Mi-12, größter Hubschrauber der Welt

• Mil Mi-26, größter in Serie gebauter Hubschrauber

• Boeing-Sikorsky RAH-66 „Comanche“, Prototyp des Kampfhubschraubers mit Tarnkappentechnik

• Eurocopter X³, Hochgeschwindigkeits-Hubschrauber, ILA 2012 (Weltrekord)

• Erstflug des Volocopter-Typs VC 1 im Oktober 2011

Funktion

Die rotierenden Rotorblätter erzeugen durch die anströmende Luft einen dynamischen Auftrieb. Wie bei den starren Tragflächen eines Flugzeugs ist dieser u. a. abhängig von ihrem Profil, dem Anstellwinkel und der (über die Blattlänge nicht konstanten) Anströmgeschwindigkeit der Luft, siehe Hauptrotor.

Wenn ein Hubschrauber sich vorwärts bewegt, ändert sich die Anströmgeschwindigkeit, da sich Umlauf- und Fluggeschwindigkeit des nach vorne bewegten Blattes addieren. Beim zurücklaufenden Blatt subtrahieren sie sich, siehe auch die Skizze weiter unten.

Durch die Aerodynamik der Rotorblätter entstehen beim Flug asymmetrische Kräfte auf die jeweils nach vorne und nach hinten bewegten Blätter, die bei älteren Modellen durch Schlag- und Schwenkgelenke an der Befestigung, dem Rotorkopf, aufgefangen werden mussten. Neuere Konstruktionen kommen ohne diese Gelenke aus. Rotorkopf und -blätter bestehen bei diesen neueren Modellen aus einem Verbund von Materialien unterschiedlicher Elastizität (Elastomeren sowie hochfesten und leichten Metallen wie Titan), die die in Größe und Richtung sich ständig ändernden dynamischen Kräfte bewältigen können, ohne dass die Bauteile hierdurch Schaden nehmen. Ein solcher gelenkloser Rotorkopf wurde erstmals bei der Bölkow Bo 105 durch Blätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff und einem massiven Rotorkopf aus Titan im Verbund mit Elastomeren realisiert. Beim Eurocopter EC 135 wurde dieser zum lagerlosen Rotorkopf weiterentwickelt, der sich bei den meisten Modellen durchgesetzt hat.

Blattverstellung

Die zyklische (auch rotationsperiodische) Blattverstellung – allgemein auch Blattsteuerung genannt – dient der Steuerung der Horizontalbewegung des Hubschraubers, die eine Neigung der Haupt-Rotorebene erfordert. Zum Einleiten oder Beenden von Vorwärts-, Rückwärts- oder Seitwärtsflug werden die Einstellwinkel der Blätter während des Umlaufs des Rotors (zyklisch) verändert. Dies führt zu einer zyklischen Schlagbewegung der Blätter, sodass ihre Blattspitzen auf einer Ebene umlaufen, die sich in der beabsichtigten Richtung neigt. Der Auftrieb bleibt auf dem gesamten Umlauf konstant. Dementsprechend steht der Rotorschub, der den Hubschrauber trägt und vorwärtsbringt, im rechten Winkel zur Blattspitzenebene. Die im Schwebeflug rein senkrecht hebende Kraft erhält durch diese Neigung nun einen nach vorne treibenden Schub. Aufgrund des Rumpfwiderstandes neigt sich der gesamte Hubschrauber und damit auch seine Rotorwelle ebenfalls in Flugrichtung.

Wenn der Schwerpunkt des Hubschraubers (bei geeigneter Beladung) in Verlängerung der Rotorwelle liegt, geht der Schub bei jeder gleichbleibenden Fahrt durch den Schwerpunkt. Die Blattspitzenebene befindet sich dann im rechten Winkel zur Rotorwelle, und Schlagbewegungen finden nicht statt. Sie gibt es nur bei anderen Schwerpunktlagen oder wenn die Fluggeschwindigkeit geändert werden soll.

Mit der kollektiven Blattverstellung (Pitch) verändert der Pilot den Anstellwinkel aller Rotorblätter gleichmäßig, was zum Steigen oder Sinken des Hubschraubers führt. Einfache Konstruktionen, etwa bei verschiedenen Elektroantrieben in Modellhubschraubern, ersetzen diese Steuerung durch eine Drehzahländerung. Nachteilig ist dabei die längere Reaktionszeit durch die Massen-Trägheit des Hauptrotors.

Die Rotorblätter werden meist mit einer Taumelscheibe angesteuert. Deren unterer, feststehender Teil wird vom Piloten mit Hilfe des „kollektiven“ Verstellhebels nach oben oder unten verschoben. Mit dem „zyklischen“ Steuerknüppel kann dieser wiederum in jede Richtung geneigt werden. Der obere (sich mit dem Rotor drehende) Teil der Taumelscheibe überträgt über Stoßstangen und Hebel an den Blattwurzeln den gewünschten Einstellwinkel auf die Rotorblätter.

Rotorvarianten und Giermomentausgleich

Man unterscheidet Einrotorsysteme, Doppelrotoren und vier Rotoren (Quadrocopter). Mit Ausnahme des Blattspitzenantriebs werden die Rotoren dabei stets durch einen Motor im Rumpf angetrieben. Dadurch entsteht an der Rotorachse ein Gegen-Drehmoment (Giermoment), das bei einem einzelnen Rotor eine gegenläufige Drehung des Rumpfes erzeugen würde. Um dieses zu kompensieren, werden verschiedene Konstruktionen benutzt:

Einrotorsystem

Erzeugung eines seitlichen Gegenschubs durch einen Heckrotor, auch gekapselt als Mantelpropeller beim Fenestron, oder durch Schubdüsen beim NO-TAil-Rotor-(NOTAR)-System.

• Heckrotor eines Super Pumas

• Fenestron an einem EC 120

Doppelrotorsysteme

Zwei gegenläufige Hauptrotoren, deren Giermomente sich ausgleichen – durch Anordnung übereinander auf derselben Achse (Koaxialrotor), hintereinander (Tandem-Konfiguration) oder nebeneinander (transversal). Eine weitere Variante sind die ineinandergreifenden Rotoren mit nahe zusammenliegenden, zueinander schräggestellten Drehachsen beim Flettner-Doppelrotor. Beim Sikorsky X2 ermöglicht die Koaxial-Bauweise auch höhere Geschwindigkeiten in Kombination mit einem Schubpropeller, wie er erstmals 1947 beim Fairey Gyrodyne verwendet wurde.

• Koaxialhubschrauber KA-27 der russischen Marine

• Transversal-Konfiguration des Focke-Wulf Fw 61

• Kaman K-1200 K-Max mit gegenläufigem Flettner-Doppelrotor von vorn

• Chinook der Royal Air Force mit Doppelrotor in Tandem-Konfiguration

Dreifachrotorsysteme

Nur selten (Cierva W.11), in der Planung (Mil Mi-32) oder im Modellbau (Tribelle, Tricopter) traten Dreifach-Rotoren auf, bei denen das Drehmoment durch leichtes Kippen der Rotorhochachsen oder auch durch Schwenkbarkeit eines der Rotoren ausgeglichen wird.

• Cierva W.11 mit drei Hauptrotoren

Quadrocopter

Der Quadrocopter verwendet vier Rotoren in einer Ebene und erlaubt allein durch verknüpfte Verstellung von Pitch oder Drehzahl eine Steuerung um alle drei Achsen. Üblich ist quadratische Anordnung, nötig ist gegenläufiger Drehsinn benachbarter Rotoren. Auf Basis dieser Technologie werden auch Muster mit sechs, acht und zwölf Rotoren eingesetzt.

• Die als Quadrocopter ausgelegte Curtiss-Wright VZ-7

• Der AirRobot AR 100-B

Blattspitzenantrieb

Beim Blattspitzenantrieb wird der Rotor durch Rückstoß eines Propellers oder Gasstrahls angetrieben, sodass kein Gegendrehmoment auf den Rumpf wirkt.

Ein System mit zwei Rotoren ist zwar technisch die effizientere Konstruktion, da alle Rotoren zum Auf- und Vortrieb genutzt werden, während der Heckrotor im Schwebeflug etwa 15 % der Gesamtleistung kostet. In der Praxis hat sich jedoch weitgehend das Einrotorsystem mit einem Heckrotor durchgesetzt. Ökonomisch schlagen hier die niedrigeren Bau- und Wartungskosten bei nur je einem Rotorkopf und Getriebe ins Gewicht, da diese die beiden aufwendigsten und empfindlichsten Baugruppen eines Hubschraubers sind.

Heckrotoren gibt es in Ausführungen mit zwei bis fünf Blättern. Um den Lärm zu verringern, werden teils vierblättrige Rotoren in X-Form eingesetzt. Eine besonders leise Variante ist der Fenestron, ein ummantelter Propeller im Heckausleger mit bis zu 18 Blättern.

Meist wird der Heckrotor aus dem Hauptgetriebe über Wellen und Umlenkgetriebe angetrieben, sodass seine Drehzahl stets proportional zu der des Hauptrotors ist. Der Schub zur Steuerung um die Gierachse wird hierbei vom Piloten mit den Pedalen über den Einstellwinkel der Heckrotorblätter analog der kollektiven Verstellung des Hauptrotors geregelt.

Während des Reiseflugs wird bei vielen Konstruktionen der Heckrotor dadurch entlastet, dass ein Seitenleitwerk das Giermoment weitgehend kompensiert. Dies wird meist durch Endscheiben an der horizontalen Dämpfungsfläche realisiert, die zur Rumpflängsachse schräg gestellt sind, bei einer einzelnen Seitenflosse in der Regel zusätzlich durch ein asymmetrisches Profil.

Notsteuerung und Autorotation

Sollte der Antrieb ausfallen, können Hubschrauber trotzdem noch landen.^[7] Dazu muss der Pilot in einen steilen Sinkflug übergehen, wobei der freilaufende Rotor durch die nun von unten nach oben anströmende Luft in Drehung gehalten bzw. möglichst beschleunigt wird, um den Drehimpuls zu erhalten oder zu erhöhen. Diese daraus resultierende Autorotation wie beim Tragschrauber liefert den die Sinkgeschwindigkeit limitierenden Auftrieb und unterstützt den Helikopter beim Halten in aufrechter Position. Ein Giermomentausgleich ist dabei nicht notwendig, da nur das geringe Moment aus der Lagerreibung (im Hauptrotorkopf, Getriebe und Antrieb) auszugleichen wäre, das aber bis zur Landung nicht zu einem kritischen Anstieg der Gierrate führt. Eine solche Landung ist daher auch beim Ausfall des Heckrotors möglich, z. B. bei Bruch der Antriebswelle für den Heckrotor, des Winkelgetriebes zum Heckrotor oder gar des ganzen Heckauslegers.

Kritisch ist schon das Erreichen eines geeigneten Platzes für diese Notlandung. Kurz vor dem Erreichen des Bodens wird nun der kollektive Einstellwinkel (Anstellwinkel) von leicht negativ auf positiv vergrößert, um den Auftrieb deutlich zu erhöhen. Damit wird das Sinken mit dem Ziel eines halbwegs sanften und für Technik und Besatzung sicheren Aufsetzens abgebremst, doch auch die Rotordrehung. Der Drehimpuls des Rotors nimmt dabei ab, seine Energie wird aufgezehrt, es gibt daher nur einen Versuch für dieses heikle Manöver. Der Verlust der Steuerung um die Hochachse und die Notwendigkeit, den richtigen Moment genau zu treffen, da der Drehimpuls des Rotors nur für einen Versuch ausreicht, macht dieses Manöver jedoch stets riskant. Weiterhin bedarf es einer Mindesthöhe über Grund, da beim Ausfall des Hauptantriebes ein Durchsacken unvermeidlich ist und auch Zeit benötigt wird, um in die neue Fluglage überzuleiten.

Steuerung

Ein Hubschrauber ist ein nicht eigenstabiles Luftfahrzeug – er hat vor allem im Schwebeflug und langsamen Flug stets die Tendenz, seine Fluglage zu verlassen und in die eine oder andere Richtung zu schieben, sich zu neigen oder zu drehen. Dies ist u. a. darin begründet, dass der Neutralpunkt über dem Rumpf und damit über dem Schwerpunkt liegt. Der Pilot muss diese Bewegungen durch kontinuierliche, entgegenwirkende Steuereingaben abfangen. Bei einer Fluggeschwindigkeit oberhalb von ca. 100 km/h verhält sich ein Hubschrauber ähnlich wie ein Tragflächenflugzeug und ist entsprechend einfach zu steuern. Besondere Gefahren beinhaltet die Landung, da bei einem Motorausfall in zu geringer Höhe nicht genug Reserven vorhanden sind, in Autorotation überzugehen. Bei der Bodenberührung kann die sogenannte Bodenresonanz auftreten, die sehr schnell zur Zerstörung des Hubschraubers führen kann.^[8]

Anders als im Starrflügel-Flugzeug sitzt der Pilot eines Hubschraubers in der Regel auf der rechten Seite. Zur Steuerung benötigt er beide Hände und Füße:

• Mit der linken Hand kontrolliert er über einen Hebel die kollektive Blattverstellung (englisch Pitch). Dabei wird die Taumelscheibe gerade über die Rotorachse nach oben bzw. unten geschoben und so der Anstellwinkel aller Rotorblätter des Hauptrotors in gleichem Maße geändert und damit der Auftrieb des Rotors erhöht oder vermindert. Dadurch steigt bzw. sinkt der Hubschrauber. Um bei Vergrößerung des Anstellwinkels der Hauptrotorblätter den Abfall der Rotordrehzahl durch die daraus resultierende Erhöhung des Luftwiderstandes zu verhindern, wird über diesen Hebel auch die Motor- bzw. Turbinenleistung erhöht. Das erfolgt entweder manuell mit einem Drehgriff am Hebel oder automatisch. Durch die Änderung der Motor- bzw. Turbinenleistung wird auch das erzeugte Drehmoment geändert, was ein Gegensteuern über den Heckrotor erforderlich macht.
• Mit der rechten Hand kontrolliert der Pilot über den Steuerknüppel (im obigen Foto der S-förmig gebogene Knüppel mittig vor dem Pilotensitz) die zyklische Blattverstellung. Dadurch wird die Taumelscheibe geneigt und die Rotorebene entsprechend geändert und so die Bewegung des Hubschraubers um die Längs- (Rollen nach links oder rechts) und Querachse (Nicken nach vorne oder hinten) eingeleitet. Die mit dem Steuerknüppel über die Taumelscheibe an den Rotorkopf gegebenen Steuerbefehle ermöglichen auch Kombinationen von Nick- und Rollbewegungen.
• Am Cockpitboden befinden sich zwei Pedale, mit denen der Anstellwinkel des Heckrotors und damit die Bewegung des Hubschraubers um die Gierachse (Hochachse), also die Drehung nach rechts bzw. links, gesteuert wird.

Flugleistungen

Hubschrauber erreichen prinzipiell nicht die Flugleistungen von Starrflügelflugzeugen: Die Höchstgeschwindigkeit liegt meist zwischen 200 und 300 km/h, einige Kampfhubschrauber erreichen über 360 km/h. Der Geschwindigkeitsrekord liegt bei 472 km/h und wurde am 7. Juni 2013 mit einem Eurocopter X³ erzielt.

Die Höchstgeschwindigkeit wird dabei durch die Aerodynamik der Rotorblätter begrenzt: Das jeweils nach vorne laufende Blatt hat gegenüber der von vorn anströmenden Luft eine höhere Geschwindigkeit als das nach hinten laufende. Nähert sich nun das vorlaufende Blatt im Außenbereich der Schallgeschwindigkeit, kommt es dort zu einem Abfall des Auftriebs, starker Erhöhung des Widerstands und großer Blattbeanspruchung durch Torsionsmomente. Dies äußert sich etwa in starken Schwingungen und erschwert so dem Piloten die Kontrolle über den Hubschrauber.

Für einen typischen Rotordurchmesser von 10 m bedeutet dies, dass der Rotor nicht mehr als ca. 11 Umdrehungen pro Sekunde (das sind 660 Umdrehungen pro Minute) ausführen kann, ohne dass in den Außenbereichen der Rotorblätter die Schallgeschwindigkeit (ca. 343 m/s bei 20 °C) überschritten wird. Typische Drehzahlen des Rotors im Betrieb liegen daher deutlich unter diesem Wert.

Häufig wird die Geschwindigkeit eines Hubschraubers jedoch durch das rücklaufende Rotorblatt begrenzt: Hier führt die Kombination aus hohem Anstellwinkel (zyklische Verstellung, s. o.) und geringer Strömungsgeschwindigkeit zum Strömungsabriss und damit zum Auftriebsverlust. Viele Hubschrauber kippen daher beim Erreichen der kritischen Geschwindigkeit zuerst auf die Seite, auf der sich die Rotorblätter nach hinten drehen, bevor die nach vorne drehenden Blätter in den Überschallbereich gelangen.

Auch die Gipfelhöhe ist begrenzt und liegt typisch etwa bei 5.000 Metern, wobei einzelne Modelle bis zu 9.000 Meter erreichen. Der FAI-Höhenrekord von 12.442 m wurde im Juni 1972 von Jean Boulet mit einer Aérospatiale SA-315 aufgestellt.^[9] Erst im März 2002 wurde er durch einen Flug von Fred North mit einem Eurocopter AS 350 überboten (12.954 m),^[10] der allerdings bisher (2012) von der FAI nicht als offizieller Rekord anerkannt wurde.

Der Kraftstoffverbrauch eines Hubschraubers liegt bei gleicher Zuladung auf die Flugstrecke bezogen meist deutlich über dem eines Tragflächenflugzeugs.

Ein Vorteil des Hubschraubers liegt hingegen in der Fähigkeit, in der Luft stehen zu bleiben (Schwebeflug, auch Hover genannt), rückwärts oder seitwärts zu fliegen, sowie sich im langsamen Flug um die Hochachse (Gierachse) zu drehen. Weiterhin kann er senkrecht starten und landen (VTOL) und benötigt daher keine Start- und Landebahn. Steht kein regulärer Hubschrauberlandeplatz zur Verfügung, reicht dazu bereits ein ebener und hindernisfreier Platz von ausreichendem Durchmesser.

Rekorde (Auswahl)

Verwendung

Der Betrieb eines modernen Hubschraubers ist im Vergleich zu einem Flächenflugzeug mit vergleichbarer Zuladung deutlich teurer. Dennoch ergeben sich durch seine Fähigkeit, auf unvorbereitetem Gelände starten und landen zu können, eine Reihe von zusätzlichen Einsatzgebieten, unterscheidbar in zivile und militärische.

Zivile Verwendung

Die häufigste Verwendung in Mitteleuropa ist, gemessen am Flugstundenaufkommen, mit Abstand der Arbeitsflug. Dazu zählen die Überwachung von Strom-, Gas- und Öltransportleitungen, Flüge in der Land- und Forstwirtschaft, Außenlastflüge, Vermessungsflüge, Bildflüge, Waldbrandbekämpfung etc. Das Spannen einer Vorausleine für das Seilziehen einer Seilbahn, Freileitung oder Seilbrücke kann auch mit einem Modellhubschrauber erfolgen. Zum Trimmen von Baumbewuchs an Freileitungstrassen wird ein verdrehfest vom Helikopter hängendes Schwert mit acht großen Kreissägeblättern verwendet.^[12] Ein Militärhubschrauber wurde eingesetzt, um per Downwash außerordentlich starken Schneebelag, der Äste zum Brechen bringen könnte, von Bäumen entlang einer gesperrten Bahntrasse zu blasen.^[13]

Ein weiteres wichtiges Einsatzfeld ist die Luftrettung mit dem Rettungshubschrauber, wofür es allein in Deutschland über 50 Stützpunkte gibt. Weitere Spezialisierungen stellen Intensivtransporthubschrauber, Großraum-Rettungshubschrauber, Notarzteinsatzhubschrauber und Bergrettungsdienst dar. Auch bei der Polizei und bei der Feuerwehr sind Hubschrauber zu einem wichtigen unterstützenden Faktor geworden.

Für den zivilen Passagiertransport werden Transporthubschrauber eingesetzt, etwa bei Bohrinseln, wo sie ein wichtiges Element der Logistik darstellen. Eine weitere Anwendung ist der Frachttransport, wenn Güter schnell direkt an einen bestimmten Ort zu bringen sind. Im Hochgebirge ist der Transport von Baumaterial und Bauteilen mangels geeigneter Landwege oft wichtig für die Errichtung und Versorgung von alpinen Einrichtungen. Gleiches gilt für Montagearbeiten an unzugänglichen Stellen; mitunter werden Hubschrauber dort auch als Baukran eingesetzt. Alpine Schutzhütten, die nicht mit Fahrzeugen erreichbar sind und bis in die siebziger Jahre mit Tragtieren oder bei schwierigeren Zugangswegen mit Trägern versorgt wurden, erhalten heute den Lebensmittelnachschub und die Entsorgung überwiegend mit dem Hubschrauber. In nichtmechanisierbaren steilen Weinbergen werden Pflanzenschutzmittel zum Teil von Hubschraubern versprüht. Im Touristikbereich werden Rundflüge und Heliskiing angeboten. Eine weitere Verwendung von Hubschraubern ist der Kunstflug, bei dem die hohe Belastbarkeit moderner Hubschrauberkonzepte, vor allem der Rotoren und deren Steuerung, demonstriert wird.

In Deutschland sind 745 Hubschrauber zugelassen (Stand 2014).^[14] Sie haben die Kennzeichenklasse H, tragen also ein Luftfahrzeugkennzeichen der Form D-Hxxx.

Militärische Verwendung

Neben dem überwiegenden Einsatz als Transporthubschrauber zum Truppentransport findet man als weitere typische militärische Anwendungen

• den Kampf gegen Bodenziele
  • die Panzerabwehr durch spezialisierte Kampfhubschrauber wie den Eurocopter Tiger, den Hughes AH-64 oder den Mil Mi-24,
• die Artilleriebeobachtung,
• Combat Search and Rescue (CSAR, deutsch ‚Suchen/Retten im Gefecht‘),
• die Flugabwehr (Bordkanone, Luft-Luft-Rakete) und
• Einsätze bei der Marine zur U-Jagd, Seeaufklärung und Seenotrettung (SAR – Search and Rescue).

Unfälle

Verglichen mit Tragflächenflugzeugen weisen Hubschrauber eine deutlich höhere Unfallhäufigkeit auf: Zwischen 1980 und 1998 verzeichnete die Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung (BFU) bei Hubschraubern statistisch pro einer Million Abflüge 54 Unfälle mit sechs Toten, bei Tragflächenflugzeugen lediglich zehn Unfälle mit 1,6 Toten. Die Unfallursachen liegen dabei anteilig mit über 80 % im menschlichen Versagen.

Aus Sicht der Technik sind Hubschrauber nicht unsicherer als Tragflächenflugzeuge und werden unter den gleichen Zuverlässigkeitsforderungen ausgelegt und zugelassen. Die höhere Unfallgefahr kann mehr durch die Einsatzbedingungen erklärt werden: Rettungsdienste und Militär können einen Einsatzort nicht vorher bestimmen, Hindernisse wie Antennen oder Stromleitungen sind dem Piloten dann teilweise unbekannt. Einsätze im Hochgebirge, wie Lastentransport und Bergrettung, können wiederum durch die geringere Luftdichte und Abwinde den Antrieb an die Leistungsgrenze bringen. Bei dessen Ausfall sind zudem die Bedingungen für eine Autorotations-Landung häufig schlecht.

Optionale Seilschneider oberhalb und unterhalb der Kabine können in bestimmten Situation Seile durchschneiden, um Unfälle zu verhindern. Seile von Stromleitungen, Mastabspannungen und Seilbahnen sind nur teilweise markiert und auf 50.000er-Detailkarten verzeichnet und stellen eine besondere Gefahr bei niedrigen Flügen dar.

Technik-Artikel

Weitere Details zu Bauweise und Technik von Hubschraubern finden sich in diesen Artikeln:

Varianten der Bauweise zum Drehmomentausgleich

Heckrotor-Konfiguration – Hubschrauber mit seitlichen Rotoren – Tandem-Konfiguration – Koaxialrotor – Flettner-Doppelrotor – Blattspitzenantrieb

Verwandte Flugzeug-Bauweisen

Tragschrauber – Flugschrauber – Wandelflugzeug – Senkrechtstarter – VTOL

Rotor

Hauptrotor – Rotorkopf – Taumelscheibe – Schlaggelenk – Schwenkgelenk

Schwebeflug

Landevorrichtung

Hubschraubertriebwerk

Modellhubschrauber

Wichtige Hersteller

Europa:

• Airbus Helicopters: Tochter des europäischen Luft- und Raumfahrtkonzerns Airbus Group, in der u. a. die deutschen Vereinigten Flugtechnischen Werke (VFW) und Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) sowie Aérospatiale und Sud Aviation aus Frankreich aufgegangen sind. Airbus Helicopters beschäftigt rund 14.000 Mitarbeiter, im Jahr 2006 wurden 615 Hubschrauber neu bestellt, der Marktanteil weltweit beträgt etwa 30 Prozent. Aktuell sind etwa 9800 Hubschrauber in 140 Ländern in Betrieb.
• Italien/Vereinigtes Königreich: AgustaWestland (früher Agusta in Turin, Westland Aircraft in Yeovil)
• Polen: Państwowe Zakłady Lotnicze (PZL)
• Russland: Mil, Kamow

Südamerika:

• Brasilien: Helibras (Teil der Eurocopter-Gruppe)

Asien:

• Indien: Hindustan Aeronautics Limited (HAL)

Afrika:

• Südafrika: Denel

Nordamerika:

• USA: Bell Helicopter, Robinson Helicopter, Enstrom, Schweizer Aircraft Corporation, Kaman, zu Boeing Helicopters gehören u. a.: MD Helicopters und Vertol, Sikorsky

Siehe auch

• Kategorie:Hubschrauberhersteller
• Liste der Hubschraubertypen
• Muskelkraft-Hubschrauber
• Heliskiing
• Liste von Flugzeugtypen
• Hubschrauberlandeplatz
• Bodeneffekt
• Heli-Expo
• Kategorie:VTOL-Flugzeug