Warum sagt XKCD, dass Autogyros abstürzen, wenn der Pilot wie in einem normalen Flugzeug auf einen Strömungsabriss reagiert?

Das eine ist, den Rotor zu stark zu entlasten (dh "auf den Stick zu drücken"):

Von Erklärxkcd :

... Sobald sich der Rotor nicht mehr dreht, fällt leider das gesamte Flugzeug wie ein Ziegelstein und der Rotor kann möglicherweise nicht mehr im Flug neu gestartet werden. Dies ist eine Situation, die unter allen Umständen vermieden werden sollte.

Normalerweise ist dies kein Problem, da das Gewicht des Flugzeugs den Rotor in Drehung versetzt. Wenn das Gewicht jedoch zu niedrig oder sogar negativ wird, wird der Anstellwinkel negativ und der Rotor wird langsamer und stoppt schließlich. Es kann passieren, wenn der Pilot „auf den Steuerknüppel drückt“ und abtaucht.

Unglücklicherweise entkommt man durch "auf den Steuerknüppel drücken" auch einem Strömungsabriss in einem (normalen) Starrflügelflugzeug, da es eine Möglichkeit ist, die Fluggeschwindigkeit wiederzugewinnen. Dies ist eigentlich ein kontraintuitives Manöver, aber da ein Strömungsabriss ein Notfall ist, werden Piloten darauf trainiert, es instinktiv zu tun. Es kann einen in Flächenflugzeugen ausgebildeten Piloten dazu verleiten, etwas zu tun, was auf einem Kreisel nicht getan werden sollte.

Dies ist ein bekanntes Problem bei Gyrocoptern. Die erste Antwort war teilweise richtig, da das Problem dadurch verursacht wurde, dass der Stick nach vorne gedrückt und der Rotor entladen wurde. Das Problem war jedoch nicht eine Verlangsamung der Klinge. Das eigentliche Problem war, dass viele dieser Tragschrauber unter diesen Bedingungen abstürzen würden. Wenn Sie in Bodennähe wären, würden Sie abstürzen, bevor Sie sich erholen könnten. Und selbst wenn Sie Höhe hätten, könnte der Sturz den Rotor überlasten und es würde immer noch zu einem Absturz kommen. Das größte Problem war jedoch, dass niemand zu wissen schien, warum, und da diejenigen, die stürzten, normalerweise nicht überlebten, gab es niemanden, den man fragen konnte. Wenn Sie also einen Gyrocopter flogen, lautete die erste Regel, niemals scharf nach vorne zu stoßen und das Blatt zu entladen.

Schließlich beteiligten sich Leute, die Aerodynamik und Physik verstanden. Sie studierten Gyrokopter und stellten fest, dass dies kein typeigenes Problem war. Das eigentliche Problem war, dass viele von ihnen eine Schublinie hatten, die über dem Schwerpunkt lag. Bei den kleinen Kreiseln machte das Gewicht des Piloten einen Großteil des geladenen Gewichts aus, und die Drückerkonfiguration bedeutete, dass der Pilotensitz den Luftstrom blockierte. Es gab also einen Anreiz, den Motor anzuheben, um sowohl Platz für einen größeren Propeller zu bekommen als auch das Blatt in saubere Luft zu bringen.

Der A-10 Thunderbolt II hat ein ähnliches Problem. Die Motoren sind über dem Rumpf platziert, so dass der heiße Auspuff über den horizontalen Stabilisator strömt, wo er vor der Sicht von wärmesuchenden Raketen am Boden geschützt ist. Dieser hohe Schub bewirkt, dass die A-10 nach unten neigt. Die Lösung bestand darin, die Triebwerke leicht nach unten zu neigen, wodurch sich das Flugzeug normalerweise aufrichten würde. Diese heben sich also auf.

Die hohe Schublinie ist also bei Kreiseln normalerweise kein Problem, da der Hauptwiderstand vom Rotor ausgeht, der noch höher ist. Dies funktioniert jedoch nicht, wenn Sie den Rotor entladen. Unbelastet geht der Rotorwiderstand auf Null und die Freikörperphysik übernimmt. Wenn die Schublinie über dem Schwerpunkt liegt, dreht sich das Flugzeug vorwärts und wenn es sich weit genug dreht, werden Sie stürzen. Die einzige Lösung besteht darin, die Schublinie so abzusenken, dass sie durch den Schwerpunkt verläuft. Dies kann dazu führen, dass sich das Flugzeug stärker aufrichtet, da der Luftwiderstand des Rotors immer noch hoch ist. Sie können versuchen, dem entgegenzuwirken, indem Sie die Schublinie nach oben winkeln, aber dies kann sie wieder über den Schwerpunkt bringen. Und die Schublinie könnte immer noch über dem Schwerpunkt liegen, wenn ein anderer leichterer Pilot fliegt.

Ich glaube, worauf sich der Comic bezieht, ist Mast Bumping . Rotorblätter sind sehr flexibel und können sich aus verschiedenen Gründen frei um den Mast drehen (die Welle, um die sich die Blätter drehen). Im normalen Flug werden die Blätter durch die Zentrifugalkräfte und das Gewicht des Rotorfahrzeugs straff gehalten unterstützen. Wenn ein Pilot plötzlich auf den Cyclic drückt, können Sie eine Situation mit niedrigem G, Null G oder sogar negativem G erzeugen. Die Blätter müssen nicht mehr das Gewicht des Flugzeugs tragen und die Blätter können möglicherweise so stark schwenken, dass sie den Mast, das Heck und sogar den Rumpf treffen.

Wenn also ein Autogyro-Pilot in eine Situation mit hohem Anstellwinkel geriet und darauf reagierte, indem er plötzlich die Nase nach unten in eine Null-G-Situation drückte, würden die Rotorblätter schwerelos mit dem Flugzeug schweben. Es ist normalerweise die nächste Aktion, die einen Maststoß verursacht. Der Pilot, aus seiner misslichen Lage mit hohem AoA heraus, zieht jetzt hoch, um sich auszurichten. Die noch schwerelosen Rotorblätter schwenken widerstandslos und treffen auf das Flugzeug. Dies ist selten eine überlebensfähige Situation.