Autorotasjon

Skriven av Runar Sandnes

Autorotasjon er ein krevandes manøver som har utgangspunkt i ein nødmanøver på fullsize helikopter. Manøveren gjer ein betre rusta til å lande eit helikopter trygt dersom helikopteret mister motorkrafta i lufta. Innan radiostyrte helikopter vert autorotasjon både brukt som nødmanøver, men òg som ei akrobatisk manøver og som fast element i mellom anna F3C- og F3N-program. På sendaren kan ein bruke ein dedikert brukar (throttle hold) til dette formålet. Denne brytaren set ei throttlepunkt på eit predefinert nivå, td -5 eller 0, slik at ein ved å flippe brytaren kan kutte motorkrafta.

Både elektromodellar og forbrenningsmodellar (nitro/bensin) kan oppleve motorkutt, og når dette skjer har ein kort tid på seg til å berge modellen. I motsetning til fly har ikkje helikopter stor vingeflate. Eit helikopter er avhengig av å halde rotoren igang for å ha nok bæreevne på rotorblada. Så kva gjer ein så når ein brått mister motorkrafta? Vel, ein sørger for å halde rotoren igang…


Løft
Når eit helikopter skal hovre, vrir ein rotorblada slik at dei sørger for løft. Modellen står stille, og lufta vert blåst nedover. La oss tenke oss at ein er høgt oppe i lufta, og deretter kutter motorkrafta utan å endre vinkelen på blada. Rotoren vil raskt miste hastighet, og helikopteret mister krafta som vert krevd for å halde doningen i lufta. Helikopteret dett såleis rett ned. Så, korleis kjem ein seg så ned på landjorda på ein trygg måte?


Vindmølle
Ved å vinkle rotorblada andre veien (negativ pitch), så vil ein oppleve at helikopteret vert dratt nedover, og lufta passerer vertikalt oppover gjennom den roterande rotoren. Rotoren vil no fungere nesten som ei vindmølle, der lufta som passerer gjennom rotordisken faktisk utøver kraft på rotorblada, og faktisk er med på å drive rotoren rundt. Det vert som å blåse på ei 17.mai vifte. Vifta går rundt! Eit anna eksempel er når ein td. flyr med ein lett elektrisk flymodell, og stoppar propellen i stor høgde for å glidefly ned. Då kan du erfare at propellen går rundt på grunn av lufta som treff propellen.

Autorotasjon
Luftstraumen gjennom rotoren ved vanleg flyging og ved autorotasjon.

Som illustrasjonen viser, endrar luftstraumen gjennom rotordisken retning i ein autorotasjon, og såleis må ein vri blada andre veien for å  få luftstraumen til å drive rotoren vidare rundt i staden for å bremse den opp. Optimalt resultat får ein når rotordisk og blada si vinkling stemmer overeins med helikopteret si retning gjennom lufta (skrått nedover i autorotasjon).


Pitch
Ved ein autorotasjon er det lurt å ikkje gjere for brå rørsler. Merkar ein at motoren mister krafta, så senk pitchen gradvis nedover til ca 2-5 grader negativ pitch. Ikkje bruk for mykje negativ pitch, for då risikerer du at du faktisk brukar opp rotasjonsenergi til å presse helikopteret nedover. Det har ingen hensikt, tyngdekrafta gjer denne jobben meir enn godt nok! Bruk akkurat nok negativ pitch til at du vedlikeheld eller aukar rotasjonhastigheten på rotoren. Med litt trening er dette nokså lett å høyre. Når motoren er av (eller i idle), høyrer du lyden frå rotorblada ganske greit.


Nedstiging
I ein autorotasjon er det ikkje lurt å synke vertikalt rett ned. Grunnen til dette er at helikopteret på denne måten ikkje oppnår høg nok hastighet. Og då snakkar vi ikkje om reell hastighet i forhold til bakken, men hastighet i forhold til luftmotstanden/luftstraumen. Om ein autoroterer i sterk motvind, kan helikopteret bevege seg nokså sakte i forhold til bakken, men likevel ha stor hastighet relativt til motvinden. Det er denne vinden som bles gjennom rotordisken og såleis er med på å vedlikehalde rotorhastigheten.
Om du skal autorotere rett ned, er du avhengig av å ha nokså mykje negativ pitch slik at du kjem deg raskt ned før rotasjonshastigheten avtar for mykje. Når du så skal lande, har du ikkje mykje tid. Hugs òg at når du står stille og hovrar, så vert det danne eit stort turbulent området under helikopteret (down wash). Denne luftstraumen vert særleg turbulent om du er er nær bakken. Om du no slår over på throttle hold, så vil du synke ned i denne turbulente luftstraumen. Noko særleg høgare enn 1-1.5 gongar diameteren på rotordisken kan fort bli problematisk. Ved å sørge for litt rørsle framover, unngår du mesteparten av denne turbulensen (effekten av turbulensen merkar ein godt når ein skal lande eit helikopter, det kjennest nesten ut som ei luftpute).


Nedstigingsvinkel
Anbefalt autorotasjon bør utførast med nedstiging på ca 45 grader vinkel, og med nasa litt nedover slik at helikopteret oppnår stor hastighet framover. Denne hastigheten kjem godt med når ein skal konvertere bevegelseshastighet til rotasjonsenergi på hovudrotor.
La helikopteret synke nedover roleg (ideelt sett ikkje meir enn 2 grader negativ pitch), og høyr godt etter på rotorlyden. Dersom hastigheten tek til å gå ned nokså mykje, så dra pitchen litt ned slik at angrepsvinkelen på blada aukar. Då vil rotoren auke rotasjonshastigheten.
Når du så kjem ned mot bakken, så kjem det vanskelege.


Landing
Mange avsluttar autorotasjonen ved å auke pitch slik at helikopteret får meir løft, og såleis bremsar opp hastigheten. Den siste rotasjonenergien vert så brukt til å hovre seg ned til ein høveleg landingsplass. Men ved å bruke denne metoden brukar du opp veldig mykje rotasjonsenergi ved bremse opp den vertikale rørsla. Det fører til at du i realiteten sløser med energien, og rotasjonshastigheten synk raskt. Greit nok om du er lavt over bakken, og landingsplassen ser ok ut. Ikkje greit dersom du brått endar opp litt høgare enn du hadde tenkt, og så slepp opp for løft. Eit fritt fall på to meter er nok til å skade ein modell kraftig.


Flare
Korleis avsluttar du så autorotasjonenen for å vedlikehalde rotasjonsenergien?
Når du synk nedover i ca 45 graders vinkel og nærmar deg bakken, så trekk du roleg elevator litt bakover slik at helikopteret flatar ut. No dannar det seg nesten ei luftpute som helikoteret synk gjennom. Lufta som no strøymer gjennom rotordisken presser så kraftig på rotorblada at dei vert spunne kraftig opp. Bevegelsesenergien som vi hadde på veg nedover er no omdanna til rotasjonenergi til hovudrotor, utan at vi har rørt pitch! Resultatet er no at vi har bremsa opp modellen, utan å miste rotasjonenergi!


Touch Down
Resterande rotasjonsenergi kan no brukast til å sette helikopteret roleg ned på bakken. Ein treng faktisk ikkje store endringar på pitch om ein utfører den siste delen av autorotasjonen riktig. Sjølvsagt kan ein bruke opp energien ved å hovre litt før ein landar, men målet er å få modellen trygt på bakken. Og då er det faktisk greit å berre sette helikopteret bestemt ned på bakken. Den ekstra rotasjoneenergien ein har ved landing er med på å stabilisere helikopteret på bakken. Dette gjeld særleg modellar med flybarless, då desse fort kan tippe over på bakken dersom helikopteret landar litt skeivt og elektronikken framleis trur at helikopteret er lufta. Pass på at du ikkje set ned helikopteret med halen først. Om den vertikale stabilisatoren på halen treff bakken litt hardt, kan du få ein blade-strike (hovudrotorblada treff halebommen). Det beste er om du landar vannrett, eller kanskje litt på framskidsa.

Korrekt avslutning av autorotasjon.


Høgde er din ven
Autorotasjon er rimeleg skremmande første gongen, men når du først har utført din første vellukka autorotasjon, er mykje gjort. Sjølv om det høyrest litt rart ut, så er høgda din venn når det gjeld autorotasjonar. Det gjev ein meir tid til å tenke og handle rasjonelt, samtidig som du har meir tid til å ev. bygge opp igjen rotasjonsenergi. Om du er uheldig, kan td. motoren stanse når du er i ein manøver med høg positiv pitch. Då er det fort gjort å miste mykje rotasjonsenergi på kort tid. Skjer dette ca 10 meter over bakken, skal mange faktorar stemme om landinga skal bli vellukka.


Pitchkurve
Det er ein fordel å ha ei pitchkurve som ikkje er for ulik kurva i normal- eller stuntmodus (idle up). Då kan du risikere at modellen rykker på seg når du slår på throttle hold. Dei fleste har ei pitchkurve som er lik stuntmodus, dvs ei lineær kurve frå 0 til 100. Ein kan sjølvsagt sette opp kurva slik at ein begrensar negativ pitch til td. -5 grader (lik kurva som mange brukar i normalmodus). Legg merke til at dette i såfall avgrensar pitchområdet ganske kraftig, noko som kan vere ein ulempe om ein vil utføre meir spektakulære autorotasjonar.