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Der Tragschrauber

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Tragschrauberhistorie

Geschichte des Autogiro (Hier der Cierva 30 Rota und der U-Boot-Tragschrauber Focke Argelis Fa 330 Bachstelze)

Ein Tragschrauber, auch Gyrocopter genannt (von griechisch gyros = Drehung), ist ein Fluggerät mit waagerechtem Rotor für den Auftrieb und einem senkrechten Propeller für den Vortrieb. Fliegerisch ist er eine Mischung zwischen Flugzeug und Hubschrauber.

Sogenannte Autogyros sind die Vorgänger des Hubschraubers und wurden zwischen den Weltkriegen konzipiert.
Der Spanier Juan de la Cierva konstruierte als Erster im Jahr 1923, am 9. Januar in Getafe einen "Autogiro".

II. Weltkrieg:
In Deutschland wurde der Tragschrauber motorlos an einem Seil von
U-Booten geschleppt (Focke-Achgelis Fa330 "Bachstelze"), um einen verbesserten Ausblick zu schaffen.

In England wurde die britische Version des Tragschraubers, einer
Cierva C 30 "Rota" in einer Flugstaffel zur Kalibrierung der Radarüberwachung eingesetzt.

In Japan diente der Tragschrauber Ka-1 zur Artilleriebeobachtung, zudem plante man den Einsatz auf Frachtschiffen zur U-Boot-Abwehr.

In der Sowjetunion nutzte man eine Staffel Gyrocopter ZAGI A-7 am Anfang des Krieges zu Aufklärungszwecken und zum Abwurf von Flugblättern.


Gegenüber den Flächenflugzeugen hat er folgende Vorteile:

- kein Überziehen möglich
- kein Trudeln möglich
- minimale Startstrecken (0 - 200 m, je nach Beladungsgewicht und Gegenwind)
- praktisch keine Landestrecke erforderlich
- extremer Langsamflug möglich, bei Gegenwind sogar Rückwärtsflug über Grund
- Sie spüren keine Boen und Turbulenzen und erleben ein ruhiges Fliegen.
- Ausgesprochen sicheres Fluggerät!

Zum Steigen bewegt man den Tragschrauber über die Erhöhung des Motorschubes, woraus über eine erhöhte Geschwindigkeit ein erhöhter Auftrieb durch erhöhte Rotordrehzahl resultiert. Weniger Schub bedeutet weniger Geschwindigkeit und damit weniger Rotordrehzahl, was in ein Sinken mündet.
Reicht die Rotordrehzahl nicht mehr aus, die Flughöhe zu halten, so geht der Gyrocopter zwar in einen Sinkflug über, doch dabei steigt der Anstellwinkel der Rotorblätter wieder an, so das der Rotor wieder beschleunigt wird. Das heißt, das der Tragschrauber niemals überzogen werden kann, sich seine Fahrt selber holt und auch bei Motorausfall in einem Verhältnis von 1/4 (1 m Sinken und 4 m Vorwärtsflug) langsam zu Boden gleitet. Dort landet er sauber auf geringstem Raum.
Daher gilt er auch als "Rettungsgerät" an sich.

Der Gyrocopter MT 03 bei Gyronautix in Saarmund südwestlich von Berlin

Technik

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Autorotation

Antreibende und bremsende Bereiche des Rotors bei senkrechter Autorotation:

Der Rotorblattwurzelbereich:

Die Umfangsgeschwindigkeiten in diesem Bereich ist so gering, dass sich keine Strömung aufbauen kann. Die entstehende Luftkraft ist als geringfügiger Widerstand anzusehen.

Der angeströmte Innenbereich des Rotors:

In diesem Bereich ist die angeströmende Geschwindigkeit und der Anströmwinkel in einem solchen Verhältnis, dass die Strömung am Rotorprofil anliegt. Die Luftkraftresultierende ergibt Auftrieb und Vortrieb (Beschleunigung des Rotors) in diesem Blattsegment.

Der Rotoraußenbereich:

Hier ist die Umfangsgeschwindigkeit so hoch, dass der effektive Anstellwinkel sehr gering ist ind die Luftkraftresultierende nach hinten geneigt ist. Dementsprechend entsteht hier Auftrieb, aber auch so viel Widerstand, das eine bremsende Wirkung zu verzeichnen ist.

Autorotation in Vorwärtsfahrt:

Betrachtung des stationären Horizontalfluges.

Wichtig ist dabei, dass der Rotor stets von unten angeströmt werden muss. Das wird durch eine positive Anstellung der gesamten Rotorebene gegen die Flugrichtung erreicht. Da dieser Zustand unbedingt immer eingehalten werden muss, darf man einen Tragschrauber niemals so stark andrücken, dass man in den 0-G-Bereich gerät. Er muss immer mit einer positiven Belastung geflogen werden. Diese korrespondiert mit einer positiven Anstellung der Rotorebene und führt dann auch stets zu einer genügenden Rotordrehzahl.

Im Reiseflug erzeugt das rücklaufende Blatt eine größere antreibende Kraft als das Vorlaufende.
Dies ist bedingt durch den größeren Anstellwinkel bzw. der veränderten "effektiven Anströmrichtung" über einen größeren Bereich, als am vorlaufenden Blatt. Im Vorwärtsflug führt dies zu asymmetrischen Auftriebsverhältnissen am drehenden Rotor.
In Fahrt wird das voreilende Blatt bis maximal um die doppelte Fluggeschwindigkeit schneller angeströmt, als das rückeilende Blatt.
Der dadurch hervorgerufene Unterschied im Auftrieb wäre ohne Gegenmaßnahmen enorm.
Beim linksdrehenden Rotor würde das Gerät um die Längsachse nach links wegdrehen und sich durch die Präzession (Kreiseleffekt) aufbäumen.

Die Lösung dieses Mißstandes liegt in einem Schlaggelenk:
Der gesamte Rotor kann über ein Gelenk im Rotorkopf um einige Grad frei schwenken, dabei weicht das voreilende Blatt nach oben aus. Durch die Bewegung nach oben entsteht ein geringerer Anstellwinkel und hierdurch bedingt ein geringerer Auftrieb, oder richtiger: kein überhöhter Auftrieb!
Genau in die andere Richtung reagiert das rücklaufende Blatt, da es nach unten ausschlägt und dadurch einen höheren Anstellwinkel realisiert.
Diese Ausweichmöglichkeit (Schlagwinkel) ist begrenzt. Wenn der Rotor so stark "schlägt", dass die Anschläge erreicht werden, geht die Schlagbewegung direkt in die Steuermechanik ein und sind am Steuerknüppel massiv spürbar. Man spricht vom "blade flapping". Das passiert jedoch nur dann, wenn durch zu geringe Rotordrehzahl, z.B. beim Startlauf, die Fliehkräfte nicht ausreichen, diese Bewegung zu begrenzen oder bei hoher Vorwärtsgeschwindigkeit bei gleichzeitig stark angestellter Rotorfläche.
Im Flug wird das "blade flapping" nicht auftreten, wenn nicht bereits schwerwiegende Fehler gemacht wurden. Es handelt sich um ein Problem, das beim Rollen auftauchen kann und zwar entweder durch nicht angepasster Rollgeschwindigkeit oder zu starken Wind bei zu geringer Rotordrehzahl.
Um dem Entgegenzuwirken neigt man die Rotorebene gegen den Wind und verlangsamt gegebenenfalls seine Rollgeschwindigkeit.
Durch Böen / starkem Wind kann nach der Landung am ausdrehenden Rotorblatt ebenfalls "blade flapping" ausgelöst werden.
Daher sollte vor dem Weiterrollen der Rotor mittels der Rotorbremse bis zum Stillstand abgebremst werden.

Abbildung: Flughafen Schönefeld 2006 -

Fliegbare Geschwindigkeiten

Die meisten UL-Gyrocopter fliegen mit einer Rotorkreisbelastung von etwa 6-8 kg/qm und mit ähnlichen Geschwindigkeitsspektren, dennoch sind alle hier genannten Zahlen grobe Orientierungswerte.
Eine Mindestfahrt im Sinne einer "stall speed" kennt der Tragschrauber nicht. Fliegt man zunehmend langsamer, nimmt jedoch die Sinkgeschwindigkeit stark zu, das heißt, es wird immer mehr "Gas" nötig, um die Höhe zu halten.
Je nach Motorisierung liegt die Mindestfahrt für einen stationären Flug unter Vollgas bei 30-40 km/h.
Fliegt man noch langsamer, geht man in den Sinkflug über.
Ab ca. 60 km/h fliegt der Gyro bereits gut stationär und hat in etwa das
steilste Steigen mit 80-90 km/h (MT 03) und 100 - 110 km/h (MTOsport).

100-130 km/h sind eine ökonomische Reisegeschwindigkeit.
Die Höchstgeschwindigkeit im Horizontalflug liegt bei 165 km/h.
(Beim MTOsport nochmals 20 km/h höher!)
Der Gyrocopter kann also nicht nur langsam, sondern auch schnell fliegen!

Langsamflugeigenschaften im Zusammenhang mit Sicherheit:

Der Tragschrauber kennt zwar keinen Strömungsabriss durch zu hohen Anstellwinkel der Rotorebene, dennoch ist genügende Fahrt eine wichtige Reserve. Fliegt man zu langsam, verliert man massiv an Höhe, bis man wieder eine Landegeschwindigkeit erreicht hat, die ein ordentliches Abfangen ermöglicht
(normalerweise mindestens 100-110 km/h im Landeanflug, und etwa etwa 60 km/h im Abfangbogen, doch zuletzt vor dem Aufsetzen nur noch 0-30 km/h).
Darüber hinaus hat der Gyrocopter im Langsamflug eine zwar sichere, aber etwas geringere Rotordrehzahl.

Eindeutig ist zu konstertieren, dass bei guter Pilotenausbildung der Gyrocopter ein ausgesprochen sicheres Fluggerät darstellt, mit welchem man zudem selbst bei starkem Wind, bei Turbulenzen und Böen ruhig und gemütlich das "Abenteuer Fliegen" geniesen kann.

Abbildung: Cockpit eines MT03 -

Technische Daten und Infos

Name: MTOsport
Preis: 61149 € inkl. MWSt.
Beschreibung: Doppelsitziger Tragschrauber mit Doppelsteuer
Rotordurchmesser: 8,40 m
Dimension (L x B x H): 5,10 m x 1,90 m (1,60 m) x 2,70 m
Sitze: 2 in Tandemanordnung
Leergewicht: etwa 260 kg
Abfluggewicht: 450 kg
Instrumentierung: Fahrt - und Höhenmesser
Motor - und Rotordrehzahl
Öl- und Zylinderkopftemperatur
Öldruck
Kompass
Betriebsstundenzähler
GPS - Plotter (AVMap IV)
Fliser-Funkgerät ATR 500
Transponder TRT 800
Motor (Hersteller / Typ): Rotax 912 ULS (100 PS) mit Vergaservorwärmung
Luftschraube: HTC 3B CW 172,5
VNE: Max. zulässige Geschwindigkeit 185 km/h
V/Reise: 110-140 km/h
V/min (Minimalgeschwindigkeit): 30 km/h
Steigrate: 4 m/s
Startrollstrecke: 10 bis 70 m
Landerollstrecke: 0 bis 15 m
Tankinhalt: 2 x 34 Liter
Reichweite: ca. 400 km - 500 km
Extras: Landebeleuchtung LED-Technik
Positionsbeleuchtung (LED-Technik) und Strobs
Kleidungbeheizungsanschlüsse Gerbing Dual 12 V vorne und hinten
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Lufthutzen inkl. zweitem Wasserkühler
Voltmeter