Bestimmt gibt es niemanden, der noch nie einen Hubschrauber am Himmel gesehen hat. Aber weißt du auch, worin genau sich ein Hubschrauber zum Beispiel von einem herkömmlichen Passagierflugzeug unterscheidet? Die Besonderheit eines Hubschraubers ist seine Fähigkeit, aus dem Stand in die Luft abheben zu können. Das liegt daran, dass der Hubschrauber im Gegensatz zu anderen Flugzeugen Rotorblätter besitzt, die sich propellerartig drehen. Aber wie genau funktioniert das eigentlich? 

Die Rotorblätter

Die Rotorblätter eines Hubschraubers sehen auf den ersten Blick aus wie ein großer Ventilator oder Propeller, der auf dem Rücken des Hubschraubers befestigt ist. Diesen Rotorblättern verdankt der Hubschrauber seine Fähigkeit, so schnell in die Luft aufsteigen zu können. Wenn die Rotorblätter nämlich anfangen zu rotieren, entsteht ein Druckunterschied. Das liegt daran, dass die Rotorblätter durch ihre schnelle und kräftige Bewegung die Luft von oben nach unten ziehen, wodurch der Helikopter aufsteigen kann. Das nennt man Auftriebskraft – diese hält ja auch Flugzeuge in der Luft

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Der Heckrotor

Wenn der Hubschrauber nur den einen Hauptrotor hätte, dann würde er sich permanent im Kreis drehen. Um diesem Problem Abhilfe zu schaffen, gibt es eine raffinierte technische Lösung: den Heckrotor. Der Heckrotor ist ein zweiter Rotor, der an der Längsseite des Hubschraubers angebracht ist. Dieser erzeugt einen seitwärts gerichteten Schub in die entgegengesetzte Richtung des Hauptrotors – und somit kann der Hubschrauber aufsteigen, anstatt sich nur im Kreis zu drehen.

Der Unterschied zwischen Hubschrauber und Flugzeug

Sowohl Flugzeuge als auch Hubschrauber können durch die Auftriebskraft in die Luft aufsteigen und sich dort halten. Doch im Gegensatz zum Hubschrauber funktioniert das bei Flugzeugen über die Tragflächen ihrer Flügel. Diese sind leicht nach oben gewölbt. Dadurch strömt die Luft über dem Flügel etwas langsamer als unter dem Flügel und ermöglicht so den Aufstieg des Flugzeugs. Ein Flugzeug muss sich also ständig vorwärts bewegen, damit es nicht absinkt. In diesem Blogbeitrag haben wir dir das ganze nochmal genauer erklärt. 

Beim Hubschrauber hingegen bilden die Rotorblätter die Tragflächen. Die Rotation der Blätter hat den gleichen Effekt wie das Vorwärtsbewegen des Flugzeugs: Auftriebskraft wird erzeugt und der Hubschrauber steigt in die Lüfte. Deshalb kann ein Hubschrauber auch aus dem Stand starten und in der Luft auf einer Stelle fliegen.
Ganz ähnlich funktioniert das übrigens auch bei Schiffen: Dort ist das entscheidende Element nicht die Luft, sondern das Wasser. Na, neugierig geworden? In diesem Blogbeitrag kannst du es nochmal genauer nachlesen 

Wie lenkt man einen Hubschrauber?

Aber natürlich muss ein Hubschrauber nicht nur aufsteigen, sondern auch irgendwie in der Luft gelenkt werden können. Hierbei spielt der Rotor ebenso eine entscheidende Rolle. Wenn die Pilotin oder der Pilot vorwärts fliegen will, dann muss er dazu den Winkel des Rotors verändern. So neigt sich der Rotor nach vorne und es entsteht ein nach vorne treibender Schub für den Hubschrauber. Auch nach rechts und links kann man lenken, indem man den Winkel des Rotors verändert. 

Beitragsfoto zum Blogbeitrag „Wie fliegt ein Hubschrauber?” - Blauer Polizeihhubschrauber - Genius Die junge WissensCommunity von Daimler
Hubschrauber werden für verschiedene Zwecke eingesetzt – hier als Polizeihubschrauber // Foto: Adobe Stock, poco-bw

Hubschrauber im Einsatz

Jetzt weißt du alles über Hubschrauber und warum sie fliegen können. Ganz schön spannend, oder? Wenn du das nächste Mal einen Hubschrauber siehst, kannst du ja mal auf die Rotation seiner Rotorblätter achten. Hubschrauber kommen übrigens besonders oft zu Rettungszwecken zum Einsatz. Sie sind sehr beliebt bei Polizei und Rettungsdienst. Das liegt daran, dass sie so schnell aufsteigen und landen können und in der Luft sehr viel wendiger sind als Flugzeuge. Also halt die Augen auf, wenn du das nächste Mal in den Himmel schaust.

Beitragsfoto: Adobe Stock, Soloviova Liudmyla

Die Geschichte der Luftfahrt geht weit zurück. Schon in der Antike haben sich Menschen mit der Theorie des Fliegens beschäftigt. Die ersten Schritte in die Lüfte gelangen allerdings erst den Gebrüdern Montgolfier mit ihrer Erfindung des Heißluftballons im 18. Jahrhundert. Bis zum Flugzeug dauerte es aber noch gut 100 Jahre.

Tüftler versuchten oft, durch vogelähnliche Modelle ein Flugzeug zu konstruieren – bis letzten Endes die Gebrüder Wright mit dem ersten motorbetriebenen Flugzeug den Grundstein für die moderne Luftfahrt gelegt haben. Ihnen gelang im Jahr 1903 der erste Flug mit einer solchen Flugmaschine.

Was hält ein Flugzeug in der Luft?

Wie können sich nun aber tonnenschwere Flugzeuge in der Luft halten? Die Antwort darauf ist der sogenannte Auftrieb oder auch Auftriebskraft. Stark vereinfacht erklärt, funktioniert das so: Der Auftrieb entsteht durch hohe Geschwindigkeiten und die Moleküle in der Luft. Die Luftmoleküle kann man sich beim Fliegen vorstellen wie das Wasser in der Schifffahrt. Auch wenn wir Luft nicht sehen können, sind darin schier unendlich viele Teilchen, die dafür sorgen, dass Flugzeuge in die Lüfte steigen.

Bei hohen Geschwindigkeiten strömt ganz viel Luft an den Flügeln vorbei. Sie sind, im Querschnitt betrachtet, leicht nach oben gewölbt, um den Auftrieb zu ermöglichen. Und das funktioniert so: Da diese Teilchen in der Luft aber immer gleichmäßig angeordnet sein wollen, fließt die Luft über dem Flügel langsamer als unter dem Flügel. Dadurch entsteht ein sogenannter Unterdruck. Dieser sorgt dafür, dass das Flugzeug nach oben gezogen wird. 

Ein Flugzeugflügel im Querschnitt: So strömt die Luft — Bild: Adobe Stock // thingamajiggs

Dieses Phänomen kannst du auch selbst erleben, wenn du zum Beispiel beim Autofahren deine Hand aus dem Fenster streckst. Bei hohem Tempo und je nach der Stellung deiner Hand kannst du dann deutlich spüren, wie es deine Hand nach oben oder unten drückt.

Eingespieltes Team: die Flügel und der Motor

Beide sorgen gemeinsam dafür, dass das Flugzeug auch tatsächlich fliegt. Der Motor sorgt nicht dafür, dass ein Flugzeug in der Luft bleibt, sondern für hohe Geschwindigkeiten. Erst dann können die Flügel genügend Auftrieb erzeugen, sodass der Flieger abhebt und in der Luft bleibt. Der Motor muss deshalb sehr viel Leistung besitzen, um das Flugzeug einerseits in der Luft zu halten und andererseits beim Start in kürzester Zeit auf ein sehr hohes Tempo zu beschleunigen.

Auftrieb statt Motor: So funktionieren Segelflieger

Wie kommt es nun aber, dass Segelflieger ganz ohne Motor auskommen? Segelflugzeuge beziehen ihre Energie zum Fliegen aus dem Auftrieb der Luft. Warme Luft dehnt sich aus und steigt deswegen auf. Diese aufsteigende Luft, auch Thermik genannt, nutzen Segelflieger, um aufzusteigen. Durch eine geneigte Bahn kommt der Flieger voran bzw. baut Geschwindigkeit auf. Er fliegt sozusagen “bergab”. Da der Flieger aber kontinuierlich von der warmen Luft nach oben getragen wird, kann er sehr lange in der Luft bleiben oder die ganze Zeit “bergab” fliegen.

Beitragsfoto: Adobe Stock // Jag_cz

Nochmal für dich zur Erinnerung: Hybridmotoren besitzen sowohl einen elektrischen als auch einen benzinbetriebenen Motor. Das hat den Vorteil, dass der Benzinantrieb manchmal durch den elektrischen Antrieb ersetzt werden kann, was viel besser für die Umwelt ist. Dazu kann sich der Elektromotor im Auto während der Fahrt aufladen, indem er die Energie speichert, die beim Bremsen freigesetzt wird. Wie das genau funktioniert, haben wir dir ja schon in diesem Beitrag erklärt.

Fliegen mit weniger Schadstoffen

Wenn ein Flugzeug von einem Ort zum anderen fliegt, dann verbraucht es eine große Menge an Kohlenstoffdioxid, oder auch CO2 genannt. Damit die Natur beim Fliegen geschont werden kann, arbeiten aktuell viele Firmen daran, ein Passagierflugzeug mit Hybridantrieb zu bauen. Wenn alles nach Plan verläuft, könnten diese Modelle schon in wenigen Jahren in die Lüfte steigen.

 

So sieht eine Flugzeugturbine aus der Nähe aus — Foto: Adobe Stock // Federico Rostagno

Und so soll es funktionieren

Zunächst soll eine der Gasturbinen im Flugzeug, die normalerweise für den Antrieb sorgen, durch einen Elektromotor ersetzt werden. Die Energie, also der Strom für den Motor, wird während des Flugs in einer der anderen Gasturbinen erzeugt. Diese Turbine wird wiederum durch Kerosin, einen speziellen Flugzeugtreibstoff, angetrieben. Es wird also im Prinzip Kerosin eingesetzt, um die Energie für den Elektromotor zu erzeugen. Dieser ganze Vorgang verbraucht insgesamt weniger Treibstoff.

In der Luft wie im Wasser

Ein ähnliches Prinzip wie bei den Flugzeugen kommt auch in der Schifffahrt zum Einsatz, denn inzwischen gibt es einige Frachtschiffe, die neben dem gewöhnlichen Motor auch einen elektrischen besitzen. Auch hier wird durch den Einsatz von Treibstoff der Elektromotor aufgeladen, der dann anschließend zur Fortbewegung genutzt wird.

Auch auf den Ozeanen kommen Hybridmotoren zum Einsatz — Foto: Adobe Stock // Riza

Warum überhaupt auf Elektrik umschalten?

Auf hoher See oder im Hafen gibt es manchmal Situationen, in denen ein Schiff sehr genaue Manöver fahren muss. Ein Elektromotor hilft dabei, da er die Schiffsschrauben auch bei niedriger Leistung sehr zuverlässig im gleichen Tempo dreht. Bei einem Dieselmotor kann die Antriebskraft manchmal schwanken. Gerade wenn es um kleinere Bewegungen im Wasser geht, kann das viel Energie kosten.

Beitragsbild: Adobe Stock // mirkomedia

Wir verraten dir zunächst einmal, woher Wolken eigentlich kommen und was sie genau sind. Sie sind Ansammlungen von winzig kleinen Wassertröpfchen, die gemeinsam in der Atmosphäre schweben:als Wolke. Aber wie wird Wasser zu schwebenden Tröpfchen? Der Trick der Natur steckt im Verdampfen.

FLUGKÜNSTLER

Wolken
Von der flüssigen Form verdampft Wasser und steigt mit warmer Luft nach oben
  • Durch die Wärme von Luftmassen oder der Einwirkung von Sonnenstrahlen erhitzt sich Wasser und wird zu Dampf.Dieser ist dann aber noch keine Wolke.
  • Das aufgedampfte Wasser steigt Richtung Himmel, denn es ist an die warme Luft gebunden und diese ist leichter als andere Luftmassen.
  • Dort oben kühlt die Luft ab und dann passiert es: Die Tropfen kondensieren zu Wolken.

Den Vorgang „Kondensieren“ kennst du vom Nudeln kochen. Wenn du deine Hand über das kochende Wasser hältst, wird deine Handfläche langsam ganz schön nass. Wie du merkst, kondensiert der Wasserdampf wieder zu Tropfen. Das ist also das Geheimnis, wie Wolken entstehen. Die nächste Frage ist aber, wie schnell sie wirklich sind.

WOLKENTACHO

Tacho
Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs lässt sich im Cockpit überprüfen

Das Märchen, dass Wolken immer so schnell sind, wie die umgebende Luft, ist nicht wahr. Denn sie können sich langsamer oder sogar schneller als der Wind bewegen. Das hängt davon ab, wie Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit schwanken. Wusstest du, dass sich eine Wolke auch gegen den Wind bewegen kann? Außerdem ist es auch von großer Bedeutung, auf welcher Höhe die Wolken ziehen. Denn es gilt die Faustregel: je höher, desto schneller. Nun lässt Genius aber die Zahlen sprechen:

AUTO VS WOLKE

Die meisten Wolken haben eine Geschwindigkeit von 40 bis 60 Kilometern pro Stunde. Das trumpft eine Gewitterwolke aber mit links. Zwar kommt es dir vielleicht so vor, als würde sie ewig an Ort und Stelle bleiben, allerdings erreicht sie erstaunliche Geschwindigkeiten. Bis zu 100 Stundenkilometer. Doch selbst diese Wolkenart kann noch von einer anderen eingeholt werden. Und zwar von Wolkenschleiern in Starkwindbändern. Gäbe es einen Wolkentacho, würde dieser voll ausschlagen auf 120 Stundenkilometer.

Wolken_Wettrennen (2)
Wolken fliegen teilweise so schnell wie Autos fahren

Es kommt also ganz auf den Autofahrer an. Sollte er nicht gerade in Schrittgeschwindigkeit durch das Wohngebiet schleichen, kann er es mit den Wolken aufnehmen. Sie können so lange mit dem Fahrer mithalten, bis er auf der Autobahn Gas gibt und schneller als 120 Stundenkilometer fährt. Und dank Besonderheiten an Daimler-Fahrzeugen, wie den Panorama-Dächern, kannst du die Wolken sogar während der Fahrt beobachten. Wegen der großen Entfernung kannst du zwar nicht einschätzen, wer gerade die Nase vorn hat, aber noch mehr Fahrspaß bringt das imaginäre Rennen allemal.

 

Beitragsbild: Syda Productions, www.shutterstock.com
Bild 1 und 2: Daimler AG
Bild 3: Oleksandr Rybitskiy, www.shutterstock.com