Warum dreht sich der Rotor des Gyrocopter?
Diese Frage ist wohl eine der elementarsten Fragen, sobald man sich etwas näher mit dem Thema Gyrocopter beschäftigt – der Rotor hält uns sicher in der Luft.
Schauen wir zunächst mal kurz zum Vergleich in Richtung Helikopter.
Beim Helikopter ist es im Grunde genommen sehr einfach (wenn auch technisch recht komplex): Der Rotor wird durch den Motor angetrieben. Schalten wir den Motor aus und tun sonst nichts, bleibt der Rotor demnach stehen – wie ein Kreisel welcher nach einer gewissen Zeit ja auch aufhört sich zu drehen.
Beim Gyrocopter besteht die große Besonderheit aber ja gerade darin, dass der Rotor während des Fluges NICHT durch den Motor angetrieben wird!
Unmöglich?
Unglaublich!
Beginnen wir zunächst mit dem Startvorgang, wir rollen mit noch stehendem Rotor auf die Piste und wollen starten (hierbei dreht sich natürlich der Propeller um uns in Vorwärtsfahrt zu versetzen).
Jetzt müssen wir den Rotor als erstes auf eine „Grunddrehzahl“ bringen.
Um wieder den Vergleich zum Kreisel zu schlagen: Ein langsam drehender Kreisel ist auch sehr instabil – so verhält es sich auch mit dem Rotor.
Daher: Je schneller der Rotor dreht, desto sicherer = stabiler verhält er sich.
Dazu übertragen wir über einen speziellen Mechanismus Drehzahl vom hinteren Schubpropeller auf den Rotor des Gyrocopter.
Über eine Art Kupplung, versehen mit einem Riemen, beginnt Stück für Stück die Kraftübertragung und der Rotor beginnt sich zu drehen – während dieses Verfahrens, des Vorrotierens, ist der Rotor angetrieben!
In diesem Moment verhalten wir uns im Tragschrauber im Prinzip wie ein Hubschrauber, da der Rotor aktiv durch uns angetrieben wird (das passiert aber ausschließlich beim Vorrotieren).
In Abhängigkeit von der Maschine und einigen weiteren Faktoren, dauert das Vorrotieren ca. zehn bis dreißig Sekunden.
Hat der Rotor eine Drehzahl von ca. 200 Umdrehungen pro Minute erreicht, ist der Vorgang der Vorrotation beendet und wir „kuppeln aus“, so dass keine Kraft mehr vom Motor auf den Rotor übertragen wird.
Der Rotor dreht sich nun einfach durch den vorhandenen Schwung weiter (wie der Kreisel), da er frei drehend gelagert ist und wird hierbei logischerweise Stück für Stück wieder langsamer.
Daher geben wir jetzt Gas, der Propeller im Heck erzeugt Schub nach hinten und wir bewegen uns somit vorwärts – der Rotor liegt in der immer weiter steigenden Luftströmung an und beschleunigt sich hierdurch.
Diese Luftdurchströmung treibt das gesamte Rotorsystem den gesamten Flug über an und pendelt sich in Abhängigkeit der Fluglage und einiger anderer Faktoren immer automatisch in einem Bereich von 350 – 400 Umdrehungen ein.
Damit der Luftstrom den Rotor antreibt ist es entscheidend, dass die Rotorebene immer von unten mit Luft durchströmt wird. Aus diesem Grund neigen wir die gesamte Rotorebene im Startvorgang so weit wie möglich nach hinten – der Rotor wird somit von unten her angeströmt, wirkt durch den steigenden Widerstand wie eine große Tragfläche (die sich natürlich dreht) und generiert, da Widerstand und Auftrieb immer zusammen auftreten, großen Auftrieb welcher uns abheben lässt.
Auch während des Fluges muss die Rotorebene immer von unten nach oben mit Luft durchströmt werden, aus diesem Grund ist die Rotorebene auch im Geradeausflug immer etwas nach hinten geneigt. Das gesamte Phänomen des sich nur durch die Luftdurchströmung drehenden Rotors bezeichnet man als Autorotation.
Lassen wir den Gyrocopter in der Luft auf der Stelle „stehen“ und senkrecht sinken, sprechen wir von senkrechter Autorotation (da wir uns ja auch in senkrechter Weise gen Boden bewegen).
Auch in der Natur gibt es Autorotation, beispielsweise bei einem sich drehenden und langsam zu Boden sinkenden Ahornsamen. Diese Autorotation ist das elementare Grundprinzip des Gyrocopters und der absolut wesentliche Unterschied zwischen einem Gyrocopter und dem Helikopter.
Die Rotordrehzahl kann nicht vom Piloten „geregelt“ werden, der Rotor pendelt sich je nach Fluglage, Geschwindigkeit, Zuladung etc. immer auf die „passende“ Drehzahl ein – eine Fehleinstellung durch den Piloten ist ausgeschlossen.
Rein physikalisch betrachtet wirken am Rotor antreibende und bremsende Kräfte, die in der Summe für die jeweilige Rotordrehzahl sorgen.
Detailinfos dazu gibt es in unseren Theoriekursen und Online-Schulungen, sowohl für Einsteiger als auch für erfahrene Piloten zur Auffrischung.