Wirbelringstadium

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Die gebogenen Pfeile zeigen die Rotation des Luftstroms um den Rotor an. Der gezeigte Hubschrauber ist der RAH-66 Comanche.

Als Wirbelringstadium, Vortex-Ring-Stadium, Vortex ring state (VRS) oder Sinken im eigenen Abwind (Abwind wird auch Downwash genannt) bezeichnet man einen gefährlichen Flugzustand in der Hubschrauberfliegerei.

Er entsteht in der Regel, wenn folgende Voraussetzungen vorliegen:

• Hohe Sinkrate
• Sehr langsamer/kein Vorwärtsflug
• Hoher Leistungsbedarf

Hierbei kommt es durch zu schnelles Absinken zu einem Effekt, bei dem der Hubschrauber durch die von ihm selbst erzeugten Abwinde nach unten sinkt. Der Sinkflug ist dabei so schnell, dass die durch die Rotorblätter nach unten gedrückte Luft nicht schnell genug zur Seite abfließen kann. Dadurch wird die Luft im oberen Bereich der Rotoren erneut angesaugt. Der entstandene Ring kreist nun um die Blattspitzen des Rotors und wird immer wieder erneut angesaugt (Wirbelring). Da durch diesen Vorgang der Auftrieb massiv abnimmt, kommt es zu einem starken Anstieg der Sinkrate. Der Hubschrauber sinkt also zu dieser Zeit nach unten durch nach unten gedrückte Luft (eigener Downwash).

Der Wirbel macht sich in der Regel anfangs erst schleichend durch Vibrationen bemerkbar (insbesondere im Hauptrotorkopf), kann dann jedoch schlagartig mit massivem Sinkflug einsetzen. Der Versuch, die Leistung mittels Pitch (größerer Anstellwinkel der Hauptrotorblätter) zu erhöhen, verursacht durch den dabei verstärkten Downwash eine Verschlimmerung der Situation. Um dem Wirbel zu entkommen, muss man den Stick-Bereich des eigenen Abwindes so schnell wie möglich verlassen.
Dies ist durch zwei Manöver möglich:

• Aufnahme von Vorwärtsfahrt oder Abkippen zur Seite, um horizontal aus dem Wirbel zu fliegen
• Zügiges Absenken des Pitch (nur bei ausreichender Höhe über Grund möglich), um vertikal nach unten aus dem Wirbel zu fliegen.

Entscheidend ist in beiden Fällen die schnelle Reaktion des Piloten, da durch den rapiden Sinkflug die Höhenreserven schnell aufgebraucht sind.

Die Voraussetzungen für den Wirbel liegen oftmals bei Landeanflügen vor, weshalb hier besonderes Augenmerk auf die frühzeitige Erkennung und rechtzeitige Reaktion gelegt werden muss.

Das Kipprotorflugzeug V-22 Osprey im Flug

Ein Kipprotorflugzeug Bell-Boeing V-22 stürzte im 8. April 2000 wegen des hier beschriebenen Zustandes ab.^{[1] [2]}

Auch bei der Operation Neptune's Spear geriet ein Black Hawk in Schwierigkeiten und musste kurze Zeit später notgelandet werden.

Literatur

• Walter Bittner: Flugmechanik der Hubschrauber. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2005, ISBN 978-3-540-23654-2.

Weblinks

• Fallbeispiele zum Verhalten in und Überwindung des Vortex Ring State für Hubschrauber und Kipprotorflugzeuge, Website der University of Maryland, auf umd.edu (englisch)
• Video of possible vortex ring helicopter crash (englisch)

Einzelnachweise

1. ↑ Kevin, Lieutenant Colonel U.S. Marine Corpsv Gross, Tom Macdonald, MV-22 test pilot and Ray Dagenhart, MV-22 lead government engineer: Dispelling the Myth of the MV-22. In: The Naval Institute (Hrsg.): Proceedings. Nr. September 2004, 2004-09. Abgerufen am 9. April 2009.
2. ↑ Saving the Pentagon's Killer Chopper-Plane. Wired, July 2005. Abgerufen am 9. März 2011.