Το
αυτόγυρο, ή
γυροπλάνο, ή
γυρόπτερο είναι μια πτητική μηχανή με περιστρεφόμενο στροφείο.
Επινοήθηκε από τον Ισπανό Juan de la Cierva το 1923, ενώ πήρε τη σημερινή του μορφή από τον Igor Bensen.
Tο πρώτο αυτόγυρο του Cierva (Πηγή: Wikipedia)
Το αυτόγυρο του Bensen (Πηγή: Wikipedia)
Το στροφείο δεν περιστρέφεται με τη βοήθεια κινητήρα, αλλά με την
αυτοπεριστροφή (όπως ακριβώς και ο ανεμόμυλος) καθώς το ρεύμα αέρα περνά από κάτω προς τα πάνω από το επίπεδο περιτροφής του. Με την αυτοπεριστροφή δημιουργέίται
άντωση (ανυψωτική δύναμη - Lift) που είναι απαραίτητη για την πτήση. H προωστική δύναμη (
ώση - thrust) δημιουργείται από περιστρεφόμενο με κινητήρα έλικα, με παρόμοιο τρόπο όπως στα ελικοφόρα αεροπλάνα (μόνο που συνήθως ο έλικας χρησιμοποιείται για να "σπρώχνει" το σκάφος από πισω - pusher).
Αν και υπάρχει οπτική ομοιότητα με το ελικόπτερο, ο "δίσκος" του στροφείο του αυτόγυρου πρέπει να βρίσκεται μέσα σε ροή αέρα, προκειμένου να αυτοπεριστρέφεται.
Στο ελικόπτερο η ανυψωτική δύναμη παράγεται από την εξαναγκασμένη κίνηση του στροφείου μέσα στον αέρα, που πιέζει τον αέρα προς τα κάτω. Στο αυτόγυρο, η κάθε πτερύγιο του έλικα παράγει ανυψωτική δύναμη με τον ίδιο τρόπο που το κάνει και η πτέρυγα του ανεμόπτερου, μεταβάλοντας τη γωνία με την οποία "διαπερνά" ο αέρας το δίσκο περιστροφής του στροφείου, από κάτω προς τα πάνω και πίσω. Ο δίσκος περιστροφής έχει κλίση προς τα πίσω, και έτσι εκτός από την άντωση, προκαλείται και η αυτοπεριστροφή του. Η συχνότητα της περιστροφής αρχικά αυξάνεται μέχρι η δύναμη ώσης (thrust) του κινητήρα να εξισσοροποηθεί από την οπισθέλκουσα (drag) και το σκάφος να κινείται με σταθερή ταχύτητα.
Πίνακας οργάνων αυτόγυρου (Πηγή:
http://www.microlight.in)
Αντί για πηδάλιο ύψους/βάθους (pitch) "γέρνουμε" το στροφείο προς τα πίσω ή μπροστά, ενώ αντίστοιχα η κλίση του σκάφους (roll) επιτυγχάνεται με αντίστοιχη κλίση του στροφείου δεξιά ή αριστερά (εδώ παρατηρούμε ότι υπάρχει μεγάλη ομοιότητα με το ελικόπτερο).
Επειδή το στροφείο δεν περιστρέφεται από τον κινητήρα δεν υπάρχει ανάγκη ύπαρξης ουραίου στροφείου. Ετσι ο έλεγχος διεύθυνσης (yaw) γίνεται με πηδάλιο διεύθυνσης (rudder) όπως στα αεροπλάνα.
Ετσι, το αυτόγυρο έχει τρία κύρια χειριστήρια ελέγχου:
- χειριστήριο στροφειού (cyclic control) για έλεγχο roll και pitch
- ποδωστήρια για το rudder
- έλεγχος στροφών (γκάζι) κινητήρα (throttle)
Υπάρχουν και δευτερεύοντα χειριστήρια:
- Συμπλέκτης (δίνει μια αρχική ταχύτητα περιστροφής στο στροφείο πριν την απογείωση)
- Ελεγχος βήματος στροφείου (σε σπάνιες σχεδιάσεις όπου απαιτείται δυνατότητα κάθετης απογείωσης)
Να σημειωθεί ότι για την προσγείωση του αυτόγυρου δεν χρειάζεται διάδρομος - γίνεται με παρόμοιο τρόπο όπως και με το ελικόπτερο που κάνει autorotation.
Διαφορές - Πλεονεκτήματα
- Το αυτόγυρο μπορεί να πετάει πολύ πιο αργά σε σχέση με το αεροπλάνο και δεν παθαίνει απώλεια στήριξης (stall). Επίσης μπορεί να πετάει γρηγορότερα από ένα ελικόπτερο, αν και δεν μπορεί να αιωρείται (hover).
- Όπως είπαμε, επειδή το στροφείο αυτοπεριστρέφεται (όπως ο ανεμόμυλος) δεν υπάρχει λόγος ύπαρξης ουραίου στροφείου για εξισορρόπηση της ροπής, έτσι είναι πολύ απλούστερο στην κατασκευή του (και άρα πιο αξιόπιστο και ευκολοσυντήρητο).
- Γενικά είναι μια πολύ σταθερή πτητική πλατφόρμα σε αντίθεση με το ελικόπτερο που επειδή πιέζει τον αέρα προς τα κάτω είναι πιο ασταθές και πιο πολύπλοκο στην κατασκευή.
- Δεν απαιτείται διάδρομος αποπροσγείωσης (τυπικά απογειώνεται σε 20 μέτρα και απογειώνεται σε λιγότερο από 5 μέτρα διαδρόμου)
- Δεν απαιτείται κάτι περισσότερο από μια θέση parking αυτοκινήτου για τη φύλαξη του (οι έλικες "διπλώνουν" με τον ίδιο τρόπο που τις διπλώνουμε και στα τηλεκατευθυνόμενα ελικόπτερα)
Ασφάλεια
Το μεγαλύτερο προσόν του αυτόγυρου είναι ότι δεν μπορεί να περιέλθει σε κατάσταση απώλειας στήριξης (stall) όπως το αεροπλάνο. Αν η μηχανή σβήσει, το αυτοπεριστρεφόμενο στροφείο δρα σαν αλεξίπτωτο, και μάλιστα πιο αποδοτικό. Επειδή μάλιστα το στροφείο - έτσι κι αλλιώς - δεν εξαρτάται από τον κινητήρα, το αυτόγυρο προσγειώνεται υπό απόλυτο έλεγχο, σαν ανεμόπτερο, σε πολύ μικρότερο χώρο (όσος απαιτείται από το περιστρεφόμενο στροφείο - δεν απαιτείται δηλαδή διάδρομος προσγείωσης)
References
http://en.wikipedia.org/wiki/Gyrocopter
http://www.microlight.in/index_files/faq_gyro.html