Luftschraube

Propeller am Flugzeug

Eine Luftschraube ist ein Propeller an einem Luftfahrzeug. Sie dient dazu, aus der Wellenleistung eines Flugmotors oder einer Wellenturbine Vortrieb (Schub) zu erzeugen.

Prinzipiell können Luftschrauben starr oder in der Steigung verstellbar (Verstellpropeller) ausgeführt sein. Luftschrauben verfügen in der Regel über zwei oder mehr Blätter, die mit einem Profil versehen sind. In Sonderfällen werden auch einblättrige Propeller eingesetzt, bei denen an der Gegenseite ein Masseausgleich vorgesehen ist. Luftschrauben können vor dem Triebwerk (ziehende Luftschraube, Zugpropeller) oder dahinter (drückende Luftschraube, Druckpropeller) angeordnet sein. Als Werkstoffe werden Holz, Kunststoffe oder Metalle verwendet. Die stromlinienförmige Verkleidung der Nabe, auf der der Propeller mit der Achse des Antriebsmotors verbunden ist, wird als Spinner bezeichnet.

Das benötigte Drehmoment einer Luftschraube steigt mit dem Quadrat der Drehzahl, die Leistungsaufnahme steigt in der 3. Potenz. Der Wirkungsgrad einer Luftschraube ist sowohl von der Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges als auch von der Luftschraubendrehzahl abhängig. Er entspricht dem Verhältnis des Produkts aus Schub und Geschwindigkeit zur aufgenommenen Wellenleistung. Es werden Wirkungsgrade bis etwa 90 % erreicht. Die größte mit einem Propeller wirtschaftlich erreichbare Geschwindigkeit liegt bei etwa 700 km/h für ein Flugzeug. Zur Anpassung der Antriebsdrehzahl an die optimale Luftschraubendrehzahl wird bei manchen Luftfahrzeugen ein Luftschraubengetriebe benötigt.

Verstellbare Luftschrauben werden häufig mit einer automatischen Blattsteigungsverstellung ausgerüstet, die es gestattet, ihre Drehzahl auch bei veränderter Wellenleistung konstant zu halten. Bei Ausfall eines Motors können diese Luftschrauben in eine Segelstellung gefahren werden, um den Luftwiderstand gering zu halten. Zur Unterstützung der Radbremsen und zum Manövrieren können sie auf Umkehrschub gestellt werden. Sie erzeugen so einen nach vorne gerichteten Schub. Die Verstellung erfolgt in der Regel hydraulisch oder elektrisch.

Manche Luftschrauben sind im Bereich um die Nabe herum mit elektrischen Heizelementen versehen, um Eisansatz zu verhindern. Im äußeren Bereich ist die entstehende Reibungswärme aufgrund der höheren Bahngeschwindigkeit so hoch, dass sich dort kein Eis mehr festsetzen kann. Eisansatz stellt in der Luftfahrt wegen der Gewichtszunahme und wegen der Änderung des aerodynamischen Profils eine Gefahr dar.

Ein Luftschraubenstrahl - die von einer Luftschraube in Bewegung gesetzte Luft, die den Schub eines Luftfahrzeuges erzeugt - kann Geschwindigkeiten von mehreren hundert km/h erreichen und ist für Personen und Gegenstände gefährlich. Deshalb ist ein Sicherheitsabstand hinter einer Luftschraube unerlässlich.

Geschichte

Luftschiff

Um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert baute der gebürtige Brasilianer Alberto Santos-Dumont in Frankreich eine ganze Reihe von Prallluftschiffen. 1894 nutzte er erstmals den Benzinmotor seines Dreirades für den Propeller eines seiner Luftschiffe.

Erster ungesteuerter Flug eines Flugzeugs

Am 18. August 1903, vier Monate vor dem ersten - gesteuerten - Motorflug der Gebrüder Wright, führte Karl Jatho möglicherweise einen ungesteuerten Motorflug in der Vahrenwalder Heide bei Hannover durch, der „von vier Augenzeugen notariell bestätigt“ wurde. Sein Flugzeug, ein 10-PS-Doppeldecker mit 36 m² Flügelfläche, soll etwa 20 Meter weit knapp 30 cm über dem Boden geflogen sein. Jatho verbesserte diese Leistung wohl drei Monate später mit einem 80 Meter langen Flug in einer Höhe von 2,70 m. Es gibt allerdings Zweifel an der Echtheit der Angaben.

Erster gesteuerter Flug eines Flugzeugs der Gebrüder Wright

Erstflug in Kitty Hawk

Die Wrights schnitten einen Propeller mit einem hohen Wirkungsgrad und ließen, da nirgends ein geeignetes Triebwerk zu bekommen war, sich von Taylor in der Fahrradfabrik eins herstellen. Binnen kürzester Zeit entstand ein gerade einmal 110 kg schwerer, wassergekühlter Vierzylinder-Viertakt-Benzinmotor, der 12 PS abgab. Zur Kompensation der Momente erhielt der Flugapparat zwei gegenläufige Luftschrauben, deren Antrieb über Rollenketten vonstatten ging, welche in Rohren liefen, um Vibrationen zu vermeiden.

Am Vormittag des 17. Dezember 1903 war es dann so weit, Orville Wright eroberte mit dem Flyer die Lüfte. Er war 12 Sekunden lang in der Luft und legte dabei 37 m zurück (10,8 km/h). Unmittelbar folgte Wilbur, jeder flog an diesem Tag zweimal. Wilbur gelang dabei ein Flug von 59 Sekunden und 260 Meter Flugstrecke (19 km/h)^[1]. Orville sagte später darüber, es war das erste Mal in der Geschichte, dass "eine Maschine mit einem Menschen sich selbst durch ihre eigene Kraft im freiem Flug in die Luft erhoben hatte, in waagerechter Bahn vorwärts geflogen und schließlich gelandet war, ohne zum Wrack zu werden." Die Flugmaschine maß 12,3 m in der Spannweite, 6,4 m in der Länge und 2,8 m in der Höhe, sie bestand aus Holz und einer Stoffbespannung, ihr Fluggewicht betrug 340 kg und der Pilot lag unverändert auf der unteren Tragfläche.

Schnellstes propellergetriebenes Flugzeug

Tupolew Tu-95 und eine F-18

Das 1961 in Dienst gestellte, von vier Turboprop-Triebwerken angetriebene, sowjetische Verkehrsflugzeug Tupolew Tu-114 ist mit 871 km/h das schnellste propellergetriebene Flugzeug^[2]. Es war eine Weiterentwicklung des strategischen Bombers Tupolew Tu-95.

Das schnellste, mit einem Kolbenmotor betriebene Propellerflugzeug ist die F8F-2 Bearcat. Im Jahr 1989 wurde eine Geschwindigkeit von 850 km/h erreicht^[3].

Größter Propeller

Für die Linke Hofmann R.II, den Prototyp eines Langstreckenbomber der deutschen Fliegertruppe im Ersten Weltkrieg, wurde ein von vier Motoren angetriebener Propeller mit einem Durchmesser von 6,90 m verwendet^{[4] [5]}.

Einzelnachweise

1. ↑ [1]
2. ↑ Fédération Aéronautique Internationale (FAI) - General Aviation World Records. records.fai.org. Archiviert vom Original am 7. Oktober 2007. Abgerufen am 12. Dezember 2010.
3. ↑ Guinness World Records. Guinness World Records. Abgerufen am 12. Dezember 2010.
4. ↑ Guinness World Records. Guinness World Records. Abgerufen am 12. Dezember 2010.
5. ↑ http://www.markslists.net/history/germangiants/index.html

 Commons: Aircraft propellers – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien