Informationen zu den Lehrveranstaltungen
Das Modul gibt einen umfassenden Überblick über die Physik von Drehflüglern. Der Inhalt reicht von ihrer Entwicklungsgeschichte, Drehflügler- und Rotorvarianten, einfachen Zusammenhängen zur Abschätzung des Leistungsbedarfs, Beschreibung der Rotorblattbewegung, Betrachtungen zur Autorotation, zum Vorentwurf, Steuerung von Hubschraubern, Flugmechanik, dynamischer Abwindmodellierung und Stabilität bis hin zu Vibrationen mit Ursache, Auswirkungen, Vorschriften und Gegenmaßnahmen. Das Modul deckt den Inhalt gängiger Lehrbücher ab. Zur Vorlesung werden jeweils umfangreiche Foliensätze vorbereitet und den Studierenden vorab zur Verfügung gestellt.
Die Vorlesung Teil 1 „Grundlagen“ umfasst zunächst eine Einführung in die Entwicklungsgeschichte der Hubschrauber und ihre Besonderheiten. Die unterschiedlichen Rotorvarianten werden vorgestellt und besprochen, sowie Ausführungsbeispiele aufgezeigt. Diese Varianten haben jeweils Vor- und Nachteile, die diskutiert werden. Mit den Methoden der Impulstheorie werden erste Leistungsbetrachtungen für den Rotor durchgeführt. Anschließend wird die Blattelemententheorie vorgestellt, mit der auch die Bewegung der Rotorblätter vereinfachend beschrieben wird. Als Sonderfall wird die Autorotation betrachtet, die bei Triebwerksausfall als Notverfahren wichtig ist und das Höhen-Geschwindigkeitsdiagramm erläutert. Die Leistungsbetrachtungen für den Rotor werden auf den Gesamthubschrauber erweitert und Entwurfsgrundlagen von Hubschraubern diskutiert.
Vertiefend wird in der Vorlesung Teil 2 „Dynamik und Flugmechanik“ auf unterschiedliche Steuerungssysteme für Hubschrauber eingegangen und Kopplungseffekte der Rotorblattbewegung erläutert. Darauf aufbauend werden Methoden zur Stabilitätsanalyse der Rotorblätter und ein dynamisches Abwindmodell, das für zahlreiche Anwendungsfälle die Hubschraubermodellierung erweitert, sowie gekoppelte Rotor-Zelle-Schwingungen diskutiert. Weiterführend werden Flugeigenschaftsrichtlinen erklärt sowie vereinfachende Methoden zur Analyse der Flugeigenschaften von Hubschraubern vorgestellt. Abschließend wird die Ursache von Vibrationen in der Zelle hergeleitet, Ihrer Auswirkungen auf Mensch und Maschine diskutiert, Vorschriften vorgestellt und Methoden zur Abmilderung aufgezeigt.