Gyrocopter Autorotation

Autorotation

Als Autorotation bezeichnet man das nur durch Luftströmung (Fahrtwind) bei einem Drehflügel-Flugzeug erzeugte, freie Rotieren eines Rotors. Die Rotorblätter setzen die Energie des Luftstroms dabei in dynamischen Auftrieb um, vergleichbar dem Tragflügel eines Starrflügel-Flugzeugs. 

Tragschrauber

Bei einem Tragschrauber (Autogiro, Gyroplane, Gyrokopter) oder Flugschrauber dient ein antriebsloser Rotor, anstelle von festen Tragflächen, der Erzeugung des Auftriebs. Der Vortrieb erfolgt durch einen Motor und Propeller oder auch durch Schleppen. 

Hubschrauber

Die Autorotation ermöglicht es einem Hubschrauber, ohne angetriebenen Hauptrotor zu landen. Sie ist Basis des Notmanövers nach Ausfall des Antriebes oder notwendiger Drosselung des Antriebes nach Ausfall des Heckrotors. Sie ist vergleichbar mit dem Gleiten eines Flugzeugs ohne (funktionierenden) Motor und gliedert sich in zwei Phasen: 

In der ersten Phase werden Höhe und Geschwindigkeit des Fluggerätes im kontrollierten, aber relativ steilen Gleitflug Drehzahl des Rotors umgewandelt, die Luftströmung von unten ("Fahrtwind") übernimmt den Antrieb des Rotors. Dazu wird der Anstellwinkel des Rotors mit dem Kollektivhebel (Pitch) sehr niedrig eingestellt. Somit hat der Rotor einen geringen Widerstand, erzeugt aber auch nur noch wenig Auftrieb. Das Prinzip der Auftriebserzeugung gleicht in diesem Flugzustand dem des Tragschraubers. In dieser Phase soll bei beherrschbarer Geschwindigkeit und Sinkrate möglichst viel Rotationsenergie im Rotor aufgenommen werden. Als optimal gilt, abhängig vom Typ des Fluggeräts, eine Geschwindigkeit von 110-130 km/h bei einer Sinkrate von 5-10 m/s. Die Rotordrehzahl wird leicht erhöht auf ca. 103% gehalten, sie darf nicht wesentlich unter 100% sinken. 

In der zweiten Phase kurz über dem Boden wird dann durch starkes Anstellen des Rotors (sog. flare) wieder mehr Auftrieb erzeugt, sodass die im drehenden Rotor gespeicherte kinetische Energie kurzzeitig in stärkeren Auftrieb umgewandelt und somit ein weiches Aufsetzen ermöglicht wird. 

Die Autorotationslandung stellt hohe Anforderungen an den Piloten und erfordert regelmäßiges Training, da das richtige Maß und der Zeitpunkt der Pitch-Veränderung präzise getroffen werden müssen. Dies ist vor allem darin begründet, daß die kinetische Energie des Rotors nur einmal zur Auftriebserhöhung (nötig zum Bremsen des raschen Sinkflugs während der Abstiegsphase) zur Verfügung steht. Wird der Anstellwinkel zu früh erhöht, ist der Hubschrauber schon in zu großer Höhe abgebremst und kann dann bei nachlassender Drehgeschwindigkeit des Hauptrotors "durchsacken". Wird der Anstellwinkel zu spät erhöht, reicht die verbleibende Flughöhe unter Umständen nicht mehr aus, den Hubschrauber ausreichend abzubremsen. 

Für die Durchführbarkeit einer Autorotations-Landung ist die Flughöhe entscheidend: Nur bei ausreichender Höhe über dem Boden kann ein (aufgrund etwa eines Motorausfalls) zu langsam drehender Rotor in der ersten Phase der Autorotations-Landung wieder ausreichend Fahrt aufnehmen.