Der Autogyro

Geschichte des Tragschraubers

cenni3.png

Am 9 Januar 1923 hat der erste Flug eines Tragschraubers stattgefunden.
Das Flugerät war von Juan de la Cierva konstruiert worden und machte erstmalig einen Vorwärtsflug durch das Anwenden von Rotoren möglich.
Bis zu diesem Zeitpunkt waren die Konstrukteure von Rotorflugzeugen mit dem Problem des unkontrollierbaren Rollens der Fluggeräte um die Längsachse beim Vorwärtsflug konfrontiert.
Dieses Rollmoment wurde durch die Luftströmung am Rotor verursacht.
Die Luftströmung verursachte hierbei am vorlaufenden Blatt einen höheren Auftrieb als am rücklaufenden Blatt.
Das erfolgreiche Konzept von Cierva C4 bestand aus dem beweglichen Rotorkopf bei dem die Rotorblätter frei schwingen konnten.
Diese Lösung erlaubte dem vorlaufendem Blatt aufwärts zu schwingen und dadurch den effektiven Anstellwinkel zu verringern was natürlich auch den Auftrieb verringert.
Gleichzeitig erlaubte es dem rückläufigen Blatt abwärts zu schwingen und dadurch den effektiven Anstellwinkel zu vergrößern was einen höheren Auftrieb bedeutet.
Ein Tragschrauber ist definiert als ein Fluggerät das Auftrieb durch einen sich frei drehenden Rotor erzielt.

Was ist ein Tragschrauber.

cenni1.png

Ein Tragschrauber ist ein Fluggerät das den zum Fliegen notwendigen Auftrieb von einem sich drehenden Flügel (Rotor) erhält.
Dieser Rotor ist während dem Flug nicht angetrieben und der Flug ist nur durch einen zweiten von einem Triebwerk angetriebenen herkömmlichen (im Falle des Magni-Gyros) Druckpropeller möglich.
Dieser Propeller erzeugt beim Magni Konzept Schub in Richtung Längsachse des Tragschraubers.
Tragschrauber und Hubschrauber sind sehr interessante Fluggeräte und sind im Vergleich zu Flächenflugzeugen zu sehr unterschiedlichen Flugmanövern fähig.
Beide Fluggeräte,der Hubschrauber und der Tragschrauber erhalten ihren zum fliegen notwendigen Auftrieb von einem sich drehenden Rotor.
Diese äußerliche Gemeinsamkeit von Hubschrauber und Tragschrauber macht es für viele Menschen schwierig den Unterschied der Flugeigenschaften und Funktionsweise der beiden Fluggeräte zu verstehen.
Unterstützt durch die Tatsache, dass im Vergleich zu Hubschraubern doch sehr wenige Tragschrauber fliegen.
Obwohl äußerlich durch den Rotor sehr ähnlich wirkend ist es erstaunlich wie groß der Unterschied zwischen Tragschrauberrotor und Hubschrauberrotor ist.
Dies betrifft die aerodynamischen Kräfte, Belastungen. Anstellwinkel, Rotorbewegung bis hin zu sich umkehrenden Bedingungen.

Wie fliegt ein Tragschrauber

autogiro.png

Beim Tragschrauber gibt es keinen angetriebenen Rotor während des Fluges,dies ist auch dadurch festzustellen, dass es keinerlei Vorrichtungen zum kompensieren des Rotordrehmomentes (wie z.b. Heckrotor) gibt. Der Auftrieb findet ausschließlich durch Autorotation statt indem die Luftströmung von unten nach oben durch den Rotor strömt und ihn hierdurch antreibt.
Dies wird durch die bewegliche Aufhängung des Rotorkopfes und somit der Rotorebene um die Querachse ermöglicht.
Beim Magnikonzept beträgt diese Bewegung um die Querachse 0 Grad (also horizontal) bis 18 Grad nach hinten.
Dies erlaubt dem Tragschrauber sich immer sicher in dem zugelassenen Flugbereich zu bewegen.
Die Bewegung des Rotorkopfes um die Querachse wird hierbei durch den Steuerknüppel vom Piloten beeinflusst.
Um Kurvenflüge auszuführen kann der Rotorkopf mit Hilfe des Steuerknüppels auch um die Längsachse bewegt werden.
Durch den fehlenden Antrieb des Rotors im Gegensatz zum Hubschrauber kann der Tragschrauber nicht auf der Stelle schweben.

cenni4.png

Wenn sich also die Vorwärtsgeschwindigkeit beim Tragschrauber verringert, verringert sich auch der Durchfluss der Luftströmung durch den Rotor was die Rotordrehzahl und natürlich auch den Auftrieb verringert. Wenn die Rotordrehzahl unter eine bestimmte Drehzahl sinkt beginnt der Tragschrauber zu sinken und hält dadurch eine minimum Drehzahl aufrecht, diese Drehzahl, also auch das Sinken ist abhängig von der Luftdichte, dem Tragschraubergewicht und der Vorwärtsfahrt, die Sinkgeschwindigkeit beträgt hierbei zwischen 2m/s mit Vorwärtsfahrt und 10m/s im vertikalen Sinkflug ohne Vorwärtsfahrt. Der Rotor behält immer seine minimum Drehzahl, die ihm durch die konstruktion der Rotorblätter vorgegeben ist, entweder durch den von schräg vorne durchströmenden Luftstrom oder durch den vertical von unten durchströmenden Luftstrom aufrecht.

cenni5.png

Hierbei behält der Pilot immer die volle Steuerbarkeit und Kontrolle über den Tragschrauber, selbst beim vertikalen sinken ohne Vorwärtsfahrt, muss er hierbei lediglich vor dem Aufsetzen am Boden den vertikalen Sinkflug stoppen und in Vorwärtsflug umsetzen um die hierbei entstehende kinetische Energie des Rotors beim Abfangen zur Landung zu benutzen. Hieraus geht bereits hervor, dass der Tragschrauber, obwohl er keinen Strömungsabriss kennt, wie das beim Flächenflugzeug der Fall ist, jedoch auch keinen stationären Schwebeflug durchführen kann, wie dies beim Hubschrauber der Fall ist.
Innerhalb des zulässigen Flugbereichs des Tragschraubers wird sich die Rotordrehzahl abhängig von Dichtehöhe, Gewicht und Flugmanöver automatisch stabilisieren was das Fliegen sehr einfach macht.
Wenn wir einen bestimmten Typ von Tragschrauber betrachten,in diesem Fall Magni-Gyro, so besteht der einzige Antrieb den der Rotor erhält darin dass er am Boden vor dem Startlauf durch den Prerotator auf eine bestimmte Minimumdrehzahl gebracht wird.

cenni7.png

Der Prerotator (auch vordrehen des Rotors genannt) wird dann, nachdem diese minimum Drehzahl erreicht ist, und bevor der Startlauf begonnen wird, ausgekuppelt und dann während dem gesamten Flug und der Landung nicht mehr benötigt.
Man kann sagen, dass Tragschrauber, obwohl sie in der Lage sind auf engstem Raum zu manövrieren, jedoch im Gegensatz zum Hubschrauber nicht in der Lage sind, vertikal zu starten oder zu landen. Die benötigte Startrollstrecke des Magni-Gyro beträgt zwischen 40-80 m und die benötigte Landestrecke beträgt 2-5m.