Jak na vírník – "jednoduše".

Vírník je letoun s rotujícím křídlem. Pohonná jednotka uvede vírník do dopředného pohybu jako u letounu s pevným křídlem. Rotorové listy nosného rotoru vírníku se náporem vzduchu nastaví do záporného úhlu profilu. To způsobí roztočení rotoru na pracovní otáčky. A na listech začne vznikat vztlak stejně jako na křídle letadla pohybujícího se letovou rychlostí.

Nastavování úhlů sklonu profilu rotorových listů (mávání) je také důležité ke správné funkci jednorotorových vírníků. Vyrovnává se tím nestejný vztlak listů v různých polohách rotorového disku a gyroskopický moment při změně polohy vírníku. U vícerotorových strojů se nemusíme zabývat máváním listů. Stačí aby rotory měly protiběžné smysly rotace.

Rotor

Průměr rotoru dostaneme z plošného zatížení rotorového disku. To by se mělo pohybovat okolo 5 až 10g/dm2. Optimální zatížení je prý 6 až 7 g/dm2 a maximální únosné 15g/dm2.

Počet listů

Užívá se 2, 3, 4 listých rotorů. Čím více listů tím lépe rotor pracuje. Zkoušel jsem dvoulistý rotor, ale vůbec se mi u modelu neosvědčil. Já létám s třílistým a jsem sním spokojen.

Rotorová hlava

Sklon osy mávání je 70° až 75° od podélné osy listu. Rotor se pak snadno roztáčí i dobře pracuje. Podle mého názoru jde o jednu z nejdůležitějších zásad u konstrukce jednorotorových modelů vírníků. Avšak, létat lze i s úplně tuhým rotorem (odzkoušeno). Jen je potřeba ho mít dosti vychýlený kloněním, aby se vírník nestáčel na jednu stranu vlivem nestejného vztlaku na rotoru. A vírník se hůř ovládá, protože rotor nemá mávání listů, které odstraní vlivy gyroskopického momentu. Důležité je i ložisko rotorové hlavy. U malých strojů lze použít kluzné, ale všeobecně je lepší použít kuličkové ložisko. Čím menší odpor v ložisku hlavy, tím lépe.

Rotorové listy

Pro profil listů se používá Clark-Y. Tloušťku profilu volte co nejmenší, maximálně 10%. Štíhlost listu se volí 8 až 12. Nižší hodnoty jsou vhodnější, ale na druhou stranu způsobují větší síly v řízení. Povrch listu má být hladký. Těžiště listu leží okolo 30% hloubky profilu. Všechny listy by měly mít těžiště stejně daleko od osy rotace. Poté bude rotor klidně pracovat. Jednoduše lze dovažovat listy pomocí lepící pásky. A to na spodní stranu listu. Listy jsou připevněny k rotorové hlavě pomocí šroubu a zajištěny pojistným kolíkem. List by se neměl kývat ve smyslu rotace rotoru (ubírá to otáčky – moje chyba). Ale při naražení na překážku by se měl sklopit a zabránit tak svému zničení.

Úhel náběhu listu lze upravit podložkou mezi listem a rotorovou hlavou. Podložka je přilepena ke spodní straně listu. Rotor se bude lépe roztáčet i lépe pracovat za letu. Úhel podložky 1° až 4°.

Poloha těžiště

Těžiště musí ležet před středem rotoru!!! Při zavěšení vírníku za střed rotoru by měla podélná osa stroje svírat z horizontem ůhel 5 až 10°. Svislá vzdálenost rotoru od těžiště (motoru) – čím je větší tím je vírník stabilnější, ale ovladatelnost a obratnost je horší. Pokud se k tomu přidá krátký ocas stane se letoun citlivým na plyn a může se nechtíc „zhoupnout“. Což přejde do svislého letu a sklouznutí. A určitě nepřistanete na podvozek.

Ocas stroje

Pokud chcete dobře létající vírník, tak by vodorovná ocasní ploch (VOP) a svislá ocasní plocha (SOP) měla nacházet až za rotorovým diskem. Pak bude dobře stabilizovat stroj. Můj rotor zasahuje dál za ocas z důvodu velké (těžké) polomakety C-30. Tím ocas příliš nestabilizuje a způsobil jsem si tím spoustu potíží. Ale i přesto létá.

U vírníků řízených kormidly se plocha VOP volí 5 až 8% plochy rotorového disku. Plocha SOP se volí 40 až 50% plochy VOP. U vírníků řízených DC mohou být podstatně menší.

Motor

Nejednoduší je umístit motor do předu vírníku (tažné uspořádání – osa motoru bývá potlačena 3 až 14° obvykle 5°). Vhodnější je umístit motor do (tlačného uspořádání), při přistán „na čumák“ alespoň nepolámete vrtuli a neponičíte drahý motor. Vírník má větší odpor než letoun s pevným křídlem. Motor by měl utáhnout 50 až 75% hmotnosti vírníku.

Řízení

1) Řiditelné vop, sop a křidélka jako u aerodynamicky řízených letounů.

2) Nakláněním rotoru (klonění, klopení). V podstatě jde o přesouvání těžiště jako u rogalova křídla. Nazývá se direkt kontrol (DC). Tento způsob řízení se obejde bez kormidel a mnohem lépe funguje při bezmotorovém letu. Samozřejmě lze oba druhy řízení kombinovat.

DC řízení se ovládá dvěma servy. a) Jedno servo obstarává klonění kolem osy X a druhé servo klopení kolem osy Z. Rotorová osa je upevněna v kardanu, který umožňuje nezávislé pohyby serv. b) Obě serva se podílejí na naklánění kolem os X i Z současně. K tom je zapotřebí RC souprava, která umožňuje motýlkové řízení. Kardan zde nahrazuje kulový čep.

Klonění – natáčení kolem osy X.

Někdo doporučuje 4 nebo 7° na každou stranu. Ovšem stroj od stroje se to liší. Správné hodnoty si musíte odzkoušet sami. Začněte na 4° a pokud vírník nebude chtít zatáčet přidejte výchylky.

Klopení – natáčení kolem osy Z.

Při neaktivním řízení by měl být rotor přitažen pod úhlem asi 5°. Rotor by neměl jít potlačit do záporného úhlu. Přitahovat můžete až do 14°.

Podvozek

Pro vírník je vhodný kolový podvozek. Dole je to letadlo, nahoře vrtulník. Vírník se při startu bez pojíždění jen velmi málo obejde (výjimkou je start z ruky). Vírník přistává „na fleku“ (tam by se bez kolového podvozku obešel). Osobně si rád pojíždím s modelem na místo startu a i po přistání si zajedu na stojánku. A né vždy přistanu s vírníkem tam kde bych chtěl (když blbnu – experimenty). Potom je docela pohodlné si se strojem přijet k sobě. U vírníku je vhodné mít větší rozchod hlavního podvozku, než je potřeba u letadla. Zabrání se tak převrácení při tvrdším přistání. (i po přistání hlavní rotor stále pracuje). Vírníky s tažnou vrtulí mívají řiditelnou ostruhu. Vírník s tlačnou vrtulí mívají řiditelný „příďák“.

Létání

K letu vírník potřebuje pracovní otáčky nosného rotoru. Snadno se roztočí v mírném větru. Popřípadě se sním rozběhněte. Jakmile ucítíte, že má snahu se vznést vypusťte ho. Motor samozřejmě běží naplno. (Nevypouštět!!! Pokud se zdá, že vás táhne dozadu. Je nutno přenastavit úhel rotoru v ose Z, nebo plyn. Jinak se stroj prudce vznese a sklouzne nabok.)

Pokud máte řiditelné SOP a podvozek, můžete startovat ze zemně. Jsou-li listy vírníku vybaveny podložkou upravující náběh listu a rotor svírá se zemí úhel okolo 30°, je možné rotor roztočit z klidu pomalým pojížděním i proti mírnému vánku. Nebo se může rotor roztáčet přes tvarovou spojku akuvrtačkou. Jestliže je stroj větší můžete do jeho útrob skrýt roztáčecí elektromotor s třecí spojkou. Po roztočení rotoru se musí náhon odpojit, aby rotor běžel volně. Pak se vírník rozjede a rotaci rotoru obstarává nápor vzduchu. Při letu nekloňte přes 30°.

Po vypuštění z ruky nebo startu ze země bude mít možná stroj snahu zatáčet na jednu stranu. V okamžiku vznesu se stroj prudce nakloní na stranu a budete mít co dělat. Vírník s pravotočivým rotorem se prudce nakloní vpravo a vírník s levotočivým rotorem se prudce nakloní vlevo. Musíte pod listy vložit podložku upravující náběh listu. Po této úpravě by stranové kopance měly být minulostí. Také se výrazně zlepší roztáčení a práce rotoru.

Za letu bude vírník s pravotočivým rotorem zatáčet vlevo a vírník s levotočivým rotorem bude zatáčet vpravo. Je to dáno konstrukcí nosného rotoru. Tento neduh se dá „odstranit“ vytrimováním klonění. Prostě, když bude vírník zatáčet vlevo nakloníte trimem rotor více doprava, dokud vírník nepoletí rovně. Vírník vždy bude lépe zatáčet na opačnou stranu než má rotaci nosného rotoru.

Po zhasnutí motoru vírník přistává autorotací. Pozor! Vírník po „zhasnutí“ motoru se chová trochu jinak než pod plynem. Určitě si vyhrajete s kniplem (klonění).

Výhody vírníku oproti letounu s pevným křídlem:

- Skladnost (rotor lze rychle složit)
- Nepadá při pomalém letu (vírník přistává autorotací)
- Krátký start (pouze při použití roztáčecího mechanismu hlavního rotoru, nebo vhodného protivětru)
- Krátké přistání (přistává na fleku)
- Manévrovací schopnosti na malém prostoru
- Velký rozsah rychlosti letu

Nevýhody vírníku oproti letounu s pevným křídlem:

- Motor je více zatěžován (zatěžování skoro jak u vrtulníku – bez motoru neletí, ale přistává)
- Složitější konstrukce (čím více pohyblivějších součástek tím větší možnost poruchy)
- Nemožnost létat záporná G (rotor vytratí otáčky a vírník nekontrolovatelně „žuchne“ „sprdelí se“ na zem)
- Horší orientace u létání s RC vírníkem (rotor není vidět tak dobře jako křídla)
- Při prudkém zastavení nosného rotoru vírník padá (kontakt rotoru s ocasem).

Všechny tyto výhody a nevýhody jsem vyzkoušel. :-)

K většině poznatků jsem došel vlastním odzkoušením, ale neocenitelně mi pomohl článek Karla Pustky v RCrevue 5/2002 a jiní. Pokud máte nějaké připomínky nebo zlepšení budu rád když mi je zašlete. Tato stránka je určená k popularizaci vírníků v česku a na slovensku.

Nejde o dokonalý způsob létání. Má své nevýhody a výhody, ale určitě je to velice efektní. A hlavně to funguje.

Zajímavé (francouzky): SCALE AUTOGIRO