Hubschrauber

Ein Hubschrauber oder Helikopter (kurz: Heli) ist ein senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug, das Motor­kraft auf einen oder mehrere nahezu horizontal angeordnete Rotoren für Auftrieb und Vortrieb überträgt. Diese arbeiten als sich drehende Tragflächen oder Flügel. Damit zählen Hubschrauber zu den Drehflüglern und sind mit Abstand die bedeutendsten Vertreter dieser Großgruppe von Luftfahrzeugen.

„Drehflügler“ ist die sinngemäße Übersetzung des Worts Helikopter, das sich zusammensetzt aus altgriechisch ἕλιξ hélix (Gen. ἕλικος hélikos) „Windung, Spirale, Schraube“ und πτερόν pterón „Flügel“. Die Wörter Helikopter und Hubschrauber sind gleichbedeutend. Umgangssprachlich setzt sich im deutschsprachigen Raum Helikopter immer mehr durch (vgl. auch Helikopter-Eltern). Amtlich hingegen werden in der Schweiz beide Wörter verwendet. Umgangssprachlich wird die Abkürzung Heli, in der Kindersprache auch Hubi verwendet.

Die Abgrenzung des Begriffs Hubschrauber ist variabel. Im weitesten Sinne werden Hubschrauber und Drehflügler als Synonyme behandelt. Üblicherweise werden jedoch Drehflügler ohne angetriebenen Hauptrotor, wie Tragschrauber mit eigenen Vortriebsrotoren, nicht zu den Hubschraubern gezählt. Bei Flugschraubern, die die Eigenschaften dieser beiden Luftfahrzeuge kombinieren, ist die Einordnung zu den Hubschraubern uneinheitlich.

Hubschrauber, die zusätzlich über starre Tragflächen verfügen, werden als Verbundhubschrauber bezeichnet. Wandelflugzeuge zählen nicht zu den Hubschraubern.

Das Prinzip des Auftriebs in Wendelform war bereits im alten China bekannt, wo es vor 2500 Jahren im Spielzeug „Fliegender Kreisel“ genutzt wurde. Leonardo da Vinci fertigte um 1487–1490 in seinen „Pariser Manuskripten“ Skizzen eines Hubschraubers an und nannte seine Erfindung schon damals „Helix Pteron“; 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, Anton Flettner und Igor Sikorski.

Bereits im 14. Jahrhundert war in Europa ein Spielzeug namens „chinesischer Luftkreisel“ bekannt, das auch heute noch in abgewandelter Form hergestellt wird. Es handelte sich um ein rotorähnliches Gebilde aus angestellten Vogelfedern, das in Drehung versetzt ähnlich einem Hubschrauber senkrecht in die Luft aufsteigen konnte. Leonardo da Vinci beschäftigte sich im 15. Jahrhundert mit dem Hubschrauber und zeichnete ein Fluggerät, das einen Antrieb nach Art der archimedischen Wasserschraube erhalten sollte. 1768 entwarf der französische Mathematiker Alexis-Jean-Pierre Paucton das erste Konzept, Pterophore genannt, für einen muskelkraftbetriebenen Hubschrauber mit zwei getrennten für Auftrieb und Vortrieb zuständigen Rotoren. 1783 bauten der französische Naturforscher Christian de Launoy und sein Mechaniker Bienvenu eine Koaxialversion des chinesischen Luftkreisels. Eine ähnliche Konstruktion entwarf der britische Ingenieur George Cayley.

Im 18. und 19. Jahrhundert gab es eine Vielzahl von Ideen für hubschrauberähnliche Fluggeräte. So entwarf Michail Lomonossow ein Hubschraubermodell mit koaxialen Rotoren zur Erforschung der Atmosphäre. Der österreichische Uhrmachermeister Jakob Degen experimentierte ebenfalls mit Koaxialmodellen und verwendete ein Uhrwerk als Antrieb. Um 1825 baute der Engländer David Mayer einen muskelbetriebenen Hubschrauber, 1828 entwarf der Italiener Vittorio Sarti einen Hubschrauber mit zwei dreiblättrigen Propellern. Der Amerikaner Robert Taylor stellte 1842 seine Konstruktion der kollektiven Blattverstellung fertig und offerierte diese dem Luftfahrtpionier George Cayley. Dieser übernahm das Taylorsche Konzept für ein Fluggerät mit zwei seitlich montierten Koaxialrotoren und zwei Luftschrauben für den Vortrieb. Als Antrieb sollte eine Dampfmaschine dienen, die sich jedoch als zu schwer erwies und das Projekt zum Scheitern verurteilte. Im Jahr 1861 erhielt Gustave de Ponton d’Amécourt ein Patent auf ein koaxiales Rotorenkonzept. Beiden war offensichtlich die Notwendigkeit des Drehmomentenausgleichs bewusst, der sie durch Verwendung zweier gegenläufiger Hauptrotoren Rechnung trugen. Der russische Ingenieur Alexander Nikolajewitsch Lodygin unterbreitete 1869 dem Kriegsministerium ein Konzept eines Hubschraubers mit einem Elektromotor als Antrieb. Das Modell war bereits mit einem Haupt- und einem Heckrotor versehen. Um 1870 baute Alphonse Pénaud Koaxialhubschrauber mit Gummibandantrieb als Kinderspielzeug. Eines seiner Spielzeugflugzeuge soll die Gebrüder Wright inspiriert haben. Im Jahr 1874 skizzierten Fritz und Wilhelm von Achenbach einen Drehflügler mit Haupt- und Heckrotor (der heute gebräuchlichsten Hubschrauberkonfiguration), der mit einer Dampfmaschine angetrieben werden sollte. 1877 baute der Italiener Enrico Forlanini einen kleinen unbemannten 3,5 kg schweren Hubschrauber mit Dampfantrieb und zwei koaxialen gegenläufigen Rotoren. Im Sommer führte er dieses Fluggerät in einem öffentlichen Park in Mailand vor, wobei es etwa 20 Sekunden lang und 13 Meter hoch flog. Auch Thomas Edison baute 1885 im Auftrag von James Gordon Bennett Jr. einen Hubschrauber, der wegen zu hohen Gewichtes aber nicht abhob. Um 1890 baute Wilhelm Kress ein Fluggerät mit Koaxialrotoren und ermittelte den Zusammenhang von Rotordurchmesser, Leistung und Auftrieb.

Im Jahr 1901 fand in Berlin-Schöneberg der Erstflug eines Hubschraubers von Hermann Ganswindt statt. Da es noch keine ausreichend starken Motoren gab, nutzte Ganswindt ein Fallgewicht, das den Rotor auch über ein Seil antrieb. Der Hubschrauber flog zwar nur einige Sekunden lang, aber er hob mit zwei Personen an Bord ab. Ein Film der Brüder Skladanowsky von dem Ereignis ist verschollen. Da Ganswindt eine Sicherheitsstange angebracht hatte, wurde er 1902 des Betruges bezichtigt und für acht Wochen in Untersuchungshaft genommen. Im gleichen Jahr erreichte auch ein von Ján Bahýľ konstruierter Hubschrauber eine Flughöhe von 50 cm.

Am 13. November 1907 hob Paul Cornu mit einem 260 kg schweren fliegenden Fahrrad für 20 Sekunden 30 cm senkrecht vom Boden ab. Er benutzte Tandemrotoren, die von einem 24 PS starken V8-Motor angetrieben wurden. Es handelte sich hierbei um den ersten dokumentierten freien bemannten Vertikalflug, obwohl der Flug wegen der geringen Motorleistung bezweifelt wird. In diesem Jahr bauten die Brüder Louis Charles und Jacques Bréguet in Zusammenarbeit mit Charles Richet auch den Gyroplane Nr. 1 mit vier gegenläufigen Rotoren, 45-PS-Benzinmotor und 580 kg Abflugmasse, der jedoch nur senkrecht nach oben fliegen konnte.

Im Jahr 1909 baute Wladimir Walerianowitsch Tatarinow mit Unterstützung des russischen Kriegsministeriums das Tatarinow Aeromobile, das eine autoähnliche Form mit einem Front- und vier über dem Fahrzeug angebrachten Hubpropellern besaß. Die wenig erfolgversprechende Konstruktion wurde nach öffentlicher Kritik vom Konstrukteur zerstört.

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

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

1916 baute der Däne Jacob Christian Hansen Ellehammer einen Hubschrauber mit koaxialen Rotoren und einem Bugpropeller, einem selbst konstruierten 6-Zylinder-Sternmotor mit 36 PS und der erstmaligen Verwendung der kollektiven und zyklischen Blattverstellung. Der Italiener Gaetano Arturo Crocco hatte diese Technik 1906 vorgeschlagen. Ellehammer ist damit der Erfinder der heute allgemein üblichen Rotoransteuerung. Nach dem Absturz und der Zerstörung der Maschine gab er die Entwicklung auf. Wiederum einen Koaxialrotor bauten die Gebrüder Rüb in Stuttgart 1917, der jedoch mangels Antriebsleistung nicht abheben konnte.