Juan de la Ciervas erster Autogiro überschlug sich tatsächlich zweimal, und er wandte dann das Prinzip des Klingenschlagens an, ein Geniestreich. Das Flattern wird erzeugt, indem man die Klinge auf und ab bewegen lässt. Je nach Rotorkopfausführung geschieht dies auf unterschiedliche Weise:

• Durch ein Klappscharnier an der Nabe, das eine vertikale Drehung ermöglicht.
• Durch ein wippendes Scharnier bei Zwei-Blatt-Designs, bei denen beide Blätter zusammen angelenkt sind, so dass sie wippen können, wobei eines nach oben und das andere nach unten schlägt.

Der Auftrieb bleibt durch Blattschlag auf beiden Seiten gleich. Wenn sich die Blätter frei nach oben und unten bewegen können, erfährt das vorwärts laufende Blatt zwar mehr Auftrieb, aber als Folge davon beginnt es, sich nach oben zu bewegen und seinen Anstellwinkel zu verringern. Das nach hinten gerichtete Blatt erfährt das Gegenteil, weniger Auftrieb lässt das Blatt absinken und erhöht den Anstellwinkel. Die Auftriebsverteilung mit und ohne Flattern ist in dieser Abbildung von Prouty, Helicopter Performance, Stability and Control dargestellt:

Die lokale Anstellwinkelverteilung eines beispielhaften Hubschraubers, der mit 115 Knoten fliegt, sieht folgendermaßen aus:

Das nach hinten gerichtete Blatt hat eine lokale AoA von 9°, nicht sehr weit vom Strömungsabriss entfernt. Eine Erhöhung der Fluggeschwindigkeit führt an einem Punkt zu einem Strömungsabriss des sich zurückziehenden Blattes, mit einem damit verbundenen Verlust an Auftrieb und einem Anstieg des Luftwiderstands, und dann beginnt der Hubschrauber zu kippen.

Beachten Sie, dass der Rückwärtsströmungsbereich kein wirklich großes Problem bei der Auftriebserzeugung ist:

• Es liegt nahe am Diskzentrum, wo die Auftriebserzeugung ohnehin minimal ist.
• Der Auftriebsverlust wird aufgrund der erhöhten AoA reduziert
• Nicht nur der Auftrieb kehrt um, auch der Luftwiderstand ist negativ: In diesem Bereich hilft der Luftstrom tatsächlich, das Blatt anzutreiben, wodurch die erforderliche Profilleistung etwas verringert wird.

Sie haben Recht, dass das vorrückende Blatt mehr Auftrieb erzeugt als das sich zurückziehende Blatt, und Sie haben Recht, da das Flattern diesem asymmetrischen Auftrieb entgegenwirkt. Dies ist jedoch ein viel größerer Effekt, der immer dann ins Spiel kommt, wenn es einen asymmetrischen Auftrieb über den Hauptrotor gibt:

Kreiselpräzession

Kreiselpräzession ist das (sehr kontraintuitive) physikalische Phänomen, bei dem ein Drehmoment, das auf ein Objekt mit viel Drehimpuls (in diesem Fall vom Hauptrotor) ausgeübt wird, tatsächlich eine Drehung dieses Objekts um ungefähr 90 ° Grad später in dieser Drehrichtung verursacht.

Somit führt der erhöhte Auftrieb am vorrückenden Blatt tatsächlich zu einer Aufwärtsbewegung und nicht zu einem Linksrollen, wie Sie es vielleicht erwarten würden.

Das überraschte sogar Igor Sikorsky beim Flugtest von Sikorskys erstem Helikopter:

Das Konstruktionsteam war nicht mit der Tatsache vertraut, dass ein sich drehender Rotor gyroskopische Eigenschaften (Präzession) hatte, die eine Drehung um 90 Grad erfordern, bevor sie wirksam werden. Der VS-300 rollte daher nach links, als der Steuerknüppel nach vorne gedrückt wurde. Die ersten Piloten, Igor Sikorsky und Serge Gluhareff, hatten keine Ahnung, ob die Steuerprobleme durch das Hubschrauberdesign oder die Pilotentechnik verursacht wurden.

copters.com beschreibt das Phänomen ausführlicher, und Smarter Every Day hat auch ein fantastisches Video, das es erklärt.