Gewichte am Propeller: Warum sie wichtig sind

Hallo liebe Freunde der AN-2,

wir sind zurück aus dem Urlaub und begrüßen euch heute mit einer kleinen Impression aus 2013, aufgenommen in Itzehoe (ICAO: EDHF).

Der eine oder andere hat sich bereits gefragt, was das für seltsame Komponenten sind, welche an der Wurzel unserer Propellerblätter montiert sind. Sie sehen aus wie Nocken, aber welche Funktion haben sie? Nun, hier bringen wir gern ein bisschen Licht in die Sache.

Diese „Nocken“ sind Fliehgewichte, welche in einer exakt vergebenen Position und Ausrichtung an der Propellerwurzel montiert werden. Diese Gewichte haben die die Aufgabe, den Verstellmechanismus der Luftschraube zu unterstützen und übernehmen die Aufgabe, den Propeller durch reine Fliehkraft im Falle eines Versagens der Propellerverstellung in die größte Steigung zu bringen.

Hinter dieser „Fail-Safe“-Logik steckt folgender Gedanke: Versagt die Propellerverstellung im Reiseflug, muss gewährleistet sein, dass das Flugzeug noch sicher zu fliegen ist. Dafür ist es wichtig, dass zum einen so wenig aerodynamischer Widerstand ins Flugzeug gebracht wird wie möglich und zum anderen eine Überdrehzahl des Triebwerkes im Falle eines Versagens verhindert wird.

Fällt nun die hydraulische Verstellung z.B. durch Ölverlust aus, ziehen die Fliehgewichte die Propellerblätter in die größte, mechanisch mögliche, Stellung. Dadurch sinkt zum einen automatisch die Triebwerksdrehzahl und zum anderen wird der aerodynamische Widerstand der Propellerblätter gesenkt.

Warum werden die Propellerblätter der AN-2 denn nicht in die kleinste Stellung zurückgeführt um eventuell langsamer zu fliegen und immer genug Drehzahl für ein Steigflug oder Durchstartmanöver zu haben? Nun, der Hintergedanke ist hier, dass die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls im Reiseflug höher liegt als in bodennahen Flugmanövern. Im Reiseflug bewegt sich das Flugzeug schnell durch die Luft. Würden die Propellerblätter im Defektfall nun in die Stellung mit geringsten Anstellwinkel zurückfahren, würden durch die hohe Anströmgeschwindigkeit sowohl Propeller- als auch die Triebwerksdrehzahl in schwindelerregende Regionen hochschießen. Das kann bei der Größe der bewegten Massen im schlimmsten Fall dazu führen, dass sich der Propeller komplett in alle Einzelteile zerlegt oder das Triebwerk mechanisch zerstört wird, da dann z.B. die maximal zulässigen Kolbengeschwindigkeiten um ein Vielfaches überschritten werden. Es kann zu Pleuelabrissen kommen und der Lebensweg von Kolben und Triebwerk trennt sich auf unschöne Art.

Zum anderen wird, wie bereits beschrieben, der aerodynamische Widerstand massiv erhöht. Gepaart mit dem oben genannten Propeller Overspeed sind das zwei ernsthaft kritische Gründe, den Propeller in die größtmögliche Steigung zu bringen und in Kauf zu nehmen, dass ich dem Triebwerk für den Weiterflug zum nächsten Flugplatz mehr Leistung und damit eine höhere Belastung zumute, welche aber erheblich besser zu kontrollieren ist als eine ungewollte Überdrehzahl und den hohen Luftwiderstand. Der Wermutstropfen dieser Konfiguration: Ein weiteres, sehr flaches Steigen ist bestenfalls (falls Überhaupt) nur mit sehr hoher Triebwerksbelastung zu realisieren und ein Durchstartmanöver ist mit dieser Propellereinstellung kaum machbar bis unmöglich.

Doch wie so oft im Leben: Keine Regel ohne Ausnahmen! Oben beschriebene Lösung hängt stark vom Einsatzgebiet des Propellers und des Flugzeuges ab. Bei kleinen Sportflugzeugen wird die „Fail-Safe“ Propellerdrehzahl zumeist in die Richtung mit hoher Drehzahl zurückgestellt, sollte die Verstellung ausfallen. Hier wird sichergestellt, dass das verhältnismäßig „kleine“ Triebwerk durchaus noch in der Lage sein muss das Flugzeug steigen zu lassen oder ein Durchstartmanöver zu ermöglichen. Bei einem Flugzeug der Leistungs- und Gewichtsklasse der AN-2 wird der untypische und ehr für mehrmotorige Flugzeuge Weg beschritten, die Drehzahl nach unten zu bringen und den aerodynamischen Widerstand zu verringern. Dies wird im Fachjargon auch „Feathering“ genannt“. 

Wer mehr über das Thema erfahren möchte, dem sei ein lesenswerter Artikel zum Thema „Prop Failure“ von Peter Klant empfohlen, welcher im Januar 2015 im Magazin „Pilot und Flugzeug“ erschien.

Eure AN-2 Crew.