- Autoziirode/ Güroplaanide/ Gürokopterite ajaloost
– Gürokopterite juhtimine
– Autorotatsioon

XENON 4 TEHNILISED ANDMED.

Kahekohaline ultrakergete lennuvahendite klassi kuuluv rootorõhusõiduk.

Geomeetrilised andmed:
- rootori diameeter – 8.40 m
- rootori pöörlemisala 55.38 m2
- gürokopteri pikkus (ilma rootorita)- 4.90 m
- kere laius – 1.35 m
- kokpiti laius – 1.25 m
- kogu laius/kõige laiematest punktidest – 2.20 m 2.23
- kõrgus – 2.80 m 2.85
- telikurataste diameeter-  0.35 m /0.45m kui kasutakse “Tundra” ver. rattaid

Kaaluandmed kg/ lb
- maksimaalne stardimass – 450/ 992
- tühikaal  – 265/ 584
- max. last – 185/ 408

Mootoriandmed
Mootori tüüp  – CA 912 ULT (turboga varustatud variant)
Võimsus – 122 kw/5800 p/m
Reduktori ülekanne -  1 : 2.43
Propeller – DUC FC Windspoon R
Propelleri diameeter 1.72 m
Kütusepaagi maht -  2 × 42 litres

Sooritusandmed
- lennukaugus 520 km
- maksimaalne lennuaeg – 3h 50 min
- stardiraja pikkus 30- 100m
- maandumisraja pikkus 0-10m

Kiirus                                   IAS[km/h IAS[kt
VNE – maksimaalne kiirus -  210kmh/113kt
VNO -reisikiirus – 175kmh/ 94kt
VA- manööveerduskiirus 90kmh/ 49kt
Vmin – minimaalne kiirus -  30kmh/  16kt

Rootori pöörlemiskiirused p/min
normaalne  maksimaalse kaalu juures (MTOW) – 390 pm
normaalne minimaalse kaalu juures (~330 kg) 330 pm
autorotatsioonil 330 ÷ 350 pm
rootori käitamisel prerotaatoriga 270 pm
minimum kuni täielikult avatud seguklapi korral stardis 200 pm
maksimum rootoripiduri kasutamisel 150pm

Gürokopterite ajalugu.

Gürokoptereid on kutsutud ka güroplaanideks, autoziirodeks

Hispaania 1920. Hispaania ettevõtja ja leiutaja Juan de la Cierva töötas välja esimese autoziiro maailmas. Cierva kasutas autoziiro loomisel juba olemasolevat lennukikere, modifitseeris seda ning lisas sellele tuules vabalt pöörleva ülarootori.
Esimene mudel oli ilma tiibadeta ja mitte kõige õnnestunum just probleemide tõttu ülarootori juhtimisel ja kontrollimisel.
Sellest hoolimata jätkas Cierva tööd autoziiro täiustamise ja rootori arendamise kallal.
Esimesed positiivsed ilmingud leidsid aset 1922, kui Cierva võttis kasutusele bambusest rootori, mis juba liikus vabalt vertikaalteljel sõltuvalt liikumissuunalt vastupuhuvast tuulest.
See leiutis muutis võimsalt edasist güroplaani (gürokopteri) arengut. Cierva oli lahendanud güroskoopilisest pöördemomendist tekkiva probleemi ja saavutanud güroplaani lennuks vajaliku stabiilsuse. See, vabalt vertikaalteljel liikuv rootor, on tänapäevani kasutusel moodsate gürokopterite juures ja samuti andis see leiutis otsese tõuke helikopterite arendamisele.
Cierva väljatöötatud mudel C-4 oli varustatud 110hp radiaalmootoriga ja arendas lennukiirust 37mph. Esimene lend sooritati sellega 9. jaanuaril 1923 Madriidis. Kiiresti järgnes sellele mudelile ridamisi uusi. Järgmine mudel C-5 oli varustatud juba täiustatud 3-labalise ülarootoriga (C-4 oli neljalabaline!). Järgmine veelgi täiuslikum mudel C-6 nägi ilmavalgust aastal 1924.
Neli aastat hiljem, 1928 sai valmis mudel C-8, millega esimese rootorõhusõidukina maailmas ületati Inglise kanal. Lend Croydonist Pariisi kestis 18 minutit.

Cierva_Autogiro_C8_R

Oma õnnestumistest tiivustatuna kolis Cierva Inglismaale ja asutas firma „Cierva Autogiro Company“.
Ciervalt soetatud litsensi järgi ehitati autoziirosid hilistel 20ndatel ja 30ndate alguses mitmetes tuntud lennukitehastes – DeHavilland, Westland, Avro, samuti Panall.
Autoziiro areng jäi toppama, kui Cierva 1936. aastal lennuõnnetuses hukkus.
Uuesti algasid autoziiro arendustööd Shoti firmas G & J Weir, kes oli ehitanud neid siiani Cierva litsensi järgi alates 1932. aastast. Töötati välja esimene üheistmeline mudel C-28, mis oli varustatud 40hp jõulise mootoriga, kuid mis ruttu nimetati ümber Weir W-1.
Edasiste täiustamiste käigus ehitati uued mudelid W-3 ja W-4, mis olid varustatud 50hp mootoritega, kahelabalise ülarootoriga ja mis olid võimelised paigalt startima.

weir_w3_1

Aastal 1937 otsustas Weir keskenduda päris helikopterite ehitamisele ja peagi sai valmis esimene edukas Briti helikopter. Esmalend sooritati 1938. aasta juunis.

Ameerikas, Willowgrove PA-s alustas 1929 tööd väikefirma – Pitcairn Autogiro Company, mis oli loodud härra Harold Pitcairni poolt pärast tema kohtumist Juan de la Ciervaga, kellelt ta sai patendi ja litsensi autoziirode ehitamiseks Ameerikas. Firma ehitas erinevaid autoziirosid ja mõni aeg hiljem nimetati see ümber G & A Aircraft Division of Firestone.
Pitcairn töötas välja uue mudeli PCA-1, mis põhines nende oma firma lennukikerel ja kus võeti kasutusele rootorisüsteem mudelilt C-19. Sellele järgnesid kiiresti konstrueeritud kaheistmelised mudelid PCA-2 ja PCA-3. Mudeli PCA juures kasutati Wright 300hp radiaalmootorit. See mudel sai ka esimeseks Ameerikas sertifitseeritud güroplaaniks, mis mõni aeg hiljem püstitas ka kõrgusrekordi, lennates kõrgusel 18415 jalga.
Kokku ehitati neid õhusõidukeid kakskümmend, millest osa müüdi USA mereväele mudelitähise XOP-1 all.
Töötati välja ka väiksem versioon mudelist PCA-2. Mudel nimetati PAA-1 ja varustati 125hp mootori ja neljalabalise ülarootoriga. Sellel mudelil oli unikaalne juhtimissüsteem, mis võimaldas rootorit ette- ja tahapoole kallutada, mis oluliselt parandas õhusõiduki stabiilsust lennul. Kokku ehitati neid mudeleid 20. Selle mudeli edasiarendus oli uus mudel PA-18 ja seda mudelit toodeti muutmata kujul aastatel 1932-1933. Huvitav on veel märkida, et see õhusõiduk maksis ainult 6750.00$ ja see hind sisaldas ka piloodi väljaõpet.

Pitcairn Company sai USA suurimaks güroplaanide tootjaks aastal 1932, mil toodi turule kabiiniga neljakohaline versioon PA-19. See mudel oli varustatud Wrightide 420hp mootori  ja neljalabalise ülarootoriga ning trimmeriga. Trimmer andis võimaluse piloodil korrigeerida õhusõiduki pikitelge. Rootori disain oli moderniseeritud ja Cierva Company võttis sarnase rootori kasutusele mõni aeg hiljem.
Pitcairn Companyvalmistas mitmeid erinevaid mudeleid läbi aastate. Viimane neist, PA-39 pakkus suurt huvi ka Suurbritannia Õhuvägedele ja nad tellisid 7 õhusõidukit, et katsetada neid allveelaevade avastamiseks. Kahjuks jäi osa tarnitud õhusõidukitest kadunuks ja Suurbritannia huvi nende vastu jahtus ning projekt tühistati.
Teistes litsensi soetanud firmades ei liikunud asjad libedalt.
Aastal 1934 firmas Westland  ehitatud autoziiro mudelinumbriga C-29 ei osutunud edukaks. Neljakohalise õhusõiduki tootmine lõpetati, kui ilmnesid tõsised probleemid vibratsiooni ja resonantsiga.
Firma Kellet (USA), kes oli hankinud samuti litsensi Ciervalt, ehitas 1934 kahekohalise mudeli KD-1. Teine järgmine mudel oli ühekohaline ja seda mudelit kasutati edukalt posti veoks.
Ka sõjavägi tellis firmalt sama mudelit, kuid need toodeti tähise all YO-06 ning olid varustatud 300hj Jacobs R-915 mootoritega. Sõjavägi kasutas neid mudeleid vaatluslendude tegemiseks. Mudelit ehitati kuni 1942. aastani ja täiustati pidevalt.
Jaapanlased kopeerisid oma valdusesse saadud mudeli, varustasid selle Saksa firma Kobe 240hj mootoriga ja nimetasid õhusõiduki Kayaba KA-1.
Autoziirode areng oli olnud üsna muljetavaldav ja teadlased ning insenerid hakkasid siitpeale rohkem tähelepanu pöörama tõeliste helikopterite ehitamisele ja arendamisele. Autoziirode ehitamisest saadud kogemused  andsid tugeva tõuke helikopterite arendamiseks. Märkimisväärne autoziiro sellest perioodist oli Rotorchute, mis hiljem inspireeris ehitama Bensen seeria kergeid gürokoptereid.
Saksamaa 1942. Saksa merevägi võttis kasutusele Focke Achgelis FA330 mudeli vaatluslendude tegemiseks allveelaevadel.

gyroplane_kite

 

Kuna allveelaeva pardalt on võimatu kaugele näha (ainult ca 5NM), kasutasid sakslased kerget (kaal 26kg), ilma mootorita güroplaanerit vaatluste tegemiseks. Güroplaaner vintsiti allveelaevaga kõrgusele 120-200m, kust avanes juba vaade kuni 25NM(meremiili). Vaatluse sooritanud güroplaaner maandus sujuvalt lainetele allveelaeva kõrval. Güroplaaneri koostamine ja lennuks valmisseadmine võttis aega 20 minutit. Kokku toodeti neid mudeleid üle 200.
Aastal 1947 konstrueeris Suurbritannia firma Fairey Aviation Company neljakohalise õhusõiduki, mida hakati kutsuma Fairey Rotodyne. Õhusõiduk oli tehniliselt kopteri ja gürokopteri segu. See võimaldas vertikaalstarti nagu helikopter ja horisontaallendu sooritas ta vabalt pöörleva ülarootoriga nagu gürokopter. Õhusõiduk oli varustatud 550hj mootoriga ja käitas lükkavat propellerit ning kolmelabalist ülarootorit. Rotodyne püstitas ka aastal 1948 kiirusrekordi, reisides kiirusega 124 miili tunnis.

Fairey-Rotodyne-Compound-Gyroplane-Aircraft-Paper-Model

Rotodyne.

Järgmine mudel oli oluliselt modifitseeritud ja selle ülarootori labade otstesse oli paigutatud reaktiivmootorid. Esmalend sooritati 1954. aastal.
Fairey kompanii ei jäänud loorberitele puhkama ja jätkas Rotodyne arendamistöid. Uus õhusõiduk projekteeriti senistest suurem, mahutades 40 reisijat ja mille stardimass oli 33 000 naela. Neljalabalise rootori diameeter oli 110 jalga ja kaheksa tolli ning labade otstes oli suruõhuga käitatavad reaktiivmootorid. Ruumikas interjöör ja suur reisikiirus (185mph) äratas maailmas suurt huvi selle õhusõiduki vastu. Esmalend toimus 1957 ja juba kaks aastat hiljem püstitati uus maailmarekord rootorõhusõidukite vallas, saavutades maksimaalse reisikiiruse 191mph. Sellest kõigest hoolimata peatati aastal 1962 edasine arendamine, sest ilmnesid müraprobleemid rootori laba otstesse paigutatud mootorites ja samuti palju muid tehnilisi aspekte.
Aasta 1949, Prantsusmaa.
Kuulsad õhusõidukite ehitajad Louis ja Jacques Breguet alustasid rootorõhusõidukite ehitamist. Põhiliselt ehitati helikoptereid. Nende toodetud helikopterite kolmas mudel saavutas reisikiiruseks 125 miili tunnis ja sõidukit kutsuti „Breguet Gyroplane“.
Vana
breguet_gyro2_1908_500
ja juba uuem mudel.

Breguet-G-III_Gyroplane

Ameerika 1950/1960. Õhusõidukite tootjad McDonell ja Bell alustasid uuringuid kombineeritud rootorõhusõidukite vallas. McDonelli prototüüp XV-1 oli konstrueeritud Austria inseneri Friedrich von Doblhoffi poolt. See oli tõukava propelleriga neljakohaline õhusõiduk, mis sooritas esmakordselt lennu kiirusega 199 miili tunnis. Edasiarendustööd lõpetati 1957.
Firma Bell näitas üles erinevat lähenemist rootorõhusõidukitele mudeliga XV-3 aastal 1955.
Jätkates arendustöid jõuti peagi mudelini V-22 Osprey, mida ehitati erinevateks vajadusteks.

Rootorõhusõidukite arendamise suund liikus selgelt aina enam helikopterite valdkonda. Suured tootjad alustasid turbiinmootoritega helikopterite tootmist, mis muutis senise arengu juba kindlalt helikopterite kasuks. See-eest väiksemad tootjad võtsid üle senised kogemused gürokopterite vallas ja jätkasid tootmist ja arendusi kitsas segmendis.

Aastal 1960 lõi Raymond E. Umbaugh firma Umbaugh Aircraft Corporation, kus alustati kahekohaliste Umbaugh autoziirode tootmist koostöös Fairchild Airplane Company’ga. Algus oli paljutõotav ja lootused suured, kuid tootmiskulud osutusid kõrgemaks kui loodeti. Fairchildis ehitati aastal 1960 kokku 5 seda tüüpi õhusõidukit,

umbaugh

kuid ebakõlade tõttu leping Fairchildiga tühistati ja tootmine viidi üle Floridasse. Mõned aastad hiljem firma pankrotistus ja selle ostis üles Air & Space Corporation. See firma jätkas tootmist ja 1965. aastal sai FAA sertifikaadi. Gürokopteri nimetus muudeti, uus nimi oli Mr. Willis Star.
Tootmist jätkati paljudest tagasilöökidest hoolimata kuni 1985.

1960, Canada.
Firma Avian Aircraft Ltd loodi aastal 1959 Peter Payne poolt eesmärgiga konstrueerida ja toota helikoptereid ja gürokoptereid. Juba aastal 1960 alustati kaheistmeliste gürokopterite tootmisega, millel oli tõukav propeller. Tootmine sujus kuni aastani 1967, mil tootmiskulud osutusid loodetust palju kõrgemaks ja tootmine lõpetati.
1969, Suurbritannia.
Väike firma Wallis Autogyros Ltd asutati Wing Commander K.H poolt aastal 1961. Samal aastal ehitati valmis ka esimene autoziiro. Järgnesid 9 erinevat ühekohalist mudelit kuni aastani 1969, mil konstrueeriti esimene kahekohaline nelja labalise ülarootoriga õhusõiduk WA-116F. Mootoreid oli valida erinevaid 72-160hj. Gürokoptereid telliti erinevateks otstarveteks ja see kogus omale kuulsust isegi James Bondi filmis episoodiga Sperry Radarit avastamas.

WA-116_G-ARZB

James Bondi 007 gürokopter.

Ameerika 1971.
Bensen Aircraft  Corporation on olnud suurim kergete gürokopterite tootja, kes on tarninud enamuse toodetud kopteritest kit’idena alates juba viiekümnendatest aastatest.
Benseni ühekohaline, toruraamiga ja McCulloci 72hj mootoriga mudel B-8M tegi oma esmase debüüdi aastal 1971.
Toodeti ka vintsitavaid mootorita güroplaanereid. Kokpiti lahtine disain inspireeris aastaid erinevate maade gyronaute.
Tänase päevani toimub Floridas, Wachulas tema auks igaaastane fly-inn.

Hispaania, 1980.
AISA – Aeronautica Industrial S.A loodi juba aastal 1923, tuginedes Cierva kogemustele. Sooviti luua oma disainiga autoziiro, mis oli suunatud just tsiviilkasutuseks sobiva mudeliga.
Nii sündis aastal 1980 AISA Autogyro GN, millel oli neljalabaline ülarootor, Lycoming  LO-540 mootor ja mis võttis pardale  neli reisijat. Kabiini oli võimalik siseneda  mõlemalt poolt ja maksimaalne kiirus oli 150 miili tunnis.

Alates aastatest 1980 on toodetud lisaks Benseni, Brock Gyrocopters poolt hulganisti kit’te – konstruktorkoptereid, mis ostjale tarnitakse valmisosadena kasti sees, ise kokku panemiseks.

benson2

Sellised erinevat laadi gürokopterid on aastaid lennanud erinevalte fly-inn’idel ja lennushowdel, demonstreerides lennuaparaatide mitmekülgsust ja võimalusi. Neid on arendatud edasi ja täiustatud erinevatel viisidel.

Uued tootjad nii Euroopas kui Ameerikas tarnivad erinevaid ultrakergklassi rootorõhusõidukeid erineva varustusastmega kõigile soovijatele üle maailma. Kaasaegsed gürokopterid on õigel käitlemisel ohutud, lihtsalt ja kergelt juhitavad ning äärmiselt mugavad reisimiseks raadiuses 300-600km.
Kaasaegsete gürokopterite reisikiirus jääb vahemikku 155-180 kmh ja nende kütusejanu on äärmiselt väike. Lihtsa hoolduse ja pikaealisuse tõttu kasutatakse neid paljudes erinevates valdkondades – metsanduses, piirivalves, torujuhtmete seires, esmaabi ja kiirabi teenistuses jne.

_dsc6934

Kaasaegne gürokopter on võimeline tõusma õhku kas peaaegu kohalt nagu helikopter või siis 30-50m stardirajalt. Maandumiseks vajab aga veelgi vähem ruumi, 0-6 m jookusrada.

Võrreldes helikopteriga on hoolduskulud äärmiselt väikesed ja moodustavad 10-15% sama stardimassiga helikopteri omadest.

K.Tikk

 

Gürokopteri juhtimine

Gürokopteri juhtimine toimub peaaegu sama moodi põhiliste kontrollhoobade abil nagu lennuki juhtimine- juhisekangi, pedaalide ja gaasihoova abil, kuid ometigi on see totaalselt erinev.
Gürokopteri juhis liigutab kahe kangi abil ülarootorit andes sellele kere suhtes vajaliku kaldenurga nii, et juhisega on võimalik kopterit suunata. Lükates juhist endast eemale suundub kopteri nina alla, tõmmates kangi enda poole tõuseb kopteri nina ülesse. Vasakule-paremale liigutades, liigub ka kopter vastavalt ümber oma horisontaaltelje.
Pedaalid on ühendatud kopteri sabas asuva pöördetüüriga ja vastavalt sellele kumba pedaali vajutada, pöördub kopter ümber oma vertikaaltelje vastavalt kas paremale või vasakule. Liigutades juhist ja pedaale kordineeritult saab kopterit panna õhus liikuma erinevates suundades, viia teda kas pöörangusse või vastupidi –libisemisse. Võib liikuda ka kas üks või teine külg ees, viia kopterit autorotatsioonirezhiimi või pöörangusse. Gaasihoovaga saab muuta mootori tõmmet ja vastavalt sellel ka muuta kopteri liikumiskiirust. Kiirused on igal kopteril rangelt piiritletud ja erinevates tegevustes võivad kiirustel ilmneda liigsed G-jõud, mistõttu kopter võib käituda ettearvamatult või isegi puruneda. Seega on lubatud kiirustest kinnipidamine hädavajalik erinevate manöövrite sooritamisel.
Enne starti kasutatakse kopteri ülatiiviku liikuma panemiseks prerotaatorit – seadet mis ajutiselt kannab mootori pöörlemise üle ülatiivikule, et saavutada ülatiiviku vajalik kiirus enne starti ja seeläbi oluliselt lühendada kopteri starditee pikkust.
Kopteri liikumise üle õhus saab piloot infot avioonikapaneelit kus asuvad vajalikud näidikud – altimeeter, variomeeter, kiirusemõõtja, kompass jms. Samuti mootori tööst ülevaadet andvad näidikud. Raadio ja transponder.

Kuigi on ka gürokopteril samad juhtimissisendid nagu fikseeritud tiivaga lennukil on gürokopter oluliselt paremini kontrollitav ja suurema manööverdusvõimega. Güropiloodid sooritavad erinevaid manöövreid kergusega, mis jätavad nende fikseeritud tiivaga lendavad kolleegid raskelt hingeldama.

Gürokopteri Xenon kokpit.

cockpit