Blattschlag

Beim Hubschrauber-Hauptrotor ist Lead-Lag die Vor- und Zurückbewegung jedes Blattes in der Rotationsebene, die auftritt, während das Blatt auf und ab schwingt. Während das Blatt seine Rotation durchläuft, ändern sich durch den aerodynamischen Auftrieb der Anstellwinkel und die vertikale Position. Diese Schlagbewegung verschiebt den Schwerpunkt des Blattes nach innen (zum Mast hin), wenn es ansteigt, und nach außen, wenn es abfällt. Die resultierende Schwingung in der Rotationsebene ist die Lead-Lag-Bewegung, gemessen in Grad relativ zur nominalen Blattposition.

Das Prinzip beruht hauptsächlich auf Trägheit. Wenn ein Blatt nach oben schlägt, ändert sich die Zentrifugalkraftverteilung, und die Blattmasse rückt effektiv näher an den Rotornabe heran. Beim Abschlag nach unten verlagert sich die Masse nach außen. Da der Rotor sich dreht, koppelt diese radiale Verschiebung mit der Rotationsgeschwindigkeit und erzeugt eine tangentiale Bewegung entlang der Rotorscheibe. Dies unterscheidet sich vom Schlag (Auf- und Abbewegung in einer vertikalen Ebene) und vom Verstellwinkel (Blattsteigung), obwohl alle drei Bewegungen gleichzeitig im normalen Flug auftreten.

Dämpfung und Regelung

Unkontrollierte Lead-Lag-Bewegung kann gefährliche Resonanzen anregen und dynamische Unwuchten erzeugen. Hubschrauber verwenden Lead-Lag-Dämpfer, fluid- oder reibungsgesteuerte Einrichtungen, die zwischen der Blattgurtwurzel und dem Verstellhebel angebracht sind, um Schwingungsenergie abzubauen. Elastomere Blattgurtwurzeln oder gelenkig ausgeführte Nabenkonstruktionen ermöglichen Lead-Lag-Bewegung auf kontrollierte Weise und verhindern einen starren Aufbau von Trägheitslasten. Ohne ausreichende Dämpfung nehmen Blattflattern und Mastbiegemomente schnell zu.

Lead-Lag ist am stärksten beim Schwebeflug und Langsamflug ausgeprägt, wo die aerodynamischen Lasten über die Rotorscheibe am ungleichmäßigsten verteilt sind. Manöver, die die Gesamtsteigung oder zyklische Steigung abrupt ändern, können Lead-Lag-Amplituden ansteigen lassen. Die Wartungskontrolle umfasst die Überprüfung des Flüssigkeitsstandes im Lead-Lag-Dämpfer, Anzeichen von Lecks und die Bewegungsfreiheit im Lead-Lag-Gelenk oder in der Buchse. Verschlissene oder degradierte Dämpfer ermöglichen übermäßige Blattbewegungen und beschleunigen Ermüdungsrisse an der Blattgurtwurzel und an den Befestigungspunkten des Verstellhebels.

Der Begriff spiegelt die Entstehungsgeschichte des Phänomens wider: Blätter liegen vor ihrer Sollazimut (lead) und hinter ihr (lag), während sie Vertikalpositionsänderungen durchlaufen. Das Verständnis von Lead-Lag ist wesentlich für die Diagnose von Rotorschwingungsbeschwerden, die Interpretation von Blatttrackingmessungen und die Bewertung der Strukturintegrität nach schwierigen Flügen oder harten Landungen.