helikopter

Opfindelsen af helikopterprincippet tilskrives Leonardo da Vinci, som ca. 1485 skitserede en model og muligvis fik den til at flyve drevet af et urværk. Selve rotoren har dog været kendt som legetøj i det fjerne østen i over 2000 år.

Siden hen har mange eksperimenteret med muskeldrevne, dampdrevne og elektrisk drevne helikoptere, men det var ikke, før der fremkom lette benzinmotorer med stor effekt i forhold til vægten, at man begyndte at se resultater. I Danmark løftede Ellehammers helikopter med to modsat roterende rotorer på koncentriske aksler sig fra jorden i september 1912.

Den første vellykkede fuldt styrbare helikopter var den tyske Focke-Wulf Fw 61, der var bygget af kroppen fra et lille biplan med en gitterbom på hver side, som bar en rotor. De to kontraroterende rotorer overlappede ikke, så synkronisering var ikke nødvendig. Motoren på 160 hk placeret i helikopterens næse trak foruden rotorerne en lille propel, som tjente til køling af motoren. Fw 61 satte en lang række rekorder i 1938 og fløj rundt indendørs i udstillingscentret Deutschlandhalle i Berlin.

Den første serieproducerede helikopter var den amerikanske Sikorsky R-4, som sammen med videreudviklingen R-6 blev produceret i over 400 eksemplarer, inden 2. Verdenskrig var slut. R-4 havde en enkelt vandret hovedrotor oven på kroppen og for enden af kroppen en halerotor, der "skubbede" sidelæns for at kompensere for drejningsmomentet fra hovedrotoren. Denne rotorkonfiguration ser umiddelbart ikke effektiv ud, fordi halerotoren ikke bidrager til opdriften, men den er på mange måder den simpleste konstruktion og begrænser vibrationsniveauet, som er det store problem for helikoptere. Derfor har over 90% af alle helikoptere i dag enkelt hovedrotor og sideværtsskubbende halerotor.

Andre effektive rotorkonfigurationer er også blevet udviklet. En vandret rotor i hver ende af helikopterkroppen anvendes af Boeing med den fordel, at helikopterens tyngdepunkt kan tillades at forskyde sig mere, hvilket er nyttigt, hvis lasten skal kunne skubbes frem og tilbage. Ulempen er, at rotorerne skal synkroniseres nøje, for at bladene ikke skal kollidere i overlapningsområdet. Koaksiale modsatroterende rotorer anvendes bl.a. af de russiske Kamov-helikoptere, men de flyver i reglen ganske langsomt og er teknisk komplicerede. Piskeris-rotorer (intermeshing rotors) har det amerikanske firma Kaman benyttet på mange helikoptertyper med succes.

Helikoptere findes i dag i alle størrelser fra små enmandshelikoptere til store, tunge transporthelikoptere. Hastighedsrekorden for helikoptere er 400 km/h, og højderekorden 12,4 km (2006).

I det følgende gennemgås den vigtigste teknik og principperne i en konventionel helikopter med én hovedrotor og én halerotor. Når motoren er startet, og det optimale omdrejningstal er nået, flyver helikopteren lodret op, ved at hovedrotorbladenes indfaldsvinkel ændres, så de giver opdrift. For at holde kursen må man samtidig ændre indfaldsvinkel på halerotorbladene, fordi helikopteren ellers kommer til at dreje. Dette skyldes den øgede opdrift på hovedrotorbladene, som øger luftmodstanden på dem, hvilket igen øger drejningsmomentet fra hovedrotoren.

Når helikopteren skal flyve fremad, skal hele rotorfladen hældes fremad. Dette gøres ved, at styrekontrolstængerne vipper styrepladerne (swash plates) i en retning, som ikke er parallel med rotorfladen, men ca. 90° forskudt, pga. gyroeffekten (se gyroskop). Efterhånden som helikopteren får fart på, opstår der det problem, at de fremadroterende rotorblade på den ene side af helikopteren pga. fartvinden får større opdrift end bladene på den modsatte side. Det ville give styreproblemer, hvis ikke rotorbladene havde været hængslet med et vandret hængsel, flappehængslet, ved bladroden. Derved kan det fremadroterende blad frit bevæge sig opad og til dels kompensere for den øgede opdrift. Centrifugalkraften sørger dog for, at bladet ikke kommer til at stå helt op i lodret position. Imidlertid medfører denne opsvingning af rotorbladene endnu et problem, corioliskraften. Dette skyldes, at det opaddrejede blads tyngdepunkt kommer tættere på rotationsaksen, hvorved bladet påvirkes af en kraft i rotationsretningen. Dette ville være ødelæggende for rotorhovedet eller i hvert fald forårsage alvorlige vibrationer, hvis ikke et hængsel (lead-lag hinge) med en lodret akse var indskudt ved bladroden. En mekanisk eller hydraulisk dæmper er normalt nødvendig for at reducere svingninger, der ellers overføres til rotorhovedet. Det er således nødvendigt med mange ekstra hængsler i et rotorhoved, og tidligere var disse udformede som rigtige hængsler med lejer osv. På nyere helikoptere er de dog lavet af elastomere materialer, som bøjer kontrolleret; de er væsentligt enklere, og helikopterne kan blive meget mere manøvredygtige ved brug af dem.

En helikopter kan også komme i jordeffekt. Det sker, når den holder stille i luften nær ved jorden, for dér vil rotorbladene populært sagt flytte mere luft nedad, end der kan slippe væk under helikopteren. Dette opbygger en pude af luft under helikopteren, som hjælper med til at holde den oppe, selvom den fx er overlastet, eller en af to motorer er gået i stå. Jordeffekten virker op til en flyvehøjde på ca. en halv rotordiameter, og den forsvinder ved en hastighed på 5-8 km/h.

Hvis motorerne går i stå, kan helikopteren autorotere til en sikker landing. Piloten skal blot holde fremadfarten, så går rotoren i "frihjul", og det er fartvinden, der går op igennem rotoren, som trækker den rundt. Piloten skal derefter, lige før helikopteren tager jorden, sørge for at flade ud.