Autogiró kiskáté 1. rész

Most induló sorozatunkban megpróbáljuk az enciklopedikus teljesség igénye nélkül bemutatni ezt a Magyarországon még újdonságnak számító repülőeszközt.
Szóval mi is az az autogiró? Meghatározása szerint olyan légi jármű, amelynek a repüléséhez szükséges felhajtóerőt nem mechanikusan, motor által meghajtott, hanem autorotációban lévő, szabadon forgó forgószárny biztosítja.

Az autogiró megalkotója, a spanyol Juan de La Cierva tette először lehetővé egy forgószárnyas légi jármű vízszintes irányú repülését. Az első, autogiróval való hivatalos repülésre 1923. január 9-én került sor. Az ezt megelőző kísérletek a vízszintes irányú haladáskor fellépő, jelentős mértékű orsóirányú elmozdulás miatt buktak meg. Ennek oka az előre-, illetve a hátrafelé haladó rotorlapáton a rotort érő légáramlás aszimmetriája miatt eltérő mértékben keletkező felhajtóerő.
Az első valóban repülő, C4 jelzésű szerkezetén La Cierva a rotort olyan artikulációval látta el, amely lehetővé tette az előrefelé haladó lapát megemelkedését, ezáltal állásszöge és a rajta keletkező felhajtóerő csökkenését, egyben a hátrafelé haladó lapát lejjebb ereszkedését, ezáltal állásszögének és a rajta keletkező felhajtóerőnek a növekedését. Így a vízszintes repülési sebességtől függetlenül kiegyensúlyozódott a rotor forgása által generált felhajtóerő. Ez a lényeges technikai újítás vezetett el tizenöt évvel később a helikopter kifejlesztéséhez.
A felhajtóerőt a helikopter esetében is a forgószárny hozza létre. Az alapvető különbség a kettő között, hogy az autogiró forgószárnya mindig autorotációs üzemmódban működik. Az autorotáció közben a forgószárnyon keletkező erők teszik lehetővé a rotáció fenntartását és a felhajtóerő létrejöttét. Aerodinamikai szempontból tehát az autogiró forgószárnya normál repülési üzemmódban úgy működik, mint a helikopteré motorleállás esetén.
A mechanikusan meghajtott rotorral ellentétben az autorotációs elven működő forgószárnynál nincs szükség az ellentétes irányú forgatónyomaték kompenzálására. Ezért az egyrotoros változat az uralkodó, mivel egy második, kontrarotatív forgószárny nem járna semmilyen különösebb előnnyel.
Az autogiró rotorja leggyakrabban két- vagy háromtollú. A rotorlapátokra ható felhajtóerő és a centrifugális erő kölcsönhatásából eredően a forgó rotorlapátok egy, a csúcsára állított kúpot írnak le. A lapátok egy bizonyos fordulatszámtól a külső végeken többé vagy kevésbé felfelé mutatnak. Az autogiró gyakorlatilag mint egy inga függ a kúp alakú rotor-forgófelület alatt, ami rendkívül nagy oldalirányú stabilitást eredményez, mivel a rotorlapátokra ható légerők a giró repülési helyzetét egyik irányban sem tudják megváltoztatni.
A repülés során a rotáció sebessége változhat, de nem szűnik meg akkor sem, ha leáll a motor.
A giró meghajtását általában dugattyús motor, vagy ritkábban turbina biztosítja. A hajtómű részei a motor és perifériái, valamint a légcsavar, amely a vízszintes repüléshez szükséges tolóerőt biztosítja. Repülés közben a motor nem áll kapcsolatban a rotorral, a talajon viszont a rotor előzetes felpörgetéséhez használható.
A meghajtás lehet toló vagy vonó jellegű, attól függően, hogy a légcsavar a gép előtt vagy mögött helyezkedik el. Az első autogirók vonó meghajtással üzemeltek, ezzel szemben a tolólégcsavaros megoldás általában jobb manőverezhetőséget biztosít, mivel a vezérsík közvetlenül a légcsavar által megmozgatott légtömegben helyezkedik el. A másik előnye ennek a konstrukciónak, hogy jobb kilátást biztosít a pilóta számára.
A futómű lehet klasszikus farokfutós vagy orrfutós. Az első autogirók klasszikus futóművet használtak, manapság inkább az orrfutós változat került előtérbe. Akár a repülőknek, az autogirónak is szüksége van a guruláshoz kerekekre, míg a helyből felszálló helikopternek szántalpak is elegendőek.
Az autogiró három tengely mentén irányítható, ezek: a hosszirányú (hosszdőlés), oldalirányú (orsó) és a vízszintes tengely (legyező). A hossz- és oldalirányú mozgásokat a botkormánnyal, a legyezőirányban való elmozdulást az oldalkormánnyal okozzuk. Érdemes megjegyezni, hogy a bot igen kis mértékű elmozdítása is nagy kitérést eredményez, mivel az egész forgószárnyfelületre hat. Az első autogirókat még csak kezdetleges, alapvető vezérlőszervekkel látták el, és irányíthatóságuk bizony sok kívánnivalót hagyott maga után. A mai, modern gépek azonban már egyszerűségük megőrzése mellett magas szintű manőverezőképességekkel rendelkeznek.
A ciklikus irányítórendszer segítségével a rotor eredőjét a megfelelő irányba állíthatjuk.
A rotor előre-hátra, illetve jobbra és balra való döntése teszi lehetővé az emelkedést, süllyedést, fordulást. A legelterjedtebb megoldás a pilóta által a botkormányra kifejtett erő tolórudak által történő közvetítése a rotorfejhez. A gázadás szabályozásával a pilóta csökkenteni vagy növelni tudja a motor teljesítményét, ezáltal pedig a légcsavar tolóerejét. A gázkar koncepciójától függően a gázkar kitérítésének mértéke lehet arányos, vagy sem a motor teljesítményével. A legtöbb autogiró esetében a gázkar útjának 50%-a a rendelkezésre álló teljesítmény 80-90%-át jelenti. Ez azonban minden giró esetén eltérő, a pilótának meg kell szoknia gépe reakcióit.
A vízszintes és a függőleges irányfelületek szükségesek a hosszdőlésben és a legyezőben való stabilitás biztosításához. Ugyanazt a funkciót töltik be, mint a repülőgépek esetében. A függőleges vezérsík elhelyezése az autogirón sokszor kényes pont, mivel a méretek korlátozottak a rotor a repülés egyes szakaszaiban szükséges nagymértékű hátradöntése, illetve a gép leszálláskor jellemző nagy állásszöge miatt. Ezért egyes autogirókon több függőleges iránysíkot helyeznek el a legyezőirányú stabilitás növelése érdekében.
A függőleges vezérsíkot az oldalkormány-pedálokkal lehet irányítani, amelyekkel vagy merev csövek, vagy kábel útján van összeköttetésben. Ez a rendszer nagyon hasonlít a repülőgépekére.
A függőleges vezérsíkkal tartjuk középen a golyót és kompenzáljuk a motor forgatónyomatékát. Mint minden aerodinamikai vezérlőszervnek, érzékenysége és hatékonysága egyenesen arányos a vele érintkező légáramlás sebességével. Így a legtöbb autogiró függőleges vezérsíkját a törzs hátsó részén, a tolólégcsavar által létrehozott légáramlat útjába helyezik el. Ez a konfiguráció növeli a vezérsík hatékonyságát, amíg a légcsavar forgásban van, de nagyobb kitérítést tesz szükségessé, ha a motor áll, vagy csak alapjáraton üzemel.
Az autogirók vízszintes vezérsíkjainak többsége fix, nem mozgatható, csak a hosszdőlésben való stabilitást hivatott növelni. Repülés közben nem használható úgy, mint egy repülőgép magassági kormánya, szerepét alapvetően a rotor megdöntése veszi át. Az első autogirókon a mobil vízszintes vezérsíkok csak arra szolgáltak, hogy a légcsavar keltette légáramlatot a rotor felé tereljék a felpörgetés megkönnyítésére.
Az autogiró felszállásához a rotornak megfelelő forgási sebességet kell elérnie, hogy kialakuljon a felhajtóerő. Az első autogirókon kézzel pörgették fel a rotort. Ezt követően a giró teljesen hátradöntött rotorral lassan gurult a pályán, hogy az alááramló levegő minél hamarabb felgyorsítsa a rotort. A modern autogirók felpörgetőmechanizmust alkalmaznak, melynek segítségével a giró álló helyzetében felpörgethető a rotor a megfelelő fordulatszámra. A legtöbb ilyen mechanizmus csak a repüléshez szükséges sebesség töredékére gyorsítja fel a rotort, a hiányzó sebesség a gurulás során adódik hozzá.

A felszállás és a repülés során jelentkező mechanikai és aerodinamikai jelenségekről a következő számban írunk, remélve, hogy addigra lesz ennek aktualitása is. Jelen pillanatban ugyanis csak ICAO-normáknak megfelelő lajstrommal ellátott, tehát tudomásunk szerint nem létező autogiró repülhet hivatalosan Magyarország légterében, az azonosítóval ellátott girók csak a légügyi hatóság előzetes engedélyével használhatják a légterét.