Cos’è un Autogiro

L’autogiro è un aeromobile molto particolare, ma ancora poco conosciuto; uno dei più maneggevoli che sia mai stato progettato, certamente la più sicura e affidabile macchina volante sino ad oggi costruita. Il suo sostentamento è garantito da un’ala rotante priva di trasmissione di potenza (in autorotazione) e il cui avanzamento è dato dall’elica azionata dal motore.

COME NASCE
Juan de La Cierva perde un carissimo amico in un incidente di volo per uno dei più classici motivi: uno stallo. Da quel giorno, La Cierva lavora per raggiungere un preciso obiettivo: creare un nuovo velivolo, diverso da tutti gli altri, rivoluzionario. Il progetto ha successo e nel 1923 La Cierva inventa il rotore e realizza il primo autogiro “La Cierva C4″ : la prima macchina volante che non può mai stallare. Il primo volo ufficiale dell’autogiro avviene il 23 Gennaio 1923. Il nemico numero uno degli aviatori è sconfitto. Prima di Juan de La Cierva i progetti di velivoli dotati di rotore fallivano a causa del momento di rollio (in parole povere della tendenza a ribaltarsi) che si verificava immancabilmente quando il velivolo cominciava a muoversi avanzando. Il cuore del problema era dovuto alla dissimmetria di portanza (aumento di portanza della pala avanzante e la riduzione di portanza della pala retrocedente). Il rotore articolato di La Cierva, con pale incernierate e quindi con possibilità di flappeggio, compensava finalmente gli effetti della dissimmetria di portanza aprendo le porte ai progetti ad ala rotante.

L’AUTOGIRO MAGNI GYRO
Le doti principali dell’autogiro sono la totale affidabilità e l’impareggiabile maneggevolezza, caratteristiche correlate alla sua “semplicità concettuale” che determina una relativa facilità all’acquisizione delle capacità necessarie al suo pilotaggio. L’autogiro è oggi un velivolo dal design moderno, tecnologicamente evoluto e di elevata qualità garantita dall’impiego di materiali adeguati nel rispetto delle procedure aeronautiche applicate. Volare con gli autogiri Magni Gyro, anche in condizioni atmosferiche avverse, è sempre un’esperienza piacevole! Grazie alla particolare configurazione aerodinamica del rotore e dei piani di coda, l’assetto di volo è sempre stabile e si attraversano le turbolenze senza risentirne affatto. Alla notevole maneggevolezza in volo corrisponde un’eccellente manovrabilità anche a terra. Il raggio minimo di sterzata di circa 5 metri e il limitato ingombro complessivo consentono di hangarare l’autogiro in spazi assai ridotti. Le dimensioni, unitamente al peso contenuto ed alla facilità di smontaggio del rotore, permettono di trasportare l’autogiro con un semplice carrello trainato da un’automobile. Arrivati a destinazione il rotore si posiziona sulla testa, in pochi minuti, senza alcuna difficoltà. Le pale, realizzate in materiali compositi, sono estremamente robuste, hanno una vita pressochè illimitata e sono immuni dall’azione degli agenti atmosferici. Semplicità di gestione, robustezza e quasi totale assenza di vibrazioni sono le caratteristiche principali del nostro rotore. I nostri autogiri, grazie al peso contenuto ed alla motorizzazione limitata a 115 HP, si inseriscono in un contesto di utilizzo ecosostenibile, nel totale rispetto dell’ambiente con consumi minimi di carburante senza piombo e con un livello sonoro inferiore a 65 Db.

DIFFERENZA TRA AUTOGIRO ED ELICOTTERO
Autogiro ed elicottero sono due macchine affascinanti. Entrambi possiedono un’ala rotante grazie alla quale possono generare la forza di sostentamento necessaria al volo. Questa caratteristica, che incide notevolmente sulla loro fisionomia, porta spesso a confondere l’osservatore profano, rendendone difficile la distinzione. La confusione è anche alimentata dalla mancanza di informazione e dalla ridotta diffusione dell’autogiro rispetto all’elicottero. Le due macchine sono accomunate dalla presenza del rotore, ma sono caratterizzate da differenze concettuali esistenti tra il rotore dell’autogiro e quello dell’elicottero (che talvolta si contrappongono diametralmente). Sono, infatti, diverse le forze aerodinamiche, gli stress, gli angoli d’incidenza e i gradi di libertà presenti, oltre alle conseguenti prestazioni di volo. Il sostentamento dell’autogiro avviene in regime di autotrazione dovuto al flusso d’aria generato dall’avanzamento del mezzo che investe il disco rotore, attraversandolo dal basso verso l’alto. La libertà di movimento che possiede la testa del rotore (e conseguentemente il disco rotore) lungo l’asse trasversale consente il corretto attraversamento del disco da parte del flusso aerodinamico in tutte le condizioni di volo del velivolo. Il pilota, grazie alla barra di comando, ha l’autorità sull’asse traversale e longitudinale. A differenza di un elicottero, l’autogiro non può mantenere una condizione di volo stazionario continuativa proprio perchè il suo rotore non è dotato di un organo di trasmissione della potenza. Nell’autogiro, diminuendo la velocità di volo e assumendo degli assetti cabrati, il flusso d’aria che alimenta il rotore diminuisce, provocando una riduzione lenta ed uniforme dei giri del rotore, e quindi della portanza generata. Quando i giri del rotore scendono al di sotto di un certo fattore (determinato delle condizioni atmosferiche e dal carico) l’autogiro inizia una dolce discesa ripida o verticale (2-4m/s con motore, fino a 10m/s senza motore). Durante la perdita di quota, il pilota ha comunque completa autorità su tutti i comandi di volo, mentre il rotore ricomincerà ad essere alimentato da un flusso d’aria corretto, (dal basso all’alto) dovuto alla discesa. Una volta acquisita un’adeguata velocità di discesa, il rotore manterrà i giri sufficienti per avere una velocità costante. Non è quindi possibile effettuare un volo stazionario se non per qualche secondo. Questa condizione non è assolutamente paragonabile allo stallo di un’ala fissa, dato che il pilota ha sempre completa autorità sull’autogiro. All’interno dell’inviluppo di volo dell’autogiro, il numero di giri del rotore si stabilizza autonomamente, in funzione del carico e/o della manovra che si sta effettuando o delle condizioni atmosferiche presenti, questo rende estremamente più semplice il pilotaggio. L’unico organo di trasmissione di potenza degli autogiri Magni riguarda il sistema di prerotazione. Questo sistema si aziona solo a terra prima della fase di decollo e serve a lanciare il rotore ad un numero di giri minimo. L’autogiro, a differenza di un elicottero, è quindi in grado di operare in spazi molto ristretti ma non può effettuare decolli o atterraggi verticali perchè dopo la prerotazione deve acquisire i giri rotore necessari al sostentamento con una breve corsa di accelerazione. Nel caso degli autogiri Magni gli spazi necessari alle operazioni di decollo ed atterraggio si possono quantificare in 40-80 metri (decollo) 2-3 metri per l’atterraggio.

FONTE


 

Autogiro

L’autogiro, chiamato anche girocottero, è un’aerodina ad ala rotante dove, a differenza dell’elicottero, il motore non aziona il rotore principale, ma genera una spinta in avanti come per un aeroplano. Nella normativa italiana l’autogiro è un attrezzo sportivo coi limiti di peso dell’ultraleggero motorizzato, con un peso massimo al decollo in versione biposto non superiore a 600 kg ed un carico massimo sul disco rotore di 20 kg/m², fermo restando che l’autogiro che pesa al decollo meno di 450 kg è considerato ultraleggero. In caso comunque di costruzione di autogiro di peso maggiore e con più di due posti essi devono sottostare a tutti gli effetti alle norme che regolano l’omologazione, il rimessaggio, la manutenzione, le procedure a terra ecc. dei normali velivoli commerciali.

Il rotore principale quindi non è messo in moto dal motore rimanendo in folle cioè libero di girare con la forza del vento che lo investe e gira in condizioni di autorotazione. Soltanto al decollo una presa di forza con meccanismo a frizione aziona il rotore principale per dargli un certo numero di giri dipendenti dal peso dell’autogiro e dalle specifiche tecniche di potenza del motore e portanza delle pale dei due rotori, giri questi necessari per avere una minima portanza aerodinamica necessaria per il decollo. In seguito la presa di forza viene disattivata e il rotore principale gira libero grazie alla corrente d’aria che lo investe. Gli autogiri, insieme agli elicotteri e agli elicoplani, costituiscono la famiglia degli aerogiri.

Storia
L’autogiro nasce nel 1919 ad opera dell’ingegnere spagnolo Juan de la Cierva, che lo inventò dopo aver assistito alla caduta di un bombardiere trimotore da lui progettato, in seguito ad uno stallo.

L’idea alla base del progetto fu quindi quella di un velivolo che non potesse stallare mai. La soluzione adottata fu quella di un’ala rotante, un rotore in autorotazione, sempre in movimento indipendentemente dalla velocità del mezzo.

Dopo una serie di esperimenti caratterizzati dall’instabilità dei velivoli, La Cierva arrivò a far volare con successo il suo il C.4 nel gennaio del 1923. Questo è considerato il primo volo nella storia dell’aviazione di un velivolo ad ala rotante. Dopo questo traguardo La Cierva non smise di perfezionare la sua invenzione, ricercando maggiore sofisticazione e sicurezza di volo, e dimostrando il velivolo in varie manifestazioni aeronautiche. Durante uno di questi eventi conobbe Harold Frederick Pitcairn, che nel 1928 fondò la Autogyro Company of America, iniziando l’industrializzazione e la commercializzazione degli autogiro negli Stati Uniti.

Nel 1934 ad Hanworth, in Inghilterra, Juan de la Cierva sperimentò con successo il suo primo autogiro completamente privo di ali fisse, il cui sostegno era interamente affidato all’ala rotante.

Lo sviluppo dell’autogiro ebbe un brusco stop in Europa quando La Cierva morì nel 1936, in un incidente aereo causato, ironia della sorte, dallo stallo del velivolo commerciale su cui volava presso l’aeroporto di Croydon, Londra. In Nord America invece Pitcairn continuò gli studi di perfezionamento arrivando a concepire un modello di autogiro con rotore ripiegabile e forza motrice selezionabile tra l’elica traente e le ruote del carrello, che lo facevano divenire un velivolo o un mezzo su ruote in grado di viaggiare su strada. Con questo mezzo Pitcairn effettuò una serie di dimostrazioni di grande successo, ma al momento dell’inizio della sua produzione industriale scoppiò la seconda guerra mondiale.

Tutto quanto era stato sperimentato ed prodotto fino a quel momento per gli autogiro, servì per lo sviluppo definitivo dell’elicottero negli anni seguenti.

Nel dopoguerra è tornato un certo interesse per l’autogiro, per lo più tra gli appassionati di volo e non in ambito commerciale, in quanto esso non aveva vantaggi tali da vincere la concorrenza di aerei ed elicotteri. A causa dello scarso interesse per l’autogiro delle grandi case costruttrici di aeromobili commerciali e militari nel mondo, l’autogiro non è stato adeguatamente sviluppato a favore invece di elicotteri ed aerei tradizionali che sia per i fini militari che commerciali su larga scala hanno il monopolio dell’aria.

Può essere sia un ultraleggero che un aeromobile certificato.

Tecnica
Contrariamente all’elicottero, il rotore non viene azionato da un motore ma gira in folle: le pale, che generano portanza, per garantire l’autorotazione hanno un’incidenza negativa rispetto al piatto, compensata dalla notevole incidenza positiva del piatto rispetto al piano di trazione.

La spinta propulsiva è data solitamente da un’elica, montata posteriormente all’abitacolo del pilota, ma esistono anche autogiri spinti da motori a reazione. I tedeschi svilupparono inoltre un autogiro privo di motore, il Focke-Achgelis Fa 330, che volava al traino dei sottomarini per avere un più alto punto di osservazione.

Prestazioni

Un autogiro Pitcairn PCA-2, costruito negli Stati Uniti su licenza della Juan de la Cierva.
L’autogiro consente decolli e atterraggi molto brevi, ed il pilotaggio è più semplice di quello dell’elicottero. Prima del decollo, il rotore viene solitamente messo in rotazione dal motore tramite una presa di forza, che viene poi staccata durante il decollo trasferendo piena potenza al propulsore.

Per l’atterraggio, è sufficiente diminuire la spinta propulsiva: la quota, trasformata in energia cinetica, mantiene il rotore in autorotazione e l’aeromobile atterra dolcemente, potendo scendere eventualmente anche quasi in verticale.

In origine, i primi autogiri avevano il piatto fisso ed utilizzavano comandi aerodinamici simili a quelli degli aerei, ma tali comandi divenivano inefficaci durante l’atterraggio. Nei modelli recenti il sistema è stato abbandonato in favore dei comandi sul rotore: i comandi muovono il piatto in avanti (picchiata), indietro (cabrata), a destra e a sinistra. Non c’è passo ciclico né collettivo; il direzionale è identico a quello degli aerei, mentre il piano di coda è fisso. Solitamente dispone inoltre di un freno sul rotore.

Questo mezzo si confronta in modo complesso rispetto all’aereo e all’elicottero. Rispetto all’aereo, da sempre viene considerato un grande vantaggio dell’autogiro la bassissima velocità di stallo. Un autogiro, per quanto non in grado di rimanere fermo in aria in volo stazionario, può volare a velocità molto più basse di quelle dei velivoli ad ala fissa. Questa caratteristica porta gli autogiri ad avere un inviluppo di velocità maggiore di quello degli altri aeromobili. In altre parole, gli autogiri possono volare in un intervallo di velocità maggiore rispetto a quello degli aerei, in ciò dimostrando migliore flessibilità, ma la maggiore resistenza aerodinamica, porta, a parità di motorizzazione, a velocità massime minori, limitando pesantemente, per esempio, gli impieghi militari.

Il confronto con l’elicottero è ulteriormente più complesso. Sebbene molti confondano autogiri ed elicotteri, gli autogiri, storicamente più vecchi degli elicotteri, sono macchine che necessitano di una sofisticazione minore, mentre gli elicotteri, pur essendo in grado di eseguire il volo stazionario, ovvero il restare fermi in aria, hanno bisogno di una serie di dispositivi più complessi. Il rotore principale negli autogiri, non è messo in rotazione da motori e quindi non è necessario contrastare coppie in volo. Come conseguenza, gli autogiri a differenza degli elicotteri, non sono dotati di rotore di coda e hanno comandi più semplici. Per esempio, non è presente il comando collettivo del rotore principale. Le caratteristiche aerodinamiche e la riduzione dei pesi consente, a parità di motorizzazioni, il raggiungimento di velocità maggiori per gli autogiri se paragonati agli elicotteri.

L’autogiro può atterrare quasi in verticale, ma non può né fare volo stazionario né decollare in verticale: tutt’al più, lanciando opportunamente il rotore, è possibile effettuare un jump take-off, che è una salita ripidissima senza corsa di decollo, salita che comunque non va oltre i 45 gradi. Per i modelli sportivi ed ultraleggeri cioè entro i 600 kg di peso al decollo in produzione attualmente si possono toccare facilmente velocità prossime ai 200 km/h e altitudini anche superiori ai 3.000 metri di quota.

Problemi

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Rappresentazione del “delfinaggio” su di un aereo moderno.

L’autogiro stalla in condizioni particolari e molto limitate, questo gli fa acquisire una superiorità in termini di sicurezza rispetto agli aerei, ma può innescare un “delfinaggio” (beccheggio in avanti e indietro) se sottoposto a forze G negative. Questo inconveniente è una delle cause principali di incidenti di questo aeromobile ed è oggetto degli studi fatti sugli autogiro moderni per eliminarlo.

Modelli di Autogiro
I modelli, visto il peso contenuto di quelli sportivi e ultraleggeri sono mono o biposto, con cabina aperta o chiusa equipaggiati con motori di derivazione motociclistica, alcuni con sistema di sovralimentazione con turbina con potenza per i modelli in produzione nel 2012 nel mondo fino a 120/150 hp con consumi massimi di circa 20 litri di carburante all’ora. Questi consumi sono riferiti ai motori Rotax a due tempi. I motori a quattro tempi consumano di meno ma hanno minor potenza specifica e peso maggiore. Il rotore del motore posteriore può avere a seconda delle esigenze di carico prontezza della risposta e potenza del motore da un minimo di due a tre o quattro pale. Il rotore libero sovrastante l’autogiro di solito ha solo due pale ma esistono modelli con tre o quattro pale. Alcuni modelli più recenti sono dotati oltre ad un tipo di trasponder anche di uno schermo con un navigatore integrato molto simile a quelli automobilistici poiché fabbricato dalle stesse ditte, che però è stato studiato apposta per la navigazione aerea. Normalmente sono equipaggiati solo con la strumentazione necessaria per il volo a vista con luci di segnalazione stroboscopiche e di atterraggio.

Usi dell’Autogiro
Oltre all’uso da diporto e a quello ricreativo/sportivo gli autogiro moderni vengono utilizzati in tutto il mondo per i più svariati compiti come il controllo bestiame, la prevenzione incendi, eccetera. È escluso l’uso militare nel vero senso del termine poiché il progetto di superleggero non è compatibile con trasporto armamenti pesanti anche se alcune nazioni utilizzano degli autogiro pilotati da militari professionisti per mappare delle zone geografiche e per altri scopi. È pur vero che gli autogiri sono stati utilizzati al fine di ricognizione durante la seconda guerra mondiale in modo esteso.

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Storia ed evoluzione del girocottero

Il 23 Gennaio 1923 è la data del primo volo in autogiro ufficilamente osservato. L’autogiro nasce infatti agli albori dell’aviazione, per opera del suo inventore, il pilota spagnolo Juan de la Cierva.

I primi esperimenti non ebbero molto successo in quanto il velivolo si dimostrò poco stabile, di difficile controllo e con frequenti rotture alle pale. Uno dei problemi più frequenti ed insidiosi che affliggeva i piloti era lo stallo a bassa quota in fase di decollo o atterraggio.

Dopo l’ennesimo incidente mortale, in cui perse la vita uno dei suoi migliori amici, la Cierva si prodigò per trovare una soluzione al problema. La difficoltà che gli si presentò fu quella di creare una configurazione che assicurasse la portanza all’aereo anche in quelle situazioni in cui normalmente avveniva lo stallo.
Il problema fu individuato nella differenza di portanza che si generava tra la pala avanzante e quella retrocedente. Fu allora aggiunto un movimento alle pale denominato “flappeggio” che permetteva di eguagliare tale differenza.
L’idea di Juan de la Cierva fu molto rivoluzionaria e originale. Egli applicò al suo aereo un sistema costituito da un rotore a tre pale il cui movimento era indipendente e automaticamente generato dal flusso di aria che lo attraversava: il rotore era cioè in autorotazione (da qui il nome autogiro).
Il primo autogiro fu così pronto a dimostrare tutte le sue virtù impressionando per le sue performance e manovrabilità.
Ritroviamo poi l’autogiro come protagonista su alcuni u-boat tedeschi nella seconda guerra mondiale. In questo caso un autogiro, privo di motore, era trainato con un cavo dal sottomarino. Il pilota aveva così una visuale tale che gli permetteva di avvistare in lontananza le unità nemiche.
L’interesse per l’autogiro trova vigore tra gli appassionati di aviazione e autocostruttori negli anni 50 grazie a Igor Bensen che ideò una macchina con un rotore bipala dalla costruzione semplice ed economica. Nei giorni nostri sono disponibili sul mercato diversi modelli di autogiro e molti dei quali si basano ancora sul progetto di Bensen. In Italia l’autogiro ha avuto una storia poco felice. Alcuni incidenti, avvenuti anni orsono, dall’esito fatale ne hanno dato un immagine di macchina pericolosa e scorbutica. Tale cattiva fama si è protratta per molto tempo condizionandone la diffusione tra gli appassionati di volo.
Oggi finalmente disponendo di macchine migliori, di una istruzione rigorosa e di una maggiore diffusione dell’informazione, anche i piloti italiani si stanno accorgendo delle enormi potenzialità e soddisfazioni che l’autogiro può offrire.

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