Propellerblätter
Die Gründe für die unterschiedlichen Propellerformen sind so vielfältig wie die physikalischen Eigenschaften, die der Propeller möglichst optimal und wirkungsvoll erfüllen muss – allen voran der
Wirkungsgrad. Heutzutage ist auch der
Lärm, also die Aeroakustik, bei Propellerflugzeugen zu einem wichtigen Kriterium geworden.
Zunächst hat der Propeller ja die Aufgabe, eine bestimmte Luftmasse auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Hierzu hat der Propeller eine bestimmte (feste oder variable)
Steigung und ein bestimmtes
Profil, die wechselseitig abhängig sind insbesondere auch von seinem
Durchmesser und seiner
Blattzahl. Bei der Wahl eines Luftschraubenprofils gilt es zahlreiche, ähnliche Faktoren zu beherzigen wie beim Aufbau eines Tragflächenprofils.
Auch ist die
Festigkeit des verwendeten Materials, aus dem der Propeller gefertigt ist, entscheidend für die mögliche Dünne, Streckung und Wölbung der einzelnen Propellerblätter. Die konstruktiven Schranken, die noch zu Zeiten der starren Holzpropeller bestanden haben, sind durch die heutige Werkstofftechnik natürlich erheblich herab gesetzt.
Für die Bauform ist auch die
Motorleistung des Antriebs ausschlaggebend. Diese beeinflusst die
Drehzahl und/oder die
relative Fluggeschwindigkeit und damit die dynamische Belastung des Propellers – und letztlich die resultierenden Leistungswerte bei Verwendung eines bestimmten Propellers.
Weiterhin ist neben dem Motor im Hinblick auf
Masse und
Aerodynamik die Flugzeugzelle mitentscheidend für die Wahl des optimalen Propellers und für dessen Beschaffenheit. Hierzu zählen auch Zahl, Art und Anordnung der propellerantreibenden Motoren am betreffenden Luftfahrzeug. Propeller, Motor und Zelle stehen in direkter Abhängigkeit zueinander. Wenn man also seriös vergleichen will, kann man nicht einfach die Propeller verschiedener Flugzeuge miteinander vergleichen, sondern allenfalls unterschiedliche Propellertypen am selben (gleich motorisierten) Flugzeug-Untertyp.
Die breiten Propellerblätter z. B. von Ju 87 D/G, Fw 190 D und Ta 152 finde ich persönlich zugegebenermaßen ziemlich unästhetisch. Aber so konnte man ohne Vergrößerung des Propellerdurchmessers oder Erhöhung der Blattzahl mit leistungsgesteigerten Motorversionen mehr Luftdurchsatz erreichen. Die Fw 190 D-9 hatte z. B. einen Jumo 213 mit einer
Junkers-Verstell-Luftschraube VS 111 mit hölzernen Propellerblättern.
Normalerweise erhöht man den Propellerdurchmesser bei steigender Motorleistung, da ein höherer
Luftdurchsatz auch eine höhere Leistung erfordert bzw. anders herum ein leistungsfähiger Motor mehr Luft ‚durchquirlen’ kann. Begrenzt wird der Propellerdurchmesser auf Grund der maximalen, effektiven
Blattspitzengeschwindigkeit bei einer gegebenen Propellerdrehzahl und u. U. auch von der minimalen
Bodenfreiheit des Propellers bei Start und Landung. Diese Gründe waren sicherlich ausschlaggebend, den o. g. deutschen Flugzeugtypen breitere Propellerblätter zu verpassen. Ich nehme auch an, dass die Rohstoffknappheit dabei eine Rolle gespielt hat und daher in Deutschland auch in der Kriegsmitte noch bzw. wieder hölzerne Propeller verwendet wurden.
Wie man sieht, ist bereits die allgemeine Beschreibung der Anforderungen an einen Propeller auch ohne Formeln schon kompliziert genug... Oder doch lieber mit Formeln?!
Hier steht noch was zur Blattbreite und -streckung, Sparrowhawk. ;) Von den vielen sich gegenseitig beeinflussenden Parametern wie z. B. den Druckverhältnissen, der Temperatur, der Wirbelbildung in den unterschiedlichen Flugzuständen will ich (auch mangels eigener Ahnung) gar nicht erst anfangen. Näheres zum
Einstieg in das Thema kann man jedenfalls
hier nachlesen.
Gruß
Luftpirat
PS: Einen Vorgeschmack über die Tiefe des Themas zur harmlos klingenden Eingangsfrage gibt auch diese
Facharbeit über die Luftschraube (sog. "Rotor") einer Windkraftanlage.