Wie der HX50 die Hubschrauberleistung neu definiert

Warum viele Hubschrauber nicht auf Geschwindigkeit ausgelegt sind

Um unseren Ansatz zu verstehen, ist es entscheidend zu erkennen, dass viele der frühen Hubschrauber schlichtweg nicht für Hochgeschwindigkeitsflüge konzipiert wurden. Ihr Einsatzprofil konzentrierte sich auf ihre einzigartigen Fähigkeiten zum senkrechten Starten und Landen – insbesondere auf den Lastentransport und den Zugang zu engen Landeplätzen. Dementsprechend war die aerodynamische Optimierung oft nur von untergeordneter Bedeutung.

Bedenken Sie Folgendes: Bei einem konventionellen Hubschrauber macht der Rumpf lediglich etwa 40 % des gesamten parasitären Widerstands des Luftfahrzeugs aus. Der freiliegende Rotormast samt Rotorkopf kann beträchtliche 30 % beisteuern, und unverkleidete Kufen fügen problemlos weitere 15 % hinzu. Diese großen, widerstandserzeugenden mechanischen Bauteile, die bei Starrflüglern nicht vorhanden sind, beschränken Hubschrauber traditionell auf niedrigere Reisegeschwindigkeiten.

Was die Geschwindigkeit von Hubschraubern tatsächlich begrenzt

Angehenden Piloten wird oft vermittelt, dass die Geschwindigkeit von Hubschraubern inhärent durch Faktoren wie Auftriebsasymmetrie, Strömungsabriss am rücklaufenden Rotorblatt und Mach-Zahlen an den vorlaufenden Blattspitzen begrenzt ist. Auch wenn diese Phänomene durchaus real sind, beeinträchtigen sie die Flugleistung erst ab etwa 180 Knoten signifikant.

Bei 200 Knoten können die daraus resultierenden Vibrationen ein untragbares Ausmaß annehmen, wobei die praktische Obergrenze für konventionelle Hubschrauber bei etwa 250 Knoten liegt (der aktuelle Rekord, gehalten von einem Lynx, liegt bei rund 216 Knoten).

Unsere anvisierte Reisegeschwindigkeit von 140 Knoten liegt deutlich unterhalb dieser anspruchsvollen technischen Grenzen. Diese Geschwindigkeit zu erreichen, ist daher eine Frage der kompromisslosen und intelligenten Reduzierung des Luftwiderstands.

Die Kraft aerodynamischer Raffinesse

Wenn man den Rumpf eines Hubschraubers so konstruiert, dass er dem eines eleganten Starrflüglers ähnelt, erzielt man naturgemäß einen deutlich geringeren Luftwiderstand. Zwischen 1959 und 1963 experimentierte Bell mit einer UH-1B „Huey“. Durch die einfache aerodynamische Verkleidung von Heckrumpf, Rotorpylon und Landekufen sowie weitere moderate Modifikationen an der Flugzeugzelle (wobei dasselbe Triebwerk und Rotorsystem, abzüglich der Stabilisatorstange, beibehalten wurden) konnte eine bemerkenswerte Reduktion des Luftwiderstands um 66,5 % erreicht werden. Dies entsprach einer Steigerung der Reisegeschwindigkeit um 30 Knoten bei ein und demselben Hubschrauber und konstantem Gesamtgewicht.

Dies beweist, dass ein präzises aerodynamisches Design der Schlüssel ist, um die Grenzen der Reisegeschwindigkeit zu erweitern, ohne sich lediglich auf exzessive Triebwerksleistung zu verlassen.

Dieses Prinzip ist von zentraler Bedeutung für die HX50. Unser Hubschrauber, der etwa die Größe einer Gazelle hat (wenn auch etwas kompakter und leichter), besticht durch ein weitaus überlegenes Luftwiderstandsprofil. Dies haben wir durch folgende Maßnahmen erreicht:

• Stromlinienförmiger Rumpf & Einziehfahrwerk: Die Eliminierung des Luftwiderstands eines freiliegenden Fahrwerks ist ein entscheidender erster Schritt.
• Verkleidetes Rotorsystem: Das gesamte Rotorsystem, einschließlich der üblicherweise widerstandsintensiven Rotornabe und des Mastes, ist vollständig aerodynamisch verkleidet. Besonderes Augenmerk wurde auf die Blattwurzeln gelegt, um den Luftwiderstand auf ein Minimum zu reduzieren.
• Optimierte Luftströmung: Die internen Luftströme für die Triebwerkskühlung und die Belüftungssysteme wurden akribisch geführt, um Leckagen und Impulsverluste zu verhindern.
• Fortschrittliches Rotorblatt-Design: Es kommen moderne Blattprofile der RC3- und RC4-Serie zum Einsatz, die 17 bis 20 % effizienter sind als herkömmliche Hubschrauber-Blattprofile. Diese verfügen über parabolisch gepfeilte Blattspitzen, um die aerodynamischen Einflüsse bei hohen Fluggeschwindigkeiten zu minimieren.
• Horizontale Fluglage: Der Rotormast ist um 5 Grad nach vorne geneigt, und ein großes Höhenleitwerk sorgt dafür, dass der Hubschrauber im Hochgeschwindigkeitsflug eine horizontale Fluglage beibehält. Dadurch bietet er der Luftströmung die geringstmögliche projizierte Stirnfläche.
• Rotorblätter aus Verbundwerkstoff: Diese ermöglichen eine präzise Kontrolle der strukturellen Dynamik des Rotors im schnellen Vorwärtsflug, wodurch Vibrationen auf ein Minimum reduziert werden.

Sicherstellung der Leistungsziele

Unsere Zuversicht basiert nicht allein auf Theorie. Das Design des HX50 wurde einer umfassenden Validierung unterzogen:

• Numerische Strömungsmechanik (CFD): Modernste CFD-Methoden wurden eingesetzt, um die Grundform von Rumpf, Mast- und Rotorkopfverkleidung zu entwerfen und zu optimieren.
• Windkanalversuche: Der Rumpf des Luftfahrzeugs wurde 2019 im Windkanal erprobt, wobei die Ergebnisse äußerst präzise mit unseren CFD-Berechnungen korrelierten.
• Bewährte Rotortechnologie: Die grundlegende Rotortopologie, der Blattgrundriss und die Profilverteilung sind bestens erforscht und bereits bei bestehenden Hubschraubern im Einsatz, die ein vergleichbares Leistungsniveau erzielen.

Einfach ausgedrückt besteht die Strategie darin, den Luftwiderstand drastisch zu reduzieren, sodass für hohe Fluggeschwindigkeiten weniger Leistung erforderlich ist, und das Luftfahrzeug optimal für einen komfortablen, horizontalen und effizienten Vorwärtsflug zu konfigurieren.

Robuste Schwebeflugleistung

Während die Geschwindigkeit ein zentraler Schwerpunkt ist, wurde der HX50 ebenso für eine robuste Hubleistung ausgelegt. Wir sind absolut zuversichtlich, dass er seine ausgewiesenen Leistungsreserven von Meereshöhe bis 10.000 Fuß an einem ISA+15-Tag erreichen wird. Dies wird durch vergleichbare Hubschrauber mit ähnlicher Leistung, ähnlichen Abfluggewichten, Rotordurchmessern und Blattflächenverhältnissen fundiert untermauert.

Die Vorwärtsflugleistung des HX50 ist das Ergebnis einer durchdachten, intelligenten Konstruktion mit konsequentem Fokus auf aerodynamische Effizienz. Durch die Minimierung des Luftwiderstands und die präzise Optimierung des Hubschraubers auf seine anvisierte Reisegeschwindigkeit sind wir zuversichtlich, unsere Leistungsziele zu erreichen.

In Kombination mit unserem fortschrittlichen Hauptrotordesign aus Verbundwerkstoffen sind wir bestens aufgestellt, um ein unvergleichliches Flugerlebnis zu bieten. Wir sind von unserer Ingenieurskunst, unserer Validierung und unserer Fähigkeit, diese Leistungsversprechen zu erfüllen, absolut überzeugt.