Wer sich fragt warum man im Hochgebirge nicht "einfach mit Hubschrauber" retten kann, eine Kameradrohne aber augenscheinlich kein Problem mit der Höhe hat - ich hab mich das auch gefragt und mal etwas recherchiert und aufgedröselt für Interessierte:
Das grundlegende Problem: Dünne Luft
Die dünnere Luft in der Höhe reduziert den Auftrieb prinzipiell erstmal gleichermaßen für Drohne und Hubschrauber.
Kompensieren kann man das durch höhere Antriebsleistung / höhere Drehzahl der Rotoren.
Die transsonische Grenze
Das ganze findet aber eine harte Grenze ab dort, wo die Blattspitzen des Rotors Schallgeschwindigkeit erreichen würden.
Der "transsonische Widerstand" lässt die nötige Leistung für höhere Drehzahlen sprunghaft ansteigen und der erzeugte Auftrieb sinkt sogar wieder durch Strömungsabriss.
Dieser Punkt ist bei größerem Rotordurchmesser natürlich durch den "Hebel" bei erheblich geringerer Drehzahl erreicht.
Die Mathematik dahinter
Die Geschwindigkeit an der Blattspitze steigt natürlich linear mit Rotordurchmesser:
n := Drehzahl in U/min
Wenn wir dann Mach 1 einsetzen und umstellen:
Warum Drohnen es trotzdem schaffen
Die kleine Kameradrohne kann das einfach mit absurden Propellerdrehzahlen (unter Inkaufnahme sehr hohen Stromverbrauchs) weiter kompensieren. Der Helikopter kann das nicht.
In der Praxis liegt die Grenze ca. 4000 - 6000 m ü. N.N. je nach Wetter und Bautyp des Helikopters.
Einzelne Rekorde bis 7000 m.
Warum nicht einfach kleinere Rotoren?
Sollten wir also einfach Hubschrauber mit kleineren Rotoren für die Höhenrettung bauen?
Leider klappt das nicht. Der Schub T eines Rotors ist in Näherung:
:= Rotorfläche
(Achtung: hier steckt der Durchmesser wiederum quadratisch drin)
v := Strahlgeschwindigkeit durch die Scheibe
(die genaue Herleitung sparen wir uns hier mal, die Drehzahl steckt aber quadratisch drin)
Das quadratische Problem
Wir haben also quadratisch besseren Auftrieb mit steigendem Rotordurchmesser bei konstantem v.
Wenn wir also einen fixen nötigen Auftrieb haben können wir NICHT einfach einen Rotor mit A durch zwei Rotoren mit A/2 ersetzen sondern brauchen mehr...
Fazit
→ Ein Helikopter bräuchte etliche kleinere Rotoren um einen großen zu ersetzen, das Ergebnis wäre ein ziemliches Monstrum.
Die physikalischen Gesetze sind hier eindeutig: Große Rotoren sind effizienter für schwere Lasten, können aber aufgrund der transsonischen Grenze in großer Höhe nicht mehr schnell genug drehen. Kleine Rotoren können zwar schneller drehen, brauchen aber aufgrund der quadratischen Beziehung zwischen Durchmesser und Auftrieb unpraktikabel viele Einheiten.
Deshalb funktionieren leichte Kameradrohnen in extremen Höhen, während Rettungshubschrauber an ihre physikalischen Grenzen stoßen.
