Von AIR2 zu CHOPPAIR… unser technisches Streben für CHOPPAIR CR4

Das Demonstrationsprogramm des MOSQUITO AIR 2 ist vollendet. Es ist ein technischer und menschlicher Erfolg, der die Tür weit zum Vor-Industrialisierungs-Programm des „Neugeborenen“ öffnet: der CHOPPAIR CR4.

Um diese neue Herausforderung zu meistern, gliedern wir zusätzlich finanzielle Aktionäre und unsere derzeitigen technischen Berater in die Vermögensanlage von Mosquito Europe ein, das zu HELYXIR S.A.S. wird.

Der CHOPPAIR CR4 ist ein ultraleichter Helikopter mit zwei Sitzen von HELYXIR S.A.S., der Veränderungen, Entwicklungen, technische Verbesserungen, Aktualisierungen und Feineinstellungen vereint, die sich im Verlauf der Flugversuche und im konzeptionellen Prozess ergaben.

Die Architektur des AIR 2 ist stark vom MOSQUITO AIR inspiriert, der von John Uptigrove entwickelt und hergestellt wurde, einem kanadischen Ingenieur, der es geschafft hat, von seiner Leidenschaft zu leben, indem er fast 400 MOSQUITO Kits weltweit verkaufte.

Von Anfang an hat sich der Initiator, Programmdirektor, Co-Designer, Entwickler und Testpilot von AIR2 und heute CHOPPAIR beim Vergleich seiner Flugerfahrungen bei ROBINSON R22, R44, R66, ECUREUIL BA, T2, BELL 206, und den ultraleichten Helikoptern wie CH7, DYNALI H3, LH 212 am Ende auf der Basis folgender Gründe für MOSQUITO AIR entschieden:

– außergewöhnliche Stabilität des Helikopters im Schwebeflug (leichte Steuerung)

– enorme Inertie des Rotors, die sehr hohe und lange Flares ermöglichen, ohne die Integrität des Luftfahrzeugs zu gefährden

– Einfachheit und Erreichbarkeit der Mechanikteile, die eine schnelle Kontrolle und eine einfache Wartung ermöglicht, und damit wirtschaftlich ist

– Ideales Gerät, um Fliegen zu lernen und Helikopterflugmechanismen zu verstehen

Sein technischer und wirtschaftlicher Ansatz besteht nicht darin, das wieder neu zu erfinden, was bereits perfekt läuft, sondern im Vereinen des Besten aus bereits Bestehendem, im Zielen nach dem stärksten Preis bezüglich der Materialien, mechanischen Anordnungen und der Einfachheit von Produktionslinien.

Die langsame Entwicklung des MOSQUITO AIR2, einem ursprünglich für den Amateurbau entwickelter Helikopter, führt zu CHOPPAIR, der zahlreiche Veränderungen und Verbesserungen enthält sowie weitere entscheidende industrielle Lösungen wie etwa ein luftgekühlter Viertaktmotor mit großem Hubraum wie beim ROBINSON R22, aber vertikal befestigt wie beim BELL 47.

Der CHOPPAIR ist vor allem das Ergebnis einer perfekten Zusammenarbeit von Generationen von Luftfahrzeugliebhabern, jungen Technikern, Ingenieuren, Designexperten, Motorexperten, Informatikexperten, Programmierexperten und Leistungselektronikexperten mit erfahrenen Unternehmern und kreativen Designern.

Warum wird dieses vor-industrielle Programm zum Erfolg führen

1 / Sein Initiator und Hauptfinancier hat nicht damit angefangen, das Bankensystem zu „bemühen“, das hinsichtlich solcher Entwicklungen auf lange Sicht zu zögerlich und misstrauisch ist. Das Programm ist darauf ausgelegt, Ausgaben auf das Mindeste zu reduzieren – Kostenkontrolle aber ohne zeitliche Beschränkung.

2 / Da im Team der jungen Leute jeder seine eigene Zukunft als Helikopterhersteller plant.

3 / Dieses Team von jungen (erfinderischen) Ingenieuren überzeugte einige befreundete Investoren, sie finanziell zu unterstützen.

4 / Da dieser Helikopter zu einem sehr angemessenen Preis angeboten wird, mit großer Manövrierfähigkeit, technischer Einfachheit, und außergewöhnlicher Geräumigkeit, wird er zu einer Sensation in der Ultraleicht-Helikopter Welt werden, wie bei dem von ROBINSON eingeführten R22 in der Welt der zertifizierten Helikopter.

Das Konzept des „erschwinglichen Fliegens“, das Engagement der Leute und die technischen Verbesserungen waren die Schlüsselfaktoren dieser Erfolgsgeschichte.

Der Rest dieses Artikels richtet sich mehr an Flugzeugliebhaber und erläutert die Entwicklung der Gedanken, Konzepte, Schritte, im Verlauf der genommenen technischen und wirtschaftlichen Hürden und Entscheidungen, die davon ausgehen. Er beschreibt den intellektuellen und operationellen Prozess des Teams bei der Antwort auf alle unerwarteten Ereignisse während eines solchen Bauprogramms.

Vor sieben Jahren hat die DGAC (Generaldirektion der Zivilluftfahrt) Regeln veröffentlicht, die das Fliegen der Ultraleicht-Helikopter in Frankreich regulieren – Klasse 6. Davor flogen die Piloten mit Maschinen aus dem Ausland, ausländischen Lizenzen und für einige komplett „außerhalb des Rechtsrahmens“.

Vor fünf Jahren hat der französische Händler von Einsitzer-Helikoptern nach zweijährigen Erfahrungen im Geschäftssegment der Helikopter Klasse 6 gemerkt, dass es in Frankreich keinen wirklichen Markt für Einsitzer-Helikopter gibt und dass Maschinen mit zwei Sitzen auf dem Markt aufgrund deren Preis und hochentwickelter Technologie nur einem kleinen Kreis von Elite-Liebhabern vorbehalten war. Auch Schulen konnten es sich nicht leisten, zwei Maschinen zu kaufen und eine zu verleihen, um es ihren Schülern zu ermöglichen, alleine zu fliegen, nachdem sie ihren Flugschein erhalten haben. Der Schüler muss sich seinen eigenen Helikopter kaufen. Das verringert die Entwicklung dieser Aktivität wesentlich und letztendlich auch die Entwicklung dieses Marktes.

Aus dieser Beobachtung heraus ist der starke Wille entstanden, das Helikopterfliegen zu demokratisieren, indem man einen Helikopter entwickelt, der so einfach wie möglich hergestellt wird, auf einer soliden Basis und die folgende selbstverständliche Regel beachtend „Die mindeste finanzielle Belastung muss vor der Geschwindigkeit der Herstellung im Vordergrund stehen“. Der entscheidende Faktor sind die Kosten, nicht die Zeit.

Sie wollen die Kosten des Programms zum Explodieren bringen!!! Einfach, stellen Sie verschiedene Ingenieure ein und stellen Sie ihnen teure Büros zur Verfügung. Sie werden den besten Computer und die beste Software finden; angesehene Subunternehmer; sie werden die modernsten Ideen umsetzen, die sicherlich funktionieren werden, da die Software alles ausgerechnet hat und letztendlich werden sie alles tun, um die Leistung der drei oder vier Demonstrationsprogramme zu vergleichen. Dann können sie das beste Programm auswählen. Das nennt sich „CAVA“, Computer Assisted Verschwenderische Ausgaben.

Diesen Weg sind wir nicht gegangen. Wir haben ein Unternehmen gegründet, das einzig und allein diesem Programm zugeordnet ist, wobei nur der Vorstand angestellt ist. Wir haben tapferen und engagierten jungen Leuten geholfen, ihr eigenes Luftfahrzeuggeschäft aufzubauen, damit sie ein Einkommen außerhalb des Programms haben und damit sie diese erfolgreiche Geschäftserfahrung sammeln können. Wenn die industrielle Fertigung beginnt, sind sie bereit. Wir alle sind vernetzt in der regionalen Industrie in der Nähe des Flugplatzes Bourg Terres Des Hommes in Bourg en Bresse, wo wir unseren Sitz haben. Wir haben zu diesem Programm Experten versammelt, die ihre Expertise und ihr Know-how teilen und in dem Bewusstsein, dass ihr Interesse in das Programm sich auf lange Sicht auszahlen wird. Ferner haben wir das Interesse der lokalen politischen Akteure auf den Standort unseres Flugfeldes geweckt.

Das ist das Konzept – wie sind wir dahin gelangt?

Das eigentliche Ziel lag darin, einen Zweisitzer des MOSQUITO AIR 2 zu dimensionieren, indem man die Architektur des Einsitzers des MOSQUITO AIR beibehält. Deshalb haben wir die amerikanischen Materialien beibehalten, den vertikalen Zweitaktmotor, die zentrifugale Kupplung, die Drosselbox mit verzahnten Riemen und vor allem den Tatsache, dass die gesamte tragende Struktur auf einer Röhre fixiert ist, die Röhre des Mastes. Die Hauptgründe dafür waren das Minimum an technischen Veränderungen und die maximale Ersparnis von Entwicklungszeit.

1 / Technisch gesehen verwendet ein vertikaler Motor kein Verteilergetriebe. Das Verteilergetriebe ist eine große Drosselbox Antriebsrad/Kranz, die unter enormer Belastung steht. Die einzige Lösung, um es länger halten zu lassen, besteht darin, diesen großen Stahlblock zu überdimensionieren. Dies bedeutet ein Übergewicht, das schwer mit den Gewichtsbegrenzungen der Ultraleicht-Regeln zu vereinbaren ist. Die Überlebensdauer dieser Teile ist sehr kurz bei Ultraleichtflugzeugen, dadurch entstehen unerschwingliche inakzeptable Wartungskosten.

2 / der vertikale Motor erlaubt es, all die Massen auf der Röhre des Masten zu verbinden, und ihn dabei auf die einfachste Designform des Chassis zu reduzieren.

3 / der Zweitaktmotor ermöglicht bei Weitem das beste Kraft-zu-Gewicht Verhältnis, theoretisch ideal für die Ultraleicht-Luftfahrzeuge.

4 / die zentrifugale Kupplung ist das günstigste und leichteste System und kann eventuell als zweites Freilaufrad im Falle des Motorausfalls dienen.

5 / Drosselbox mit Zahnriemen übermitteln keine Motor/Rotor und Rotor/Motor Schwingungen. Riemen verkürzen die Zeit der Instandhaltung, den Schmierstoffverbrauch und dämpfen die Übermittlungsgeräusche.

6 / Die unverwundenen Aluminiumflügel sind im Vergleich zu den Karbonflügeln viel günstiger, leichter und vor allem die Tatsache, dass sie unverwunden sind, begünstigt das Einstellen der Autorotation des Helikopters.

Das erste Jahr der Bauzeit und das zweite Jahr mit Flugtests haben bewiesen, dass das Konzept des Mosquito Air die richtige Entscheidung war. Das „Zweisitzer -Demo“ verhielt sich im Flug gleich wie das AIR. Stationär mit hoher Stabilität und hohe Effizienz des hinteren Drehflügels.

Dennoch traten über die Zeit ernste Probleme auf, die es zu überwinden galt. Diese Probleme haben uns gezwungen, einige ursprünglich „unantastbare Fakten“ zu überdenken.

Der Zweitaktmotor ist überhaupt nicht auf die speziellen Anforderungen des Helikopters eingestellt. Die Schubkraft ist gegeben, aber der Fakt, dass ein Helikoptermotor während der unterschiedlichen Flugphasen bei konstanter Geschwindigkeit läuft, erfordert eine ständige Einstellung der Treibstoffzufuhr. Die Zylinder werden mit Wasser gekühlt, der Kolben wird aber nur mit Benzin gekühlt. Wenn man das Gas reduzieren möchte, ohne den Kolben zu beschädigen, muss man mehr Kraftstoff einspritzen als benötigt. Diese „Überdosierung“ überschwemmt die Zündkerze und löst damit zufälliges Stoppen eines Zylinders aus. Beim Verlieren von Schubkraft gibt der Pilot erneut Gas, um die Schubkraft wiederzuerlangen. Wenn sich die Zylindereinheit wieder entzündet, geht die Schubkraft auf einmal von 70 PS auf 140 PS. Dies löst einen extremen Schock beim Chassis und den Flugkontrolleinheiten aus. Wenn wir die Mischung verringern, um diesen Effekt zu vermeiden, wird der Kolben unter der Wirkung der Hitze verformt, und kann den Motor blockieren.

Wir sind bis zum Ende unserer Arbeitshypothesen gelangt, indem wir mehr und mehr hochentwickelte Software zum Mapping der Einspritzung benutzt haben, die Größe der Kühlkörper erhöht, die Anzahl der Ventilatoren vervielfacht und die ausschöpfenden Rohre neu „designt“. Dies führte uns nun zu dem Ergebnis, dass der einzig passende Motor der Viertaktmotor ist.

All diese Komplikationen haben uns allerdings gezeigt, dass das Chassis mit großen Schocks und Erschütterungen eines falsch eingeschwungenen Motors zurecht kommt. Bei diesen Tests musste nur die Aluminiumstruktur um das Freilaufrad und die Drosselbox verstärkt werden, nachdem sie während eines Testflugs gebrochen waren. Der Testpilot konnte eine extreme Effektivität des hinteren Drehflügels feststellen, die es einfach ermöglicht, das Drehen bei Abflügen zu beherrschen, auch wenn entweder ein bestehender Zylinder verloren wurde, 140 PS zu 70 PS, oder in die andere Richtung, von 70 PS zu 140 PS, wenn sich der Zylinder wieder einschaltet. Soweit Störungen stationär auftraten, blieben sie einfache Formalitäten, die nie die geringste Verformung des Fahrwerks darstellten.

Bei der Wahl der besten Maschine war die Entscheidung eines Viertaktmotors offensichtlich…aber welcher? Wir haben fast ein Jahr damit verbracht, uns Hersteller und Pseudoflugzeugmotorenhersteller anzuschauen, und dabei ernsthaft mögliche Optionen analysiert. Wir haben den Turbinenmotor, die Umlaufmotoren (theoretisch am besten geeignet, einen Helikopter zu steuern) und mit Wasser gekühlte Motoren ausgeschlossen. Der Wasser gekühlte Viertaktmotor braucht hohe Drehgeschwindigkeit, einen Turbo zu installieren bedürfte eines übergroßen Kühlkörpers für Wasser und Öl. Diese komplizierten Optionen waren weit weg entfernt von unserem Konzept und hätten darüber hinaus ein schwereres Gewicht mit sich gebracht.

Die endgültige Entscheidung war dann ein luftgekühlter Motor mit einem großen Hubraum. Aufgrund der Dimensionen und dem Gewicht/Kraft Verhältnis kam der Lycoming Motor nicht in Frage, sodass wir uns für den ULPower Motor entschieden haben. Dieses Unternehmen verändert nicht bestehende Motoren, sondern stellt seine eigenen Motoren her. Es war ihnen möglich, ihren Motor zu vertikalisieren und außerdem haben sie einen Motorträger entwickelt, der perfekt zu unserem Chassis passt.

Die Wahl dieses Motors hat viele externe Veränderungen verursacht:

1 / Es war notwendig, den Rahmen auf der Motorseite und seine Verbindungen zum Mast zu verändern.

2 / Es war notwendig, den ganzen Antrieb vom Motor zum Hauptrotoren zu verändern, da der Motor, um die benötigte Schubkraft zu liefern, bei einer Drehzahl von 3200 laufen muss. Es musste, ohne primäre Drosselung, also direkt auf die sekundäre Reduktion gehoben werden. Um das zu erreichen, mussten wir das Freilaufrad und die Kupplung überdenken. An diesem Punkt haben wir eine bedeutende technische Entscheidung getroffen: Wir haben uns dazu entschieden, auf die Kupplung zu verzichten. Stattdessen haben wir ein System zum „Vorstarten des Hauptrotors“ entwickelt, betrieben durch eine separate Batterie. Das Gewicht ist fast identisch, aber somit wurde die Möglichkeit einer Kupplungspanne im Flug ausgeschlossen.

3 / Nach den Flugtests (Motorgeschwindigkeit bei einer Drehzahl von 2650 und 112 PS), um die Motortauglichkeit mit diesem Helikopter auszuprobieren, war es notwendig, die Rotorkranzspitze neu zu entwerfen, um die originale Drosselung zu erhöhen, die Größe der 2 zu verändern, um eine Drehzahl von 533 des Hauptrotoren und volle Schubkraft (130 PS) zu erreichen, die der Motor bei einer Drehzahl von 3200 liefert. Interessanterweise verursacht die zusätzliche Geschwindigkeit des Rotors bei einer Drehzahl von über 533 die Zerstörung der Flügelachsen und verbraucht viel Motorenergie. Kurzum: die Leistung fällt dramatisch.

4 / Es war notwendig, die Flügelgröße des Heckrotors zu verringern, weil sie im Vorfeld bei einer Drehzahl von 3200 anstatt von 2650 mit dem Zweitaktmotor liefen. Die Tests haben uns gezeigt, dass die Antriebswellenlagerungen des Heckrotors bei einer Drehzahl von 2650 weniger beansprucht wurden als bei einer Drehzahl von 3200. Wir haben den Winkelantrieb vom Hauptrotor zum Heckrotor neu entwickelt. Die perfekte Drosselung wäre 1.2 gewesen, aber zu unserer Überraschung sind die maßgeschneiderten spirokonischen Zahnradgetriebe sehr teuer. Unserem Konzept „Zuerst eine wirtschaftliche Standardlösung“ getreu, haben wir einen Standardantrieb gefunden! Die Standarddrosselung ist 1.5, was die Rotationsgeschwindigkeit des Heckrotors deutlich verringert und somit seine Effizienz. Eine Lösung musste her.

Wir haben uns dazu entschieden, größere Flügel zu entwickeln und zu bauen, um dabei die Technologie zu bewahren. Diese Lösung ist viel günstiger als der maßgeschneiderte Winkelantrieb. Positiv zu vermerken ist, dass die hintere Antriebsachse weniger schnell rotiert als ursprünglich.

Noch wichtiger ist, dass wir die ganze Herstellung des Heckrotorflügels von europäischen Standardaluminiumblechen und bearbeiteten Teilen lokal beschaffen. Wir haben uns unsere Autonomie „selbst gekauft“.

5 / Der neue Winkelantrieb zwang zu einer neuen Dimensionierung der Box. Die Größe des Getriebes hat einen leichten Ausrichtungsfehler des Hauptrotors der Antriebsachse verursacht. Mit einer perfekten Ausrichtung war der Riemen nicht mehr fest. Deshalb haben wir einen Riemenspanner gezeichnet, entwickelt und gebaut.

6 / Durch die Wahl des elektrischen Motors (für den Prerotator) sind wir in die Welt der Mechatronik, der Informatik und der Leistungselektronik eingetaucht. Um eine neue Generation von Elektromotoren zum Laufen zu bringen, müssen wir die Batterietechnologie, Fahrschalter, die Servomotoren und die Programmierungsphasen der Beschleunigung beherrschen. Der erste Prerotator erlaubte es uns, das Funktionieren grundsätzlich zu überprüfen. Wir konnten am Ende des „Prestart-Zyklus“ des Hauptrotors den Motor starten, aber die Drehzahl war nicht hoch genug und der Anlasser des Startkranzes war unter zu starker Belastung. Die Belastung war derartig, dass nach 100 Starts der Anlasser und den Kranz gewechselt werden mussten. Das führte uns dazu, einen neuen viel effizienteren Zahnkranz zu konzipieren. Dank einem jungen Ingenieur mit Erfahrung mit Modellhubschraubern, haben wir einen leichteren kraftvolleren elektrischen Anlasser und Kontrolleinheit der Leistung und Batterie gefunden, der genug Rotorgeschwindigkeit bietet, um den Anlasser des Benzinmotors nicht mehr zu belasten.

Vielleicht denken sie wie wir, dass wir alle Probleme gelöst hatten, aber nein! Das System der Schwingungsdämpfung beim Anlassen des Motors wurde konzipiert, um den Kühlungsventilator des Motors zu schützen. Diese Dämpfung erfolgte durch Stifte aus Elastomer. Der erste Satz hielt für zwanzig Starts, der zweite Satz reichte für ca. 100. Wir mussten eine andere Lösung finden, ein super System wieder erfinden. Eigentlich nicht, wir haben das gleiche System angepasst, was über vierzig Jahre bei den ROBINSON Helikoptern funktioniert…..,eine Konus – Ventilator/Kurbelwelle Verbindung.

Zusammenfassend haben wir die letzten zwei Jahre das existierende Chassis zu einem neuen Motor angepasst, wir haben einen großen Teil des Antriebs, den Prerotator, den Riemenspanner, den Konus beim Ventilator und das hintere Rotorblatt entwickelt. Wer hätte das geglaubt! Wir sind da angekommen! Und es fliegt perfekt!

Aber es ist keine Zeit, um sich zurückzulehnen und auszuruhen. Es ist der Start des nächsten spannenden Schrittes. Parallel dazu haben wir bereits die Serien des Prototyps CHOPPAIR entwickelt. Das Fahrwerk wird um den Motor konzipiert. Die ausgewerteten Lösungen des AIR 2 Demonstrationsprogramms sind gewahrt, die Instrumententafel sieht aus wie die Kabine und die Kabine gleitet dahin, sodass erfahrene Piloten, talentierte Piloten sowie etwas kräftigere Piloten komfortabel sitzen können. Es gibt keine Türen mehr, die man vergessen könnte zu schließen und die Verriegelung der Kabine ist eine Zentralverriegelung. Die hintere Abdeckung ist umhüllender, der Heckausleger ist größer für einen besseren Look, der hintere Achsenantrieb wird besser geführt, und die Hauptflügel werden nicht länger amerikanisch, aber französisch sein mit einer längeren Lebensdauer von 500h zu 2000h. Die Ausgangsmaterialien werden europäisch sein, nur die Schraubelemente kommen aus Amerika, weil Europa nicht imstande ist, uns Gegenstücke mit dem gleichen Preis-Leistungs-Verhältnis zu bieten.

Die Teile- und Herstellungsakte sind im Prozess beendet zu werden.

Die Formen für das Cockpit, hintere Abdeckung, Instrumententafel und das Kabinendach sind fast vollendet. Wir müssen noch den Serienprototyp der CHOPPAIR zusammenfügen, um Anfang 2020 zu fliegen. Um die Sicherheit zu verbessern, wird das CHOPPAIR mit einem Sicherheitsfallschirm, einer unterstützenden Kontrolle der Wankachse und einem Flugschreiber (black box) ausgestattet. Wir werden die ersten Aufträge Anfang 2020 annehmen, während wir die Herstelleridentifikationsakte D für die DGAC (Generaldirektion der Zivilluftfahrt) entwerfen.

Mein besonderer Dank gilt den ersten Aktionären, die auf ein sehr riskantes übermenschliches Projekt (aus ihrer Perspektive gesehen) gesetzt haben. Wir werden ihnen zeigen, dass sie Visionäre waren und dass das Projekt nun Form annimmt. Genauso würde ich gerne dem Unternehmen AEROLIGHT danken, seinem Chef, seinen Angestellten und Auszubildenden, ohne die das ganze Programm nicht so technisch leistungsfähig gewesen wäre, und die diese industrielle Zukunft von CHOPPAIR repräsentieren. Außerdem danke ich allen derzeitigen und zukünftigen Beteiligten, neuen Aktionären, die ihren Einsatz verlieren könnten, wenn ein „Betriebsunfall“ bei einem Testflug eines Prototypen geschähe. Sie ermöglichen es dem Programm, in seine vor-industrielle Phase zu starten und Vorbestellungen anzunehmen.

Zukunftsoptionen:

Wenn sich kommerzieller Erfolg einstellt, wir der nächste CHOPPAIR (HELECOPTER) mit einem von Franzosen hergestellten Turbogenerator ausgestatteten Elektromotor betrieben.

Bei einem enormen kommerziellen Erfolg könnten unsere Luftfahrzeuge an einem Zertifizierungsprogramm teilnehmen.

Sie können die Entwicklung und die Entwicklungen des MOSQUITO AIR 2 Demonstrationsprogramms sehen:

– You tube vor vier Jahren mit einem Zweitaktmotor

– You tube vor zwei Jahren mit einem Viertaktmotor

– You tube diesen Sommer mit allen Modifizierungen und Flugüberprüfung vor der Einführung des vor-industriellen Programms.

Didier Lagneaux, Aerodrome Bourg Terre des Hommes am 2. September 2019