Technik der Tragschrauber

Was ist überhaupt ein Tragschrauber oder Gyrocopter?

Magni M16 Tragschrauber der Flugschule Flugluft.de
Tragschrauber Magni M16 Tandem Trainer
Der Tragschrauber (auch Autogiro, Gyrokopter oder Gyrocopter genannt) wird oft als Hybrid zwischen Hubschrauber (bzw. Helicopter) und Flächenflugzeug beschrieben. Der Tragschrauber ähnelt in seiner Funktionsweise einem Hubschrauber. Er hat wie der Hubschrauber einen Rotor. Im Vergleich zum Helikopter ist der Rotor aber beim Tragschrauber nicht mit dem Motor verbunden. Der Rotor wird an einem Mast befestigt. Ein Schlaggelenk, das eine Winkeländerung des Rotorblattes zulässt, wenn es gegen den Wind läuft, ist zentrales Merkmal eines Autogiro. Das bedeutet: Der Rotor des Tragschraubers ist nicht angetrieben! Der Tragschrauber hat einen Motor mit einem aufgeschraubten Propeller, der ihn, ähnlich wie beim Flächenflugzeug, nach vorne "schiebt". Durch den Fahrtwind wird der Rotor in Drehung versetzt. Dieses Prinzip nenn man Autorotation.
Aus dieser Tatsacher heraus ergibt sich ein unglaublicher Vorteil des Tragschraubers: Wenn der Motor ausfällt bleibt ein Tragschrauber weiterhin normal steuerbar - er kann dann ohne Probleme gefahrlos landen!

Wozu kann man einen Tragschrauber nutzen?

Tragschrauber Bensen B-8
Tragschrauber Bensen B-8

Tragschrauber sind interessant für Anwendungen, bei denen geringe Geschwindigkeiten erwünscht, aber Senkrechtstart und -landung nicht notwendig sind. Vorteile sind dabei die Überziehsicherheit (d.h. ein Strömungsabriss ist nicht möglich), die geringen Bau-, Wartungs- und Betriebsmittelkosten, das geringe Gewicht und der geringe Platzbedarf sowie die relativ einfache Erlernbarkeit.

Eines darf man natürlich icht vergessen: Es macht unglaublichen Spass einen Tragschrauber zu fliegen. Und dies ist der Grund, warum Tragschrauber derzeit ein wenig boomen.

Die Hauptkomponenten eines Tragschraubers:

Propeller und Motor Magni M16 Tragschrauber
Propeller und Motor Magni M16 Tandem Trainer
  • Rotor & Rotorkopf
  • Motor & Propeller
  • Zelle und Sitze
  • Heck mit Leitwerk
  • Hauptfahrwerk
  • Bugrad
  • Instrumententafel
  • Mast und Sporn

Warum dreht sich der Rotor beim Gyrocopter?

Rotorkopf Magni M16 Tragschrauber
Rotorkopf Magni M16 Tandem Trainer

Es ist nicht der Motor der den Rotor eines dreht. Also was dreht dann bitte den Rotor eines Tragschraubers?
Es gibt mehrere Möglichkeiten den Rotor anzutreiben:

  • von Hand
  • durch einenn Startmechanismus - Prärotator genannt (engl.: prerotator)
  • durch durchströmende Luft von unten durch die drehende Rotorfläche (Autorotation)

Die meisten Gyrocopter haben einen Mechanismus um die sogenannte Vorrotation durchzuführen. Dies ist eine technische Möglichkeit Kraft des Motors zeitweise auf den Antriebsmechanismus des Rotors zu übertragen. Dieser Mechanismus ist in der Lage eine bestimmte Drehzahl des Rotors für den Startvorgang (in der Regel ca. 200-230 Umdrehungen pro Minute) zu erreichen. Dieser Mechanismus wird kurz vor dem Start ausgekuppelt, bzw. deaktiviert.

Autorotation & Autogyro

Magni M24 der Tragschrauber Flugschule Flugluft.de
Moderner Tragschrauber Magni M24 vom Flugluft-Team

Ein Tragschrauber oder Autogyro, Gyrokopter oder Gyrocopter genannt, ist ein Drehflügler und ähnelt in seiner Funktionsweise einem Hubschrauber. Jedoch wird hier der Rotor nicht durch ein Triebwerk, sondern durch den Fahrtwind in Drehung versetzt (Autorotation).

Das Funktionsprinzip des Tragschraubers erschließt sich auch aus der Bezeichnung Autogyro, welche sich aus den griechischen Wörten autos = selbst und gyros = Drehung zusammensetzt und soviel wie selbstdrehend bedeutet.

Den Flugzustand eines Drehflüglers, bei dem sich die Drehbewegung des Rotorsystems von selbst nur durch die anströmende Luft erhält, nennt man Autorotation.

Startvorgang eines Tragschraubers:

Startvorgang Magni M16 Tragschrauber
Startvorgang Magni M16 Tandem Trainer (zwischen Schritt 6 und 7)
  1. Die Vorrotation wird durchgeführt bis zu einer Rotordrehzahl von 210 Umdrehungen pro Minute
  2. Durch den Steuerknüppel, der über die Steuerstangen mit dem Rotorkopf verbunden ist, wird der drehende Rotor nach hinten geneigt. Die drehende Rotorfläche bildet dabei einen Winkel zur Startbahn von ca. 50°.
  3. Der Vorrotationmechanismus wird vor dem Start ausgekuppelt, bzw. deaktiviert.
  4. Behutsam wird nun die Drehzahl des Motors auf annäherd volle Leistung gebracht.
  5. Der Tragschrauber fängt an sich vorwärts zu bewegen. Durch die Vorwärtsbewegung des Gyrocopters bildet sich ein Luftzug von unten durch die drehende Rotorfläche hindurch und die Drehzahl erhöt sich. Bei ca. 340 bis 380 Rotorumdrehungen pro Minute (abhängig von Typ und Gewicht des Tragschraubers) fängt der Tragschrauber an den Boden zu verlassen.
  6. Bei einer Geschwindigkeit von ca. 45-70 km/h wird der Tragschrauber leicht. Als erstes hebt das Bugrad ab. Dies wird durch leichtes Nachdrücken des Steuerknüppels nach vorne kurz über der Bahn gehalten. Wenigen Sekunden später löst sich das Haupfahrwerk vom Boden und der Tragschrauber fliegt.
  7. In Bodennähe wird nun eine Geschwindigkeit von ca. 100 km/h erflogen. Ist diese erreicht kann durch sanftest Ziehen (mit Trimmung) des Steuerknüppels der Tragschrauber langsam in den Steigflug über gegangen werden.

zwei Grundlegende Missverständnisse über Gyrocopter:

Magni M24 Tragschrauber
Magni M24 Orion VIP

Dies wollen wir nun für dich aufklären:

Bei Motorausfall stürzt ein Tragschrauber ab:

Pitcairn Autogiro
Pitcairn Autogiro

Nein! Dies passiert definitiv nicht. Der Rotor ist komplett unabhängig vom Motor. Der Motorausfall sorgt allerdings dafür, dass wir keinen Wind mehr durch Vorwärtsbewegung erzeugen können. Das Resultat ist, dass wir keine Höhe mehr aufbauen und halten können. Wir fliegen dann eine kontrollierte Landung. (Dieses Verfahren lernt übrigens jeder Flugschüler in der Ausbildung) Ein Tragschrauber bleibt bei Motorausfall vollständig steuerbar.

Ohne Vorwärtsbewegung fällt der Tragschrauber vom Himmel:

McCulloch J-2, mit kleinen Zusatz-Tragflächen
McCulloch J-2, mit kleinen Zusatz-Tragflächen

Nein! Dies passiert auch nicht! Der Gyrocopter muss nicht vorwärtsfliegen um Wind durch den Rotor balsen zu lassen. Der Tragschrauber kann auch den Wind aus der Abwärtsbewegung nutzen. Diesen Vorgang nenn man auch senkrechte Autorotation.

Tragschrauber haben gegenüber dem Flächenflugzeug viele Vorteile:

Magni M16 Tragschrauber
Cockpit Magni M16 Tandem Trainer
  • kein Überziehen möglich
  • kein Trudeln
  • geringe Startstrecken (10 ... 80 Meter)
  • praktisch keine Landestrecke erforderlich (0-15 Meter)
  • extremer Langsamflug möglich (30 km/h)
  • auch bei Starkwind & Turbulenzen komfortables fliegen mit größtmöglicher Sicherheit möglich
  • großes Geschwindigkeitsspektrum
  • problemlose Landung auch nach Motorausfall

Ein Tragschrauber ist aus dieses Gründen einers der sichersten Fluggeräte, die es gibt!

Geschichte der Tragschrauber

Als Erfinder des Tragschraubers gilt der Spanier Juan de la Cierva im Jahre 1923.

Cierva-Tragschrauber, 1930
Cierva-Tragschrauber, 1930

Erfunden wurde der Tragschrauber von dem Spanier Juan de la Cierva, der sein Fluggerät Autogiro nannte. Nachdem ein von ihm entwickelter Bomber abgestürzt war, der in einen überzogenen Flugzustand geriet, entwickelte er ein Fluggerät, bei dem das nicht auftreten kann. 1920 begann er mit „rotierenden Flügeln“, wie er sie nannte, zu experimentieren. Das Resultat war der erste erfolgreiche Flug eines Autogiro, des C4, am 9. Januar 1923 in Getafe, Spanien. Es folgten 1925 der C.6 und 1928 der C.8, wobei dem Entwickler wesentliche Lösungen zur Stabilisierung des Rotors eines Drehflüglers gelangen, die später auch bei Hubschraubern genutzt wurden, so z. B. die Schlaggelenke.

Ende der 1920er Jahre gab es einen Autogiro-Boom. Harold Pitcairn und sein Kollege Walter Kellett gründeten nach Lizenzierung durch de la Cierva in den USA eine Firma zur Herstellung von Tragschraubern. Sie belieferten das US Post Office mit ihren Produkten. Mit der Rezession brach dieses Geschäft jedoch ein.

Focke-Achgelis Fa 330
Focke-Achgelis Fa 330

In dieser Zeit wurden Tragschrauber auch in Großbritannien (besonders Cierva in enger Kooperation mit Avro), Deutschland (insbesondere Focke-Wulf), der Sowjetunion (ZAGI) und Frankreich (SNCASO) entwickelt.

Avro 620 von 1932
Avro 620 von 1932

Nach de la Ciervas Tod 1936 konnten andere auf seine Erfolge aufbauen und die Entwicklung des Hubschraubers vorantreiben. In Frankreich wurde der Gyroplane-Laboratoire von Louis Bréguet und René Dorand weiter entwickelt, so dass man 1937 bei Probeflügen, die von dem Ingenieur und Piloten Claysse überwacht wurden, neue Weltrekorde aufstellen konnte.

 

Quelle: http://de.wikipedia.org

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