Könnte ein Helikopter so hoch fliegen wie ein Flugzeug?
Wenn nein, warum nicht?
5 Antworten
Der Höhenrekord, den geschyd zitiert, muss schon von einem ganz speziellen Helikopter aufestellt worden sein.
Sauerstoff ist weniger das Problem, da grosse Helikopter auch mit Jettriebwerken ausgerüstet sind.
Aber die Flügelgeometrie macht schon den 8800 Meter Relord zu etwas das eigentlich nicht gehen dürfte.
Das Problem .. die Rotorblätter haben ja keine konstante Geschwindigkeit sondern sind aussen schnell und innen langsam, und in Flugrichtung noch schneller als auf der Seite wo der Rotor gegen die Flugrichtung dreht. In der extremen Höhe ist es aber nicht möglich, langsam zu fliegen, weil die dünne Luft keine Strömung anliegen lassen würde. Obere Grenze ist die Schallgeschwindigkeit, darüber braucht man eine ganz andere Flügelgeometrie und viel mehr Antriebsenergie.
Wenn der Jet in 10 km Höhe fliegt, funktioniert das nur in einem engen Geschwindigkeitsbereich ... 800..1000 km/h in grösseren Höhen wird es noch enger. Aber der kann computergesteuert in diesem engen Band bleiben und alle Teil der Tragfläche bewegen sich im Geradeausflug mit der gleichen Geschwindigkeit (Strömungsgeschwindigkeit)
Der Rotor des Hubschraubers mit Geschwindigkeit v1 und Aussengeschwindigkeit der Rotorblätter (im Stand) v2 hätte also folgendes unlösbare Problem .. unterhalb einer gewissen Geschwindigkeit im Innenbereich erzeugen die Rotorblätter gar keinen Auftrieb, damit kann der Kontrukteur wohl noch leben, aber wenn rechts beim im Uhrzeiger drehenden Rotor die Geschwindigkeit aussen v2-v1 und links v2+v1 wäre, könnte er sich nur extrem langsam vorausbewegen, wenn nicht links die Geschwindigkeit Mach 1 erreichen darf und rechts nicht die Mindestgeschwindigkeit in der Höhe zum Strömungabriss führen soll.
Nein, weil ein Helikopter nach einem anderen Prinzip fliegt. Er drückt Luft nach unten durch die Rotorblätter - mit zunehmender Höhe nimmt aber die Dichte der Luft ab und er drückt weniger Luftmasse nach unten - wenn diese nicht mehr ausreicht, um den Helikopter hoch zu drücken, kann er nicht höher.
Das sind "nur" bis zu 5000m Höhe.
Wenn du mit deinen Armen wie mit Flügeln schlägst, kannst du im Wasser wunderbar schweben, da Dichte Wasser > Dichte Luft. An Land geht das aber nicht, weil du nicht so viel Luft wegdrücken kannst, dass diese dich tragen kann.
Ein Flugzeug gewinnt seinen Auftrieb aber anders. Die Turbinen dienen nur dazu, das Flugzeug nach vorne zu bewegen.
Der Auftrieb entsteht durch die Strömungsverhältnisse an den asymmetrischen Tragflächen -> dazu braucht ein Flugzeug eine gewisse Mindestgeschwindigkeit, damit der entstehende Auftrieb größer wird, als das Gewicht des Flugzeugs.
Die Mindestgeschwindigkeit nimmt mit steigender Höhe übrigens auch zu.
Bei einem Flugzeug wird der Auftrieb durch die Horizontalbewegung im umgebenden Medium, in dem Falle Luft, erzeugt. Das Tragflächenprofil ist nach oben gewölbt, dadurch muss Luft oberhalb des Profils einen längeren Weg zurücklegen als die Luft unterhalb des Profils. Es entsteht ein Defizit in der Luftdichte, oberhalb des Flügels = Unterdruck. Das Flugzeug wird quasi nach oben "gesaugt".
Ein Flugzeug kann aber, dank moderner Triebwerke sehr schnell fliegen auch wenn bei sinkender Atmossphärendichte die Effizienz der Triebwerke stark abnimmt. Hinzu kommt, dass die Flügelfläche deutlich größer ist, als die Fläche der einzelnen Rotorblätter eines Helikopters.
Der erzeugt nämlich auf die gleiche Art den Auftrieb, das Profil der Rotorblätter ist nach oben gewölbt. Jedoch können die nicht unendlich schnell gedreht werden. Wenn die Rotorspitzen Schallgeschwindigkeit erreichen, treten extreme Vibrationen auf, die wenn nicht das aktuell betroffene, so spätestens das folgende Blatt erfassen würden. Es würden Resonanzschwingungen auftreten, die letztendlich die komplette Zerstörung der Rotoreinheit zur Folge hätten.
Je größer der Rotordurchmesser, desto mehr Auftrieb kann erzeugt werden, desto eher ist aber die Umdrehungsgeschwindigkeit an der Grenze des Möglichen angelangt.
Es ist also einerseits die deutlich geringere, für den Auftrieb wirksame Fläche, die den Hubschraubern Grenzen setzt, als auch die aerodynamischen Gesetzmäißgkeiten.
Man könnte einen Rotor derart verkleinern und mit so vielen Blättern ausstatten, dass er deutlich schneller drehen könnte, und dabei genug Auftrieb für größere Höhen erzeugt. Allerdings stoßen wir hier an die Grenzen der verfügbaren Materialien. Durch die entstehenden Fliehkräfte würde sich das Material dehnen und irgendwann reißen. Im Prinzip müsste ein solcher Rotor schneller als ein Turbinenstrahltriebwerk drehen (da er auf die Expansion heißer Gase als Vortriebs- und Antriebsenergie verzichten müsste), und selbst dort sind die Grenzen der maximalen Umfangsgeschwindigkeit längst erreicht.
Ein Flugzeug gewinnt seinen Auftrieb aber anders.
Nein, ein Flugzeug gewinnt seinen Auftrieb exakt gleich. Nur die Bewegungsrichtung der auftriebserzeugenden Flächen ist anders.
Er drückt Luft nach unten
Ein Helikopter drückt ebensowenig Luft nach unten, wie ein Flugzeug.
Das Auftriebsprinzip ist exakt dasselbe. Es wird über dem Rotorblatt durch die schnellere Luftströmung um das Außenprofil ein Unterdruck erzeugt, welcher letztendlich den Auftrieb eruiert.
Das, wovon du sprichst, wäre der Bodeneffekt. Der funktioniert aber nur wenige Meter über dem Boden, deshalb der Name.
An Land geht das aber nicht, weil du nicht so viel Luft wegdrücken kannst, dass diese dich tragen kann.
Auch das ist falsch, wenn auch nur auf Grund der ersten fehlerhaften Aussage.
Im Wasser sorgt die Verdrängung für den Auftrieb und Reibung für den Vortrieb.
Richtig ist, dass das in der Luft so nicht funktioniert, außer, man ist ein Luftschiff respektive Gasballon (dann fehlt der horizontale Antrieb).
Nein - und zwar aus physikalischen (aerodynamischen) Gründen nicht. Und könnte er es, würde man es auch (routinemäßig) machen.
Nein. Bei einem Helikopter ist bei ca. 6.500 Meter Schluss.
Die Luft ist ab da so duenn, dass die Rotorblaetter keinen Auftrieb mehr erzeugen.
Nein - deshalb
«Mit zunehmender Höhe verringert sich die Dichte der Luft», erklärte Ambacher. «Mit dem geringer werdenden Sauerstoffgehalt verlieren die Verbrennungsmotoren der Helikopter an Leistung und stoßen an ihre Grenzen.» Zudem seien die Rotorenblätter optimiert auf einen Luftwiderstand, der nach 4000 bis 5000 Metern Höhe ende. Es sei daher technisch nicht möglich, höher zu fliegen.
So hoch wie noch keine anderer Hubschrauber: Testpilot Didier Delsalle hat einen neuen Höhenrekord aufgestellt und ist mit seinem Hubschrauber auf dem Mount Everest gelandet. Wie der europäischen Luft- und Raumfahrtkonzerns EADS mitteilte, setzte der EADS-Hubschrauber auf dem 8848 Meter hohen Gipfel des höchsten Berges der Welt auf, der an der Grenze von Nepal und Tibet liegt. Damit wurde der bestehende Höhenrekord um mehr als 1000 Meter überboten.
https://rp-online.de/panorama/wissen/forschung/hubschrauber-landet-auf-mount-everest_aid-17131817
Deine ersten beiden Sätze treffen aber auf Flugzeuge auch zu.
Ein Flugzeug drückt mit seinen Turbinen aber auch Luft weg und die fliegen noch in 10.000 Meter Höhe.