ATE-3-autogiron suunnittelivat diplomi-insinööri Jukka Tervamäki ja helikopterimekaanikko Aulis Eerola. Ensimmäinen heidän rakentamansa ATE-3 valmistui vuonna 1968. Sen lisäksi Suomessa on rakennettu kaksi muuta yksilöä ja yksi Tanskassa.

Autogirot kiinnostivat Jukka Tervamäkeä jo opiskeluaikoina, jolloin myös hänen ensimmäinen autolla hinattava autogiroliitimensä JT-1 valmistui. Hän lensi ensilennon rakentamallaan JT-1:llä autohinauksessa Hallin lentokentällä vuonna 1958 pelkästään kirjatiedon avulla.

Seuraavana vuonna Tervamäki pääsi Yhdysvaltoihin Igor Bensenin autogiroja valmistavaan Bensen Aircraft Corporation -yritykseen harjoittelijaksi. Valmistuttuaan Helsingin teknillisestä korkeakoulusta vuonna 1963 Tervamäki meni töihin ilmavoimiin, jossa hän työskenteli helikopterien huoltoinsinöörinä. Siellä hän tapasi helikopterimekaanikkona työskennelleen Aulis Eerolan, jonka kanssa he yhdessä lähtivät kehittämään autogiroa eteenpäin.

Ensitöikseen, vuonna 1965, he suunnittelivat ja tekivät lasikuitukomposiittiset roottorin lavat symmetrisellä NACA 0012 -profiililla. Tervamäki ja Eerola testasivat uusia lapoja muutetussa JT-1:n rungossa, josta tuli muutosten myötä JT-2 – mutta joka oli siis yhä pelkästään autogiroliidin. JT-2:n suurimmat erot edeltäjäänsä olivat, roottorin lisäksi, muutettu laskutelineen paikka ja uusittu ohjausjärjestelmä. Tervamäen aikanaan Bensenin tehtaalta saama oppi vaikutti osaltaan JT-2:n teknisiin ratkaisuihin.

OH-XYR:n ohjaamo kuvattuna Oulun lentoasemalla Oulunsalossa 13. kesäkuuta 1991.

Taupilan veljesten Arvon ja Hannun rakentama ATE-3 OH-XYR Jämijärvellä elokuussa 1983.

OH-XYR rullaa Jämijärvellä elokuussa 1981 Arvo Taupilan ohjaamana.

ATE-3 syntyy

Loppuvuodesta 1966 Tervamäki ja Eerola aloittivat uuden autogiroprojektin, joka tällä kertaa tuli olemaan moottoroitu. ATE-3-nimellä (Autogiro Tervamäki Eerola) tunnettu autogiro sai lasikuitukomposiittisiin roottorin lapoihinsa helikopterin lapoihin suunnitellun NACA 8-H-12 -profiilin. Se tarjosi paremman hyötysuhteen autorotaatiossa kuin aiemmin JT-2:n roottorissa käytetty symmetrinen NACA 0012 -profiili.

ATE-3:n suunnittelussa käytettiin tietokonetta apuna, joka oli 1960-luvulla harvinaista harrasteilma-aluksen suunnittelussa. Tietokoneella laskettamalla eri lähtöarvoilla, kuten potkurin työntövoima, roottorin halkaisija, kokonaismassa ja niin edelleen, pystyi tekemään parhaimmat valinnat eri vaihtoehtojen välillä. Tietokoneohjelma oli ohjelmoitu Tervamäen TKK:ssa tekemien harjoitustöiden pohjalta, joissa hän oli laskenut samat asiat laskutikulla 1950-1960 lukujen vaihteessa.

Nykyisin Tervamäki on ohjelmoinut laskentamenetelmänsä itse ja se on GyroCalc-nimisenä vapaasti ladattavissa sekä Mac- että Windows-yhteensopivana Tervamäen kotisivuilta http://www.tervis.fidisk.fi/JTsite/index.html.

Moottoriksi valikoitui useammasta vaihtoehdosta amerikkalainen, kaksitahtinen, nelisylinterinen, 72-hevosvoimainen McCulloch O-100-1 -bokserimoottori. Tervamäki ja Eerola ehtivät jo tilata moottorin, mutta peruivat tilauksen myöhemmin toimittajan liian hitaan toiminnan takia.

Rakentajat saivat tietää myynnissä olevasta VW-moottorista, joka oli Antti Aarnio-Wihurin rallikäyttöön viritetty kilpailumoottori. Moottori oli VW 1 600, johon oli asennettu Okrasa-virityssarja. Kyseiseen sarjaan kuului muun muassa viisi millimetriä pidemmän iskun antava kampiakseli ja sylinterinkannet alkuperäistä isommilla natriumtäytteisillä venttiileillä.

Suunnittelussa ja rakentamisessa työnjako meni Tervamäen ja Eerolan kesken siten, että ensiksi mainittu teki yleissuunnittelun ja suunnitteli roottorin lavat sekä roottorin navan. Tervamäki suoritti myös lujuustarkastelut, aerodynamiikkaan ja vakavuuteen liittyvät laskelmat. Eerola hyödynsi projektissa omia taitojaan, joihin kuului muun muassa koneistus, hitsaus, maalaus ja yksityiskohtien suunnittelu. Roottorin lapojen kehittely teki molemmista taitavia lasikuitukomposiittiosien valmistajia muottiin laminoimalla.

Autogiron käytännöllisyyttä tavoiteltaessa lähtökohtana oli, että sen toiminta-aika ja matkanopeus olisivat riittävän suuria. Lisäksi sillä piti pystyä operoimaan Malmin lentokentän liikenteen seassa. Tästä syystä pyöräjarrut ja roottorin alkupyöritysjärjestelmä kuuluivat vaatimuksiin.

Suunnittelu- ja rakennustyö vei noin puolitoista vuotta aikaa ja 1 500-2 000 tuntia. ATE-3 sai rekisteritunnuksen OH-XYV, ja koelentoihin rakentajat pääsivät keväällä 1968. Tervamäki ei muista kumpi rakentajista lensi ensilennon, mutta hänen ensimmäinen minuutin mittainen lentonsa on tapahtunut 11. toukokuuta 1968.

Myöhemmin Suomessa rakennettiin kaksi muuta ATE-3-autogiroa: OH-XYQ ja OH-XYR. Näiden lisäksi Tanskassa on tehty yksi ATE-3, OY-767.

Koska OH-XYV oli prototyyppi, joiden kehittelyyn liittyy aina omia lisävaaroja, Tervamäki ja Eerolakaan eivät selvinneet ATE-3:n kehittämisestä ilman vaaratilanteita. Yhdellä ensimmäisistä lennoista roottorin lavat menivät flutteriin ohjattavuuden hävitessä kokonaan. Onneksi pakkolasku onnistui hyvin. Pahemmin kävi, kun matkalennolla liian laihasta seoksesta johtuneen moottorin ylikuumenemisen takia suoritetussa pakkolaskussa OH-XYV kaatui roottorimaston katketessa ja lapojen silpoutuessa. Ohjaajana ollut Jukka Tervamäki selvisi rysäyksestä ilman vammoja.

OH-XYV:n ohjaamo. Keskellä oleva mittari on roottorin pyörintänopeusmittari.

OH-XYV:n roottorin napa.

OH-XYV:n rakenne

Tervamäen ja Eerolan tavoitteena oli käyttää ATE-3:n rakennuksessa mahdollisimman paljon valmiita osia ja komponentteja lentokoneista sekä muista kulkuvälineistä, kuten esimerkiksi autoista, mopoista ja polkupyöristä. Rakennusmateriaaleiksi valikoituivat teräs, duralumiini ja lasikuitukomposiitti.

Tavoite valmiiden osien ja komponenttien käytöstä toteutui monessa paikassa. Esimerkiksi ATE-3:n ohjaamo oli peräisin kotimaisesta, lasikuitukomposiittirakenteisesta KK-1e Utu -purjelentokoneesta, samoin kuin tuulilasi, istuin, sivuperäsinpoljinmekanismi, mittaritaulu ja vanteet. Muun muassa roottorin alkupyöritysjärjestelmän ketjurattaat, jarrukilvet ja nokkapyörän haarukka olivat peräisin eri mopoista. Ohjausjärjestelmän pallonivelpäät ja sivuperäsinvaijerit olivat puolestaan lähtöisin Bell 47 -helikopterista. Kaasu- ja roottorin alkupyörityskytkinvipuyksikkö oli alun perin perämoottorin kaksivipuinen kaukohallintalaite.

Roottorin alkupyöritysjärjestelmän vapaakytkimen rakentajat suunnittelivat kiinteäksi osaksi roottorin napaa. Voima siirrettiin VW:n potkurinnavan hihnapyörältä roottoriin ohjaamosta vivulla kiristettävän hihnan kautta taipuisalle akselille ja siitä planeetta- sekä ketjuvaihteen kautta roottorille.

Lasikuitukomposiittirakenteiset roottorin lavat olivat vielä ATE-3:n kehittelyn aikaan harvinaisuus autogiroissa. Itse lavat ja valmistusmenetelmä olivat kokonaan rakentajien kehitystyön tulosta, joka oli alkanut JT-2:n roottorin lavoista. Molemmat lavat laminoitiin samassa muotissa, mikä varmisti lapojen muodon samanlaisuuden, joka puolestaan oli yksi vaatimuksista roottorin täristämättömyyttä tavoiteltaessa. Kaksi muuta vaatimusta olivat tasainen painojakauma ja mahdollisimman pieni painoero lapojen välillä. Viimeksi mainittu oli aluksi haaste, mutta valmistusmenetelmän kehityttyä rakentajat saavuttivat lapojen välille vain noin yhden prosentin painoeron. Lopullisesti painoero hävitettiin lapojen staattisessa tasapainotuksessa, joka suoritettiin laittamalla lapojen päissä oleviin tiloihin haulikonpatruunan lyijyhauleja.

Roottorin lapa oli lasikuitukomposiittikuorirakennetta, jonka täyteaineena oli polyuretaanivaahto. Uusilla lavoilla oli hyvän pinnanlaadun lisäksi se etu esimerkiksi puulapoihin verrattuna, että lavat kiinnittyivät vain kolmella pultilla per lapa roottorin napaan, ilman massiivisten tukiraudoitusten tarvetta.

ATE-3:n kromimolybdeeni teräsputkirunko oli kasattu hitsaamalla. Roottorimastossa oli kaksi putkea sisäkkäin. Sisempi putki kantoi kaikki vetokuormat ja ulompi vääntökuormat. Edellä mainitun rakenneratkaisun tarkoituksena oli estää roottorimaston pettämismahdollisuus teräksen väsymisen takia.

Rungon lisäksi muun muassa päälaskuteline ja moottoripukki oli valmistettu teräksestä hitsaamalla. Myös tankovälitteisessä ohjausjärjestelmässä – sivuperäsintä lukuun ottamatta – oli käytetty teräsputkea alumiiniseosputken lisäksi.

Rungon linjaa mukaillut aerodynaamisesti muotoiltu polttoainetankki, joka sijaitsi moottorin alla, oli laminoitu lasikuidusta.

Lasikuitukomposiitti oli käytössä myös potkurin ja pyrstöpintojen materiaalina. Rakentajat kokeilivat autogirossaan kolmea eri pyrstömallia: aluksi siinä oli sivuvakaajan ja peräsimen lisäksi pieni korkeusvakaaja. Seuraavassa vaiheessa vakaajaa ei ollut ollenkaan, ja viimeisenä OH-XYV oli varustettu kookkaalla V-pyrstöllä. Riittävän ison korkeusvakaajan tarve kävi rakentajille selväksi lentokokemuksen karttuessa. Ilman vakaajaa ja liian pienen vakaajan kanssa ATE-3 oli suuremmalla nopeudella ja puuskaisessa kelissä taipuvainen pituusheilahteluun. Lisäksi maailmalla ja Suomessakin oli tapahtunut onnettomuuksia, mitkä olivat johtuneet korkeusvakaajattoman tai pienellä sellaisella varustetun autogiron joutumisesta niin sanottuun nolla-g-tilaan, osin juuri puutteellisen pituusvakavuuden takia. Tervamäestä tulikin autogiron riittävän suuren korkeusvakaajan tarpeellisuuden puolestapuhuja.

V-pyrstöinen OH-XYV Oulun lentoasemalla Oulunsalossa 1977.

Yrjö Siitosen ja Jorma Paavilaisen rakentama OH-XYQ kuvattuna Hyvinkäällä 28. kesäkuuta 1997.

Jorma Paavilainen lentää ATE-3:a OH-XYQ. Kuva on luultavasti vuodelta 1986.

Lento-ominaisuuksista

Moottorin käynnistys tapahtui perinteisellä tavalla potkurista heittämällä. OH-XYV:n rullausominaisuuksista tuli hyvät, kuten suunnittelijoilla ja rakentajilla oli tavoitteena. Rullaaminen oli nopeaa ja vaivatonta.

Roottorin alkupyöritysjärjestelmän ansioista lentoonlähdön suorittaminen tapahtui nopeasti ja lyhyeltä matkalta, vieden vain 50-70 metriä kiitotietä. Lentoonlähdön suorittaminen alkoi roottorin alkupyörityksen kytkemisellä, joka tehtiin moottorin ollessa tyhjäkäynnillä ja ohjaussauva edessä. Vedon kunnolla kytkeydyttyä sauva vietiin taakse ja moottorin kierroksia lisättiin 2 000-2 500 kierrokseen minuutissa asti, jolloin roottori vastaavasti pyöri nopeudella 220-270 kierrosta minuutissa.

Seuraavana vapautettiin alkupyörityksen kytkentävipu ja jarrut sekä työnnettiin kaasu auki ja keskitettiin ohjaussauva. Seuraavan suunnilleen 50 metrin kuluessa roottorin pyörintänopeus nousi 400 kierrokseen minuutissa, nopeuden samalla kohotessa irtoamisnopeuteen 60 kilometriä tunnissa. Lähellä kiitotien pintaa suoritetun kiihdytyksen parhaalle nousunopeudelle 100 kilometriä tunnissa, jolla OH-XYV nousi 2,5-3 metriä sekunnissa, jälkeen lähdettiin nousuun.

Lennossa koneen käyttäytymistä ja sauvavoimia kuvaillaan lentokonemaisiksi. Ketterä OH-XYV kykeni säteeltään pieniin kaartoihin. Trimmaus oli suoritettu siten, että sauvan pystyi päästämään vapaaksi nopeudella 120 kilometriä tunnissa.

Useammasta lähestymis- ja laskumenetelmästä parhaimmaksi rakentajat havaitsivat vaihtoehdon, jossa lähestyminen suoritettiin lähes tyhjäkäynnillä sauva edessä nopeudella 100-120 kilometriä tunnissa. Normaalin loivennuksen ja kosketuksen jälkeen seurasi moottorin veto tyhjäkäynnille ja vedon lisäys sauvasta. Näin menetellen laskussa roottorin vastus kasvoi jyrkästi, ja OH-XYV:n pysähtyminen vei ainoastaan 10-15 metriä.

OH-XYQ kuvattuna suoraan edestä Savonlinnan lentokerhon hallissa.

OH-XYQ:n mittaristo, josta löytyvät roottorin pyörintänopeusmittaria (magneettokytkimen yläpuolella) lukuun ottamatta samat mittarit kuin vastaavan kokoluokan lentokoneestakin.