Heliolatrie:
helicoptergekte
Na zijn eerste helicopterles vroeg
ik de glazig kijkende redacteur van een luchtvaarttijdschrift: "Wist U
dat het woord helikopter letterlijk 'wentelwiek' betekent?"
"Wist jij dat ik nu verliefd
ben," antwoordde hij, "èn op het vliegtuig èn op de
helikopter?"
Bang dat het besmettelijk was zei
ik vlug: "Bedankt voor het gesprek."
Beschikbaar was een Rogerson Hiller UH-12E helikopter van maximaal 1406 kg met een zescylinder zuigermotor van 305 PK. Uiterlijk is hij door zijn opvallende bubble-cabine net een gemotoriseerde zeepbel. En lijkt dan ook als twee druppels water op de beroemde Bell-47.
Het enige (voor leken) logisch
invoelbare bewegingsorgaan van de helikopter is zijn hoofdrotor: om hem op te
tillen. De rest is geheim. 
Vraag
maar eens voor de grap aan mensen waar de staartventilator voor dient: zoals u
weet voor de neutralisering van de reactiekracht der hoofdrotor. Zonder
tail-rotor zou de koffiemolen eronder immers in tegengestelde richting gaan
tollen - maar dat wist Leonardo Da Vinci rond 1500 zelf ook niet bij het
ontwerpen van zijn luchtschroef. Zelfs totdat Sikorsky in 1941 een helikopter
met één staartrotor construeerde, werkten alle eerdere modellen hun
reactiekrachten tegen via tegengesteld draaiende hefrotoren. In 1924 bij De
Pescara zelfs een hele toren van 8 rotors waaronder de heli vlak boven de grond
voortschommelde (tot hij neerstortte).
Ik
was ooit bij een hefschroefvlieger op de koffie om kwart voor acht 's avonds en
die gebruikte de speelgoedhelikopter van zijn zoontje om over zijn vak te
praten. Met de voetpedalen verander je de invalshoek van de staartrotorbladen,
teneinde om de topas te draaien, zoals in de bocht. Dus dat is net als bij een
(vleugel)vliegtuig met het richtingroer: om een zuivere bocht te vliegen. Alleen
als je dat in een vliegtuig verzuimt krijg je toch wel een bocht, dankzij de
zijdelingse aanblazing op de staart. Maar bij een heli is vaak nauwelijks
staartvlak voorhanden. Dus als je helling aanrolt zijn de pedalen important. En
ook als je gas geeft of de invalshoek van de hoofdrotor verandert, want dat
wijzigt immers weer de reactiekracht die moet worden opgeheven door de vertikale
rotor aan de staart? "Ja maar, ja maar!" riep ik, "hoe rol je dan
helling aan en hoe verander je dan de invalshoek van de hoofdrotorbla-"
Nu kwam op een drafje de vrouw des
huizes tevoorschijn, greep haar zoontje en rukte ook de heli uit haar ega's
handen. Naar verluidde moest het kereltje slapen en zonder zijn speelgoed kwam
hij zijn bed weer uit. Thans waren de helikopterpiloot en ik ons
demonstratiemodel bijster. Hij begon algemene zinnen uit te balken:
"Het
is voor de mensheid een lang gekoesterde wens geweest om vertikaal te kunnen
landen. Van alle luchtvaartuigen is de heli de meest veelzijdige vooral door de
talloze mensenlevens die hij heeft gered..." We zetten ontgoocheld het
Journaal aan dat militaire helikopters in beeld bracht bezig mensen te
verdelgen.
De invalshoek (de helicopterpiloot sprak wat betreft een heli liever over de instelhoek) van de hoofdrotorbladen wordt veranderd over de gehele draaicircel met de "collective pitch" hendel links van de vlieger. Het handvat daarvan kan draaien om gas te geven net als bij een motorfiets. Deze 'collective' beïnvloedt tevens het toerental (door de rotorweerstand). Het gas verandert de inlaatdruk en daarmee de eigenlijke power, dus niet het toerental, net als bij een vliegtuig met verstelbare prop.
Tijdens een les zit de piloot in het midden, een meevlieger stapt rechts de bol in, en de leerling dus links (daar zit een dubbele stick, collective en pedalen). De headset om door te praten dempt ook het motorgeluid probaat. Stationair draaiend zie je wel al toeren maar de inlaatdruk en dus de power zijn nog minimaal.
Met de 'collective' aan de linker kant kun je het toerental opschroeven tot in het groene gedeelte naar 3200-3400 RPM. Met het gashandvat verhoog je de inlaatdruk. Bij 19 wordt hij licht en je trekt hem op bij 23 inch kwikdruk. Daarbij dient men ook de toeren weer bij te stellen omdat hij anders zou stikken. Ook dient men met voeten het draaien van de staart te beheersen. De wind is niet uitgenodigd maar wil wel de heli op het barbecuetoestel plaatsen, hetwelk je met de stuurknuppel corrigeert.
Zelf kon ik tijdens een eerste helicopterles alleen het gevoel krijgen als op mijn eerst fietsles: iemand anders hield mijn rijwiel overeind en ik viel niet om. Het is heel wat moeilijker dan een gewoon vliegtuig!
Door voeten te geven draaiden we
een keer swingend om de topas en spoedden ons met 50 kts westwaarts het gras
over. Het was al heel wat als je horizontaal kon vliegen door het vooruit duwen
van de stuurknuppel oftewel de 'cyclic pitch' oftewel de cyclische
spoedhandgreep. Hierdoor krijgen de rotorbladen slechts voor een gedeelte van de
draaicircel (cyclisch) een grotere instelhoek waardoor de heli licht voorover
helt en zijn maximaal toegestane kruissnelheid van 80-86 kts. kan bereiken. Je
ziet de draaiende rotorbladen boven je als een licht geschemerde circel waarvan
je de voorste rand tot op een stuk boven de horizon neer moet houden. In dit
opzicht lijkt het op 'drie vingers tussen dashboard en horizon' bij de
horizontaal vliegende Piper. Maar bij de heli had ik het gevoel dat ik steeds de
'neus' neer moest houden en daarom zei een stem in mijn hoofd dat ik bezig was
te duiken. Maar ja als je dan de 'neus optrekt' verlies je vaart tot je
stilhangt.
Op filmpjes sinds 1907 zie je van die optimistisch startende hefschroefmachines met pioniers ernaast die hem 'recht' probeerden te houden. Maar zodra ze omhoog gingen klapten die toestellen vreselijk sneu, door onbeheersbare krachten, met de bladen tegen de grond. Net "Vlieg er eens Uit" van de TROS. Want zo'n rotor heeft immers een gyroscopisch effect. Als je er een dwarskracht op uitoefent gaat die 90° in de draairichting werken.
Daar
moest men dus ook rekening mee houden bij de overbrengingen van de 'cyclic'
(stick) zodat de heli inderdaad de richting uitgaat waarin je de stuurknuppel
duwt.
Deze is bij de Hiller (evenals bij de Bell-47, hiernaast een Hiller OH-23) niet
hydrolisch, maar direct mechanisch gekoppeld. Alleen niet aan de rotorbladen.
Doch aan een balkje dwars op de rotorkop, met kleine vleugelprofielen (de bladen
van Hiller). Die zijn makkelijker van stand te wijzigen dan de grote
rotorbladen. Maar zodra dat gebeurt trekken ze via stangen aan de rotorvoet op
hun beurt de hoofdrotor naar een andere instelhoek waarbij in feite de motor de
aerodynamische energie levert en niet de armspieren van de piloot. Eigenlijk te
vergelijken met trimvlakken bij een gewoon vliegtuig.
Sommige autogiro's maken een soort springstart. Juan de la Cierva wou een vliegtuig hebben dat niet zou overtrekken en daarom construeerde hij een losse draaivleugel. Zijn autogiro kreeg trekkracht van een gewone propeller, en doordat de draaivleugel wat naar achteren hing werd die als een windmolen van onderaf aangedreven. Doch eenmaal draaiende gaf hij weer lift als een vliegtuigvleugel (net als bij een heli met motorpech in autorotatie).
Helaas produceerde het naar voren draaiende stuk vleugel - bij het vooruitvliegen - meer lift dan het teruggaande blad dus wou de autogiro kantelen. De la Cierva maakte in 1923 scharnieren waardoor het rotorblad met mèèr lift omhoog kon draaien. Daarbij werd automatisch de invalshoek kleiner en daarmee de lift. Aan de andere zijkant gebeurde het omgekeerde. Zo loste de gelede rotorkop het probleem van de ongelijke draagkracht geniaal eenvoudig op.
Het torsiekoppel probleem ontbrak bij de autogiro want de rotor werd immers niet aangedreven vanuit de romp? Wat dat betreft hetzelfde als bij dat experiment van de Oostenrijker Doblhoff met de eerste straalhelikopter: perslucht en brandstof via 'straalmotortjes' uit de rotortips voor de aandrijving. Dat gaf ook geen torsiekoppel en daarom was er geen staartrotortje nodig.
Natuurlijk hielden vele anderen zich eveneens met de ongelijke draagkracht bezig. Merkwaardig genoeg wist b.v. de Argentijn markies De Pescara tussen 1919 en 1925 in Spanje en Frankrijk een serie heli's te bouwen waarbij hij wel de vooruitziende blik had om de ongelijke draagkracht aan te pakken, maar er niet in slaagde het torsiekoppel op te heffen!
Wat de autogiro betreft: die kon niet vertikaal starten dus kwamen er toch versies waarbij de rotor wèl werd aangedreven voor een sprong-start.
Eenmaal in de lucht werd dan snel overgeschakeld naar aandrijving door de propeller.
Bij
de helikopters, met aangedreven rotors, moest De la Cierva's vondst verder
worden uitgebreid door de invalshoekvergroting en -verkleining daar te doen
geschieden door een mechaniek dat het rotorblad tevens van instelhoek laat
veranderen. De eerste klassieke helikopter met een éénrotorsysteem, cyclische
spoedverstelling en een staartrotor om het torsiekoppel op te heffen was de
VS-300 van Sikorsky in 1941. En omdat de helikopter vertikaal kan landen plus
stilhangen nam de belangstelling voor de autogiro in de dertiger jaren snel af,
al kwam er in de zestiger jaren nog een golf van miniatuurtypen voor recreatief
gebruik.
Sikorsky was een doortastende
kalme gentleman met bolhoed. Hij ziet eruit of hij uitsluitend om geen builen
meer op te lopen (ook hij rolde soms overstag) de helikopter heeft willen
perfectioneren. "I remember," vertelt hij met Russisch accent, "a
good friend of mine and a very prominent designer, asked: when would the
helicopter go faster then the aeroplane, do you know that? I said yes I know:
the answer is never! When would the helicopter be more efficient then the
aeroplane, do you know that? I also said yes I know: never. But I said that
helicopters will do a number of jobs which no aeroplane will do and which in
fact nothing else will do except the helicopter!"
WIM HEINS
