Die Inspiration für das Design des ersten Hubschraubers der Menschheit kam von der Bambuslibelle?

Heute in der Wissenschafts- und Technologiegeschichte | 13.11.1907 Von der „Bambuslibelle“ zum ersten Hubschrauber der Menschheitsgeschichte

Hubschrauber sind für Menschen ein wichtiges Hilfsmittel, um in den blauen Himmel aufzusteigen und ihren Traum vom Fliegen zu verwirklichen. Schon in der Antike begannen unsere Vorfahren, das Fliegen zu erlernen, und die ersten Hubschrauber-Designkonzepte entstanden im alten China.

Im August 1907 entwickelte der französische Erfinder Paul Corny einen bemannten Hubschrauber in Originalgröße und absolvierte am 13. November desselben Jahres erfolgreich seinen Testflug. Dieser Hubschrauber wird als „der erste Hubschrauber der Menschheitsgeschichte“ bezeichnet. Dieser Hubschrauber mit dem Namen „Flying Bicycle“ schaffte nicht nur einen senkrechten Start aus eigener Kraft, sondern flog auch 20 Sekunden lang ununterbrochen und erreichte so den freien Flug.

◆Der erste Hubschrauber der Menschheitsgeschichte

Am 13. November 1907 absolvierte der erste bemannte Hubschrauber der Welt erfolgreich seinen Testflug. Als das Flugzeug abhob, blieb der Name des Flugzeugkonstrukteurs, Paul Kearney, zukünftigen Generationen im Gedächtnis. Kearneys Titel als großer Luftfahrtpionier wurde ihm von späteren Generationen verliehen. Als er 1907 einen Flugversuch unternahm, war er noch Fahrradmechaniker und ein Kollege der Gebrüder Wright, die ihr Debüt noch nicht gegeben hatten. Am 13. November führte Kearney mehrere Testflüge mit dem Hubschrauber durch. Der beste Flug war, wenn der Helikopter 20 Sekunden lang in einer Höhe von mehr als 1 Meter in der Luft blieb. Dies ist eine bemerkenswerte Leistung und gilt als glorreicher Meilenstein in der Geschichte der Hubschraubertechnologieentwicklung.

Die Hauptstruktur von Kearneys Hubschrauber ist ein V-förmiges Stahlrohr. Der Rumpf besteht aus einem V-förmigen Stahlrohr und einem sternförmigen Teil aus 6 Stahlrohren mit jeweils einem Rotor vorne und hinten. Der Motor (24 PS starker 8-Zylinder-Kolbenmotor) und der Pilot befanden sich in der Mitte des Rumpfes. Die Kraft des Motors wird über zwei Riemen auf die vorderen und hinteren Rotoren übertragen und diese in entgegengesetzte Richtungen drehen lassen, wodurch das gegenseitig erzeugte Rückdrehmoment ausgeglichen und der Rumpf stabil gehalten werden kann.

Kearney hat sich viele Gedanken zum Thema Kontrolle gemacht. Er kontrollierte die Steigung der beiden Rotoren (also den Neigungswinkel der Blätter relativ zur Horizontalen) über Stahlkabel und steuerte so den Gesamtauftrieb, der genau dem des modernen Hubschraubers entspricht, der später auf den Markt kam. Der Helikopter verfügt vorne und hinten über Steuerflächen, mit denen sich der Ausschlag steuern lässt. Kearney hofft, dass diese den Abwind des Rotors lenken und so die Drehung des Helikopters bewirken können.

Durch Experimente stellte Kearney fest, dass das von ihm entwickelte Steuerungssystem nicht effektiv war und keinen effektiv steuerbaren Flug ermöglichen konnte. Eine bessere Lösung konnte er damals nicht finden, sodass er diesen Entwurf bald aufgab. Dennoch ist Kearneys Versuch erinnerungswürdig. Im Jahr 2007 fertigte das französische Luft- und Raumfahrtmuseum eigens eine Nachbildung des Kearney-Hubschraubers an und stellte sie im Museum für Besucher aus.

◆Die chinesische Bambuslibelle diente als Inspiration für die Erfindung des Hubschraubers

Die chinesische Bambuslibelle und die Hubschrauberskizze des Italieners Leonardo da Vinci dienten als Inspiration für die Erfindung moderner Hubschrauber und wiesen in die richtige Denkrichtung. Sie gelten als Ausgangspunkt der Geschichte der Hubschrauberentwicklung.

Die Bambuslibelle wird auch Flugspirale und „chinesischer Kreisel“ genannt. Es ist eine einzigartige Erfindung unserer Vorfahren. Einige glauben, dass Bambuslibellen bereits 400 v. Chr. in China existierten, während eine andere, konservativere Schätzung davon ausgeht, dass sie während der Ming-Dynastie (um 1400 n. Chr.) existierten. Dieses Volksspielzeug namens Bambuslibelle wurde bis heute überliefert.

Obwohl moderne Hubschrauber millionenfach komplexer sind als Bambuslibellen, ähneln ihre Flugprinzipien denen der Bambuslibellen. Die Rotoren moderner Hubschrauber ähneln den Blättern eines Bambushubschraubers, die Rotorwelle ähnelt dem dünnen Bambusstab eines Bambushubschraubers und der Motor, der den Rotor antreibt, ähnelt unseren Händen, die fest über den Bambusstab reiben. Die Blätter der Bambuslibelle sind vorne abgerundet und hinten spitz zulaufend. Die Oberseite ist relativ gewölbt und die Unterseite relativ flach. Wenn der Luftstrom durch die obere Oberfläche des Bogens strömt, ist seine Strömungsgeschwindigkeit hoch und der Druck niedrig. Wenn der Luftstrom durch die gerade Unterseite strömt, ist seine Strömungsgeschwindigkeit gering und der Druck hoch. Dadurch entsteht zwischen Ober- und Unterseite ein Druckunterschied, der einen Auftrieb erzeugt. Wenn der Auftrieb größer ist als ihr Eigengewicht, hebt die Bambuslibelle in die Luft ab. Das Prinzip, nach dem Hubschrauberrotoren Auftrieb erzeugen, ist das gleiche wie bei Bambuslibellen.

Der Italiener Leonardo da Vinci schlug die Idee eines Hubschraubers vor und fertigte 1483 eine Skizze an.

Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte man in der Mailänder Bibliothek in Italien eine imaginäre Zeichnung eines Hubschraubers, die Leonardo da Vinci 1475 angefertigt hatte. Es handelt sich um eine riesige Spirale aus gestärktem Leinen, die wie eine riesige Schraube aussieht. Es rotiert mit der Kraft einer Feder und befördert den Körper bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit in die Luft. Der Pilot steht auf dem Fahrgestell und zieht am Drahtseil, um die Flugrichtung zu ändern. Im Westen glaubt man, dass es sich hierbei um den frühesten Entwurf eines Hubschraubers handelt.

◆Der weltweit erste Hubschrauber mit normaler Manövrierfähigkeit

Im Jahr 1936 stellte das deutsche Unternehmen Fokker, nachdem es zahlreiche Verbesserungen an seinen frühen Hubschraubern vorgenommen hatte, seinen eigenen Hubschrauber FW-61 öffentlich vor. Ein Jahr später stellte das Flugzeug mehrere Weltrekorde auf. Dieser Helikopter gilt in der Helikopterindustrie als der erste Helikopter der Welt, der einen Testflug erfolgreich absolviert hat.

Der Hubschrauber FW-61 ist ein großer horizontaler Hubschrauber mit zwei Rotoren und einem Rumpf ähnlich dem eines Starrflügelflugzeugs, jedoch ohne feste Flügel. Seine beiden Rotoren werden jeweils oben rechts und oben links von zwei Sätzen dicker Metallrahmen getragen und die beiden Rotoren sind horizontal oben auf der Halterung installiert. Das Blatt weist eine spitz zulaufende, ebene Form auf und ist über ein Klappscharnier und ein Schwenkscharnier mit der Nabe verbunden. Die automatische Neigungsvorrichtung dient zum Neigen der Rotordrehebene zur Längssteuerung, die Giersteuerung wird durch Neigen der beiden Rotoren in unterschiedliche Richtungen erreicht.

Angetrieben wird der FW-61 von einem 140 PS starken Kolbenmotor. Dies war der erste normal manövrierfähige Hubschrauber der Welt. Das Flugzeug hat eine Geschwindigkeit von 100 bis 120 Kilometern pro Stunde, eine Reichweite von 200 Kilometern und ein Startgewicht von 953 Kilogramm.

Umfassend aus „Global Low-Altitude“, Institut für Physik, Chinesische Akademie der Wissenschaften