Internationale Luftfahrtausstellung ILA

Hubschrauber / Helikopter

Bölkow Bo-105: Versuchshubschrauber der DLR mit zusĂ€tzlicher Steueranzeige im Cockpit, welcher das gefĂŒrchtete Pendeln einer angehĂ€ngten Last eliminiert

 

Bölkow Bo 105 DLR - Forschungshubschrauber

Diese Bölkow BO 105 ist ein  Forschungshubschrauber der DLR mit einern starren vierblĂ€ttrigen Hauptrotor und einem halbstarren zweiblĂ€ttrigen Heckrotor. Alle RotorblĂ€tter sind aus glasfaserverstĂ€rktem Kunststoff hergesteilt. Der flexibel einsetzbare Helikopter gehört seit 1978 zur DLR-Forschungsflotte und ist am Standort Braunschweig beheimatet.

Mit einem neuen System und einer zusĂ€tzlichen Steueranzeige im Cockpit von Hubschraubern gelingt es, das gefĂŒrchtete Pendeln einer angehĂ€ngten Last praktisch vollstĂ€ndig zu eliminieren, – ein erheblicher Sicherheitsgewinn fĂŒr Hubschrauber und Besatzung. Beim Transport schwerer und sperriger Lasten in unwegsamem GelĂ€nde spielen Hubschrauber eine große Rolle. Die Last wird in solchen FĂ€llen vielfach am Seil angehĂ€ngt transportiert. Das System Hubschrauber und Last verhĂ€lt sich dann wie ein schwingungsfĂ€higes System, wobei schon 2 Schwingungen ausreichen können, um den Hubschrauber in eine Gefahrensituation zu bringen. Dann droht nicht nur der Verlust der Last, auch der Hubschrauber selbst mit den Piloten und der Crew ist gefĂ€hrdet.

Beim Fliegen mit Außenlasten hat der Pilot im Wesentlichen 2 Probleme. Zum einen sieht er die Last nicht und zum anderen ist die Steuerstrategie zum Abbau des Pendelns unklar. Versucht der Pilot gefĂŒhlsmĂ€ĂŸig das Pendeln durch Steuereingaben abzubauen, wird in vielen FĂ€llen die Lastbewegung noch verstĂ€rkt. Um dem Piloten ein Hilfsmittel zur aktiven DĂ€mpfung von Lastschwingungen zu bieten und so die Flugsicherheit zu erhöhen, wurde beim DLR das Flight Director-Konzept fĂŒr Außenlasten entwickelt.

Der Flight Director ist ein Instrument, das dem Piloten eine Kommandoanzeige fĂŒr die Steuerung des Hubschraubers liefert. In der Anwendung zur DĂ€mpfung von Lastschwingungen nutzt der Flight Director als Anzeige eine Darstellung Ă€hnlich der eines kĂŒnstlichen Horizonts. Das normale Eingangssignal wird mit einem Kommandosignal ĂŒberlagert, das die optimale PendeldĂ€mpfung ergibt. Aufgabe des Piloten ist nun, die Fluglage des Hubschraubers mit der vom System ermittelten Sollfluglage in Übereinstimmung zu bringen. Durch die Steuereingaben des Piloten werden Schwingungen der Außenlast optimal abgebaut, beziehungsweise von vornherein unterdrĂŒckt. Selbst kĂŒnstlich erzeugte Pendelbewegungen konnten jederzeit abgebaut werden. Daraufhin wurde in einer Kooperation mit der Firma IMAR, einem Hersteller vonTrĂ€gheitsnavigations- und -regelsystemen, ein Demonstratorsystem fĂŒr die Flugerprobung auf dem DLR-eigenen Forschungshubschrauber Bölkow BO-105 entwickelt und gebaut.

Zusammen mit der Firma IMAR soll das System nun unter realen Bedingungen auf einem CH-53 Lastenhubschrauber der Bundeswehr getestet werden. Ziel ist der Nachweis, dass mithilfe des Flight Directors auch bei schweren Lastenhubschraubern zuverlĂ€ssig ein Aufschaukeln der Lastschwingung vermieden werden kann. Auch das zielgenaue Absetzen von Außenlasten mithilfe des Flight Directors rĂŒckt jetzt in das Blickfeld der Forscher. 

DarĂŒber hinaus nutzen die Forscher den vieiseitigen Hubschrauber zur Untersuchung von lĂ€rmarmen AnflĂŒgen und bei der Entwicklung von Pilotenassistenzsystemen. Flugeigenschaftsuntersuchungen und VersuchsflĂŒge mit WĂ€rmebildkameras komplettieren das Portfolio.  (Quelle: DLR 2018)

Bölkow Bo 105 DLR

Der fĂŒnfsitzige Hubschrauber Eurocopter BO 105 basiert auf einem leichten Mehrzweck-Hubschrauber der Messerschmitt-Bölkow Blohm GmbH (MBB) und wurde fĂŒr seinen Einsatz als universeller ForschungstrĂ€ger vom Flugbetrieb des Deutschen Zentrums fĂŒr Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig stark modifiziert. Das Leistungsspektrum des BO 105 ist breit gefĂ€chert und ist fĂŒr den Einsatz bei vielfĂ€ltigen Forschungsmissionen besonders geeignet. Er dient unter anderem als Forschungsplattform fĂŒr Flugeigenschaftsuntersuchungen, lĂ€rmarme AnflĂŒge, WĂ€rmebildaufnahmen, Pilotenassistenzsysteme und das Fliegen mit Außenlasten.

Je nach Anforderung kann der BO 105 mit einer SpezialausrĂŒstung ausgestattet werden. Dazu gehören beispielsweise ein Nasenmast zur Ermittlung der AnströmverhĂ€ltnisse und mit Drucksensoren und Dehnmeßstreifen modifizierte Haupt- und HeckrotorblĂ€tter zur Messung der KrĂ€fte und DruckverhĂ€ltnisse am Rotorblatt.

Als erster Hubschrauber in Deutschland wurde er serienmĂ€ĂŸig mit einem gelenklosen Rotorkopf und zwei Turbinen ausgestattet. Der BO 105 war darĂŒber hinaus der erste Hubschrauber, dessen RotorblĂ€tter aus glasfaserverstĂ€rktem Kunststoff gefertigt wurden. Angetrieben wird er durch zwei Rolls-Royce/Allison 250-C 20B Triebwerke.

Bölkow Bo 105 DLR - D-HDDP

Der Hubschrauber Bölkow BO 105 der DLR unterscheidet sich vom Standard Bo 105 durch folgende Modifikationen:

  • Bordrechner zum Aufzeichnen von Flugparametern
  • Nasenmast zur genauen Messung von Anströmgeschwindigkeit und -richtung
  • Instrumentierter Haupt- und Heckrotor zur Messung der KrĂ€fte und DruckverhĂ€ltnisse am Rotorblatt
  • Befestigungspunkte außerhalb der Kabine fĂŒr Nutzlasten wie zum Beispiel Infrarotkameras 
  • IFR-Cockpit (Instrument Flight Rules) zum Fliegen bei schwierigen Wetterbedingungen, den so genannten Instrument Meteorological Conditions (IMC), die das Fliegen mit Instrumenten erfordern
  • LASSIE-System (Low Air Speed Sensing and Indicating Equipment). System zur genauen Messung der Fluggeschwindigkeit im unterem Geschwindigkeitsbereich
  • Flight Director-Konzept fĂŒr Außenlasten. Das System verhindert Lastschwingungen, die hĂ€ufig beim Transport von Außenlasten am Hubschrauber entstehen.

Die Einsatzfelder dieser BO 105 sind vielseitig, er wird beispielsweise eingesetzt fĂŒr:

  • Flugeigenschaftsuntersuchungen
  • KameratrĂ€ger fĂŒr WĂ€rmebildaufnahmen
  • Untersuchung von lĂ€rmarmen AnflĂŒgen
  • Entwicklung von Pilotenassistenzsystemen
  • FlĂŒge mit Außenlasten
Bölkow Bo 105 DLR - Versuchshubschrauber

Technische Daten: (BO-105 M)

Hersteller

MBB

Besatzung

5 Personen

Triebwerk

2 x Allison 250-C20B

     Hersteller

Rolls Royce

     Art

Wellenturbinen

Leistung

2 x 400 WPS

Drehzahl

424 U/min.

Blattspitzengeschwindigkeit

218 m/sec.

RotorblÀtter

4, manuell faltbar

HeckrotorblÀtter

2

Leistung

.

Geschwindigkeit max.

270 km/h

Reisegeschwindigkeit

220 km/h

Marschgeschwindigkeit

200 km/h

Reichweite

320 km

ÜberfĂŒhrung, leer

ca. 580 km

Flugdauer

3,5 Std. max.

Steigleistung

8 m/sec.

Dienstgipfelhöhe

ca. 5.000 m

Schwebehöhe

1.585 m

Maße

.

GesamtlÀnge incl. Rotor

11,86 m

RumpflÀnge

8,56 m

Höhe

3,02 m

Durchm. Hauptrotor

9,84 m

KreisflÀche Hauptrotor

76,05 mÂČ

Durchm. Heckrotor

1,90 m

Massen

.

Leergewicht

1.670 kg

Startgewicht m. Außenlast

2.400 kg

Nutzlast

691 kg

Treibstoff

290 kg

Bölkow Bo 105 - Cockpit

HISTORISCHES:

1945 wurde den Deutsche durch die Alliierten auch dieser neuen Sparte von DrehflĂŒglern eine Zwangspause auferlegt. Zehn Jahre nach Ende des 2. Weltkrieges wandte sich die Bölkow-Entwicklungen KG” unter anderem auch dem Hubschrauber zu. In der Zwischenzeit war die DrehflĂŒgeltechnik in andern LĂ€ndern vorangeschritten und fĂŒr das damals kleine Team um Dr. Ludwig BÖLKOW war es nicht leicht, den Anschluß und vor allem eine MarktlĂŒcke zu finden. Die Entwicklung von Glasfaser-Kunststoff-BlĂ€ttern fĂŒr die Typen Bo 102 und Bo103 wurde zuerst realisiert.  1961 folgte das Projekt Bo104 fĂŒr einen zweisitzigen, von zwei 88 kW Wankelmotoren angetriebenen Kleinhubschrauber.

Das grĂ¶ĂŸere Auslegungskonzept Bo105 konnte sich positiv von seinen Konkurrenten abheben:  Zweimotorigkeit,
1. gelenkloser Rotor mit Glasfaser-BlĂ€ttern, hochliegender Heckrotor; Eignung fĂŒr RettungseinsĂ€tze, Wartungsfreundlichkeit und hohe Lebensdauer der Komponenten. Ansonsten konventionelle Leichtmetall-Halbschalenbauweise.

Die Prototypen hießen noch V-1 bis V-3, wobei letztere am 20. Dez. 1967 startete. Mehrere Motoren wurden ausprobiert. 1970 erhielt MBB fĂŒr die Bo105A die deutsche Musterzulassung. Nach 4-jĂ€hriger Erprobungsphase durch die Bundeswehr entstand 1975 die Bo1O5P als Panzerabwehrhubschrauber erster Generation (PAH-1). Die in Zusammenarbeit mit Boeing-Vertol entwickelte Modifikation wurde anschließend von MBB fĂŒr die Versionen Bo 105 CS CBS /LS ĂŒbernommen. In den folgenden Jahren wurden die Maschinen im Hinblick auf neuere Waffentechniken immer wieder modifiziert. Als Folge des Zusammenbruchs des Warschauer Paktes wurde dann aber auf den BSH-1 und ein geplantes Kampfwertsteigerungsprogramm fĂŒr den PAH-1 verzichtet. Der Bedarf hatte sich geĂ€ndert.

1992 wurde der Bo 105 mit dem Zusammenschluß der DrehflĂŒglerbereiche von DASA (ehem. MBB) und Aerospatiale, Teil der großen Hubschrauber Typenreihe von EUROCOPTER. Er wird heute noch produziert.

Allison 250: Zweiwellentriebwerk der Bölkow BO-105

Allison 250 - Bölkow Bo-105
Bölkow Bo 105 - Antriebsturbine

Allison 250: Zweiwellentriebwerk

Bei der Allison 250 - militĂ€rische Bezeichnung Allison T63 - handelt sich um ein Zweiwellentriebwerk, das ab 1958 aufgrund einer militĂ€rischen Anforderung von Allison fĂŒr den Einsatz in Hubschraubern entwickelt und ab 1961 gebaut wurde. Nach der Übernahme von Allison im Jahre 1995 durch Rolls-Royce wird das Triebwerk heute als Rolls-Royce M250 bezeichnet. Der Verdichter bestand aus einer Kombination von axialen und radialen Verdichterstufen. Bis 2018 wurden vom wirtschaftlich sehr erfolgreichen Triebwerk ĂŒber 31.000 Einheiten ausgeliefert. Von 1979 bis 1983 wurde das Triebwerk in der Variante 250-C20B auch in Deutschland bei MTU fĂŒr die militĂ€rische Variante der hier abgebildeten Bölkow Bo 105 gefertigt.

Das Triebwerk ist modular aufgebaut und besteht aus den 4 Hauptbaugruppen: Verdichter, Brennkammer, Getriebe, Turbine. FĂŒr diese 4 Module sind jeweils eigene Lebensdauergrenzwerte definiert. Das heißt, wenn ein Modul schadhaft ist, braucht nicht das gesamte Triebwerk zur Instandsetzung eingeschickt zu werden.

Technische Daten des Triebwerks Allison 250 C20B (MTU)

  • Triebwerksleistung:   298 kW
  • Gewicht:   70 kg
  • LĂ€nge:   1036 mm
  • DĂŒrchmesser:   485 mm
  • Krafstoffverbrauch:   ca. 85 kg/h
  • Drehzahlen:
    • Gaserzeugerturbine:   50.970 U/min.
    • Arbeitsturbine:   33.290 U/min.
    • Abtrieb:   6.016 U/min.
Bölkow Bo 105 - Triebwerk Allison 250 C20B

Das Hauptgetriebe (FS 110) der BO 105:
(
FS = Flugsondergetriebe, 110 = 2 x 55 kpm Eingangsleistung)

Funktion:

  • LeistungsĂŒbertragung von Triebwerk auf Hauptrotor / Heckrotor und Nebenaggregate
  • Reduzierung der Drehzahl fĂŒr die einzelnen Antriebe
  • Aufnahme und Weiterleitung der RotorkrĂ€fte /-momente

Technische Daten:

  • Eingangsleistung: 2 x 313 KW
  • Eingangsdrehzahl: 6.016 U/min
  • Drehzahl Rotormast: 425 U/min
  • Gewicht: 154,3 kg
  • Schmierölmenge: 13,25 Liter
  • Öldruck: 4 bar
  • Öltemperatur: 60°C
  • Abmessungen: Durchmesser 775 mm x 1.310 mm
  • Übersetzung zum Hauptrotor: 14,155 : 1
  • Übersetzung zum Heckrotor: 2,449 : 1

Aufbau / Funktionsweise:

  • 1. Getriebeoberteil > GehĂ€use
  • PlanetentrĂ€ger mit 5 PlanetenrĂ€dern
  • Rotormast
  • Getriebeflansch
  • StĂŒtzrohr
  • Taumelscheibe
  • 2. Getriebemittelteil > GehĂ€use
  • Heckrotorabtrieb:    2.456 U/min
  • Aggregatabtrieb:    4.216 U/min
  • LĂŒftergetriebe (Übersetzung von 4.216 U/min auf 8.432 U/min)
  • 3. Getriebeunterteil > GehĂ€use
  • 2 Kegelradwellen mit FreilĂ€ufern:    6.016 U/min
  • 2 Zwischenwellen mit KegelrĂ€dern + Ritzel:    3.953 U/min
  • Sammelwelle mit Sammelrad + Sonnenrad:   1.661 U/min
Bölkow Bo 105 - Hauptgetriebe Bo 105
Bölkow Bo 105 - Hauptrotorkopf

Der Hauptrotorkopf der Bo 105:

Funktion:

  • nimmt die vier HauptrotorblĂ€tter auf
  • ĂŒbertrĂ€gt die Drehbewegungen des Rotormastes auf die BlĂ€tter
  • nimmt die an den RotorblĂ€ttern entstehenden KrĂ€fte auf und leitet sie weiter
  • ermöglicht eine Verstellung des Einstellwinkels der BlĂ€tter

Technische Daten:

  • Drehzahl: 425/min
  • Gewicht: 84 kg
  • Durchmesser: 935 mm
  • Höhe: 300 mm
  • SchmierölfĂŒllung: 1,8 Liter

Aufbau / Funktionsweise:

  • Der Rotorstern ist vierarmig und aus Titan gefertigt. Er ist innen hohl und wird mit 12 Titanstiftschrauben auf dem Flansch des Rotormastes befestigt.
  • Die InnenhĂŒlse ist das drehende Element zwischen Stern und Blatt und ermöglicht die Einstellung des Blattwinkels.
  • Die AußennĂŒsse leiten die Fliehkraft an die Bendixknochen weiter.
  • Die Bendixknochen ĂŒbertragen die FliehkrĂ€fte von der Außennuss auf die Vierfachnuss.
  • Die HeiĂŸĂ¶se ist auf den Zentralbolzen aufgeschraubt. Mit ihrer Hilfe kann der Rotorkopf angehoben werden.
  • Der Zentralbolzen hat die Aufgabe, den gesamten Mittelteil zu zentrieren.
Bölkow Bo 105 - Hauptrotor

 

Copyright © Flugzeuglexikon von Wolfgang Bredow

 

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