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Die Turbinenmacher

Konner K1 mit Turbinentriebwerk TK250

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Eigentlich stellt die Firma Konner aus Oberitalien Wasser- und Windkraftturbinen zur Stromerzeugung her. Aber es gibt wohl auch eine Leidenschaft für die Fliegerei, denn im Unternehmen wurde eine Turbine für die Luftfahrt entwickelt und der dazu passende Leichthubschrauber gleich mit. Toni Ganzmann hat für uns das Duo ausprobiert.

Amaro – ein kleiner Ort mit knapp 1000 Einwohnern, 300 Meter über MSL, 130 Autobahnkilometer nordöstlich von Venedig in der Region Friaul. Umgeben von schneebedeckten Bergen liegt am Ufer eines weitläufigen Gebirgsflusses das Gewerbegebiet, in dem sich die Firma Konner niedergelassen hat. Vor mehr als zehn Jahren begann Firmeninhaber Sergio Bortoluz dort mit der Konzeption einer modernen Gasturbine für die Luftfahrt. Sie sollte leicht und leistungsstark sein und mit Kerosin wie mit Dieselkraftstoff betrieben werden können – eben eine moderne Alternative zu den schweren Kolbenmotoren. Herausgekommen ist die TK250, ein ausgesprochenes Leichtgewicht von nur 50 kg. 

Die mit einer Ringbrennkammer und neun Einspritzdüsen arbeitende TK250 kann mehr als 250 shp Leistung erzeugen. Sie wird mittels eines 5,4-kW-Elektromotors angelassen. Strom dafür stellt eine 60-V-Lithiumbatterie zur Verfügung, die so bemessen ist, dass zwölf Anlassversuche hintereinander durchgeführt werden könnten. Möglich wird das durch das mikroprozessorgesteuerte Soft-Startverfahren. Das bedeutet, dass nach Auslösen des Startvorgangs der E-Motor nicht schlagartig den maximalen Strom bekommt, sondern langsam ansteigend in Abhängigkeit von der Wellendrehzahl gespeist wird.  

Bei 100 U/min schaltet das FADEC (Full Authority Digital Engine Control) die Treibstoffeinspritzung zu und zündet, bis 400 U/min anliegen. Hat das Triebwerk 1000 Umdrehungen erreicht, wird der Anlassermotor zum Generator und lädt die Batterie. Mit 1800 U/min hat das Triebwerk seine Leerlaufdrehzahl erreicht und wird von nur zwei Einspritzdüsen am Leben erhalten. 

Auf dem hauseigenen Turbinenprüfstand wurden Leistungs- und Verbrauchsmessungen mit unterschiedlichen Treibstoffen durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass zwischen Kerosin und Diesel kein nennenswerter Unterschied messbar ist. Pluspunkte sammelt die Diesel-Gasturbine aber angesichts des explosionsfreien Abbrennens bei Unfällen und der leichteren Verfügbarkeit dieses Brennstoffs.

Obwohl die EASA-konforme TK250 ihre Einsatztauglichkeit in mehr als 7000 Flugstunden in eigens dafür umgerüsteten Hubschraubern nachgewiesen hat, konnte das Triebwerk in größeren Stückzahlen jedoch noch nicht an Luftfahrzeughersteller verkauft werden. 

So weit, so gut. Nun kommt das dazu passende Gegenstück ins Spiel. Um den ganzen Entwicklungsaufwand auch rentabel zu gestalten, begann Konner 2011 mit dem Bau eines selbst konstruierten, zweisitzigen Leichthubschraubers mit der Bezeichnung K1. Für Laufruhe und Agilität sorgt ein dreiblättriger Hauptrotor. Mit einem  klassischen Cockpit mit Side-by-side-Sitzanordnung ist das Muster für unterschiedliche Gewichtsklassen konfigurierbar. Karbon wird überall dort eingesetzt, wo es sinnvoll und möglich ist: bei der Zelle und den Rotorblättern – ja sogar die kardanisch gelagerte Antriebswelle für den Heckrotor ist aus Verbundmaterial. Um noch mehr Gewicht zu sparen, gibt es keinen Abtrieb vom Hauptgetriebe, sondern eine Kraftübertragung mittels groß dimensionierter Doppelzahnriemen. Die große Gewichtsvariable ist das Tankvolumen. Unterschiedliche Tankgrößen bis maximal 140 Liter stehen zur Wahl. Zuständig für die Realisierung des Projekts  K1 ist der 30 Jahre alte Ingenieur Erich Dario.

Mein Besuch in Amaro kommt für das Konner-Team ziemlich überraschend, ich kann mich gerade mal zwei Tage vorher ankündigen. So erlebe ich den ungeschminkten Alltagsbetrieb – mit Testflügen, Auswertungen, Änderungen, weiteren Testflügen. Im Gegensatz zu den auf der AERO 2014 ausgestellten blau und grün lackierten Hubschraubern fliegt hier die Versuchsmaschine in Flecktarnlackierung; sie ist nur teilweise verkleidet. 

Fidenzio, der 56-jährige Testpilot, ist ein ehemaliger Militärhubschrauberführer. Er erklärt mir vor unserem ersten Flug alle Details und Änderungen.  

Dann der spannende Moment: Kann ich meine 190 cm Körpergröße ohne Verrenkungen hinters Steuer bekommen? Ja, ich kann! Der Türausschnitt ist hoch genug, und der stark geschwungene Steuerknüppel steht meinen Beinen nicht im Weg. Angeschnallt fällt mir auf, dass zwischen mir und Fidenzio viel Platz ist, und auch nach oben wird es nicht eng. Ich sitze auf dem linken Sitz, von dem aus der K1 geflogen wird. Im Panel sind zwei Multifunktionsdisplays eingebaut, die frei programmierbar sind und Flugbetriebsdaten, Turbinenparameter, hubschrauber-typische Anzeigen und GPS-Informationen darstellen. Diese Geräte wurden von Konner entwickelt und exklusiv in Italien gebaut. 

Im Tiefflug über den Fella-Fluss

Nun zum Anlassen. Im Overhead-Panel schiebe ich einen Kippschalter auf die Mittelstellung „Start“, und vollautomatisch fährt das Triebwerk an, wird gezündet und stabilisiert sich auf 78 Prozent Leerlaufleistung. Der Rotor dreht von Anfang an gleich mit und hält nun konstant 430 U/min. Die Endstellung des Kippschalters heißt „Fly“. Damit steht jetzt die volle Turbinenleistung zur Verfügung. Langsam ziehe ich am Kollektiv und warte, bis der Hubschrauber „weich“ wird. Da der Rotor rechtsdrehend ist, gebe ich vorsorglich schon etwas rechtes Pedal. Den Steuerknüppel habe ich etwas zu weit nach vorn gedrückt, und so muss ich sofort korrigieren. Mit leichter Vorwärtsfahrt stabilisiert sich alles ganz schnell. In 30 ft über dem Platz nehme ich die Fahrt raus und halte an. Da ich anfangs bei 90°-Drehungen im Schwebeflug die Höhe nicht exakt halten kann, übe ich das gleich ein paar Mal.Dann gehen wir auf Strecke. Mit voller Leistung steigen wir mit 2400 ft/min auf 1500 ft, und ich erfliege die derzeit maximale Geschwindigkeit von 111 kts (206 km/h). Das Tal ist breit genug. So kann ich Kurven auch mit starker Schräglage fliegen. Seitenwechsel und Quickstopps werden ohne Verzögerung angenommen und erfordern keinen spürbaren Kraftaufwand. Lediglich die Steuerwege des Knüppels empfinde ich als zu lang. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass der eingebaute Instrumentenpilz im Beinbereich zu ausladend ist und ich deshalb mein rechtes Bein nicht weit genug ausstrecken kann, wodurch mein rechter Arm eine unbequeme Haltung einnehmen muss. Dies soll unverzüglich geändert werden, verspricht Sergio Bortuluz bei der Nachbesprechung und beauftragt sofort einen Mechaniker, bei mir Maß zu nehmen.

Erich Dario hat in der Zwischenzeit alle vom Bordcomputer aufgezeichneten Parameter auf einen USB-Stick übertragen und zeigt am PC, dass sekündlich mehr als 20 unterschiedliche Werte gespeichert werden. Ich sehe, wie sich die Abgastemperatur im Verhältnis zu Torque, Pitch und Geschwindigkeit verändert, aber auch wie der Kraftstoffverbrauch damit zusammenhängt. Je nach Flugmanöver verbraucht die Turbine zwischen 0,8 und 1,2 l Diesel pro Minute. Durchschnittlich also 60 Liter pro Stunde. Ein guter Wert bei mehr als 200 shp Dauerleistung!

Beim nächsten Flug wird es etwas spektakulärer. Ich fliege mit 80 kts tief über das Flussbett der bis zu 500 Meter breiten Fella und weiche mit Steilkurven Baumgruppen und Felsen aus. Dann versuche ich, mit der linken Kufe auf der Schräge einer Sandinsel abzusetzen, aber Slope Landings muss ich wohl noch üben – ich rutsche immer weg. Auf einer Wiese will ich zum Schluss die üblichen Manöver in einem Hoverquadrat abfliegen. Das klappt trotz auffrischendem Wind auf Anhieb. Auch das Drehen des Heckauslegers durch den Wind ist leicht zu beherrschen. 

Bei diesen langsamen Vorwärts-, Rückwärts- und Seitwärtsbewegungen muss das Triebwerk viel leisten, und die Abgastemperatur steigt auf 640°. Sie bleibt damit aber noch fünf Prozent unterhalb des Bereichs, ab dem das FADEC die Leistung reduziert, um die Turbine vor Überhitzung zu schützen. 

Jetzt noch schnell eine Auto­rotation aus 1000 ft: Kollektiv ganz nach unten und 65 kt Fahrt einnehmen. Mit sehr moderaten 1000 ft/min segeln wir der Erde entgegen, und Fidenzio sagt an,  wann ich den Flare einleiten soll. Die kinetische Energie der drei Blätter hält uns erstaunlich lange in der Luft, bis bei geringer Fahrt die Kufen weiche Bodenberührung bekommen. 

Beim Wiederstart will ich die Turbine an ihre Leistungsgrenze bringen und ziehe den Leistungshebel komplett hoch. Doch mehr als 100 Prozent gibt die Elektronik nicht frei. Über Tippschalter am Stick kann man aber im Notfall das Limit manuell verändern. 

Nach mehr als einer Stunde fliegen wir zurück zum Firmengelände. Dort schwebe ich langsam in den doch recht engen Hof und lande auf der Platte mit dem aufgemalten „H“. Nach drei Minuten Abkühlzeit stelle ich den Kippschalter auf „off“, warte, bis der Rotor steht, und steige begeistert aus.

Mein Fazit: Der Helikopter K1 machte zu keiner Zeit einen nervösen oder gar unsicheren Eindruck. Auffällige Vibrationen gab es weder im Flug noch am Boden auf Beton- oder Schotterflächen. Ebenso wenig sind mir Instabilitäten um Hoch- oder Querachse aufgefallen. Die Flugleistungen überstiegen naturgemäß die von vergleichbaren Hubschraubern mit Kolbenmotoren. Zelle und Antriebsstrang repräsentieren hinsichtlich der technischen Verarbeitung einen ausgesprochen hohen Qualitäts- und Sicherheitsstandard. Der Preis von deutlich unter 300 000 Euro erscheint für diesen Turbinenhubschrauber absolut angemessen. Bisher wurden sieben K1 in den asiatischen Raum verkauft, weitere Helikopter sind im Bau.

Technische Daten

Konner K1

Hersteller: Konner Srl., Via Fratelli Solari 18, 33030 Amaro (UD), Italien, info@konnerhelicopters.com

Antrieb: TK250Wellenturbine

maximale Leistung: 186 kW/250 shp

Abmessungen: 
Länge 6,40 m
Gesamtbreite 1,70 m
Höhe 2,32 m
Rotordurchmesser 6,80 m
Heckrotordurchmesser 1,29 m

Massen und Mengen: 
Leergewicht 290 kg*
maximale Startmasse (MTOW)900 kg*
Tankvolumen140 l*

Flugleistungen:
Reisegeschwindigkeit 115 kts/213 km/h
VNE135 kts/250 km/h
Reichweite592 km
Schwebeflughöhe IGE10 000 ft/3048 m
Dienstgipfelhöhe15 000 ft/4572 m
Steigrate2600 ft/min

Treibstoff:
Diesel, Biodiesel, Kerosin (F1, F4)

*Da der Leichthubschrauber in unterschiedlichen Gewichtskonfigurationen angeboten wird, können Leergewicht, Startmasse und Tankvolumen variieren.

aerokurier Ausgabe 09/2014

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