Mechanika letu

Prírodné vedy » Fyzika

Autor: ivana123
Typ práce: Referát
Dátum: 28.01.2014
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 3 700 slov
Počet zobrazení: 4 216
Tlačení: 363
Uložení: 325
Mechanika letu
 
1.Úvod
Vynález lietadla je jedným z najväčších úspechov vedy 20. storočia. Inšpiráciou pre tento významný technický čin bolo pozorovanie prirodzených letcov – vtákov – v prírode. Mať schopnosť vzlietnuť k nebesiam so zručnosťou a vznešenosťou vtáka je už dlho jedným z najväčších snov ľudstva. Už antická grécka legenda o Ikarovi rozpráva príbeh muža, ktorý si zhotovil krídla z vosku a vzniesol sa k nebu. Ale keď sa priblížil k Slnku, vosk sa roztavil a nešťastný Ikarus sa zrútil na zem a zahynul.

Významný renesančný umelec a vynálezca Leonardo da Vinci bol jedným z ďalších, ktorého fascinovalo lietanie. Odvážny Talian zanechal za sebou veľké množstvo výkresov a návrhov lietajúcich strojov. Trvalo však ďalších štyristo rokov, než niekto ďalší začal riešiť záhadu lietania. Prvé pokusy vzniesť sa k nebesiam boli spravidla zakončené katastrofou. Nadšenci piloti si, v snahe opustiť pevnú zem, priväzovali k pažiam podomácky vyrobené krídla a usilovne nimi mávali. Takéto snahy biedne zlyhávali, pretože nerozumeli, že nielen práca vtáčich krídeľ, ale tiež ich tvar umožňuje ich operenému majiteľovi priateliť sa s oblakmi. Až v  90.  rokoch 19. storočia bratia Wrightovci zkonštruovali krídlo, ktoré umožnilo plne kontrolovaný let.
Dnes, sto rokov po prvom legendárnom lete bratov Wrightovcov, je lietadlo čo do konštrukcie aj čo do využívania bezpochyby najpredávanejším výdobytkom 20. storočia. Týmto novým dopravným prostriedkom sa planéta akoby zmenšila, ľudia sa vzájomne priblížili a začínajú sa cítiť stále viac svetoobčanmi.

Mehcanika letu  je časť fyziky, ktorá sa zaoberá výkonmi a letovými vlastnosťami  lietadiel. Výkony lietadilel sú rýchlosti, dráhy,časy a výšky dosahované v obvyklých druhoch letu ( let vodorovný, stúpanie, klesanie, vzlet a pristátie). Letové vlastnosti lietadiel skúmame z hľadiska stability a riaditeľnosti lietadiel. 

2.Pohyb lietadla v priestore – súradnicová sústava
Súradnicový systém troch kolmých osí, pevne spojených s lietadlom, ktorého počiatok je umiestnený v ťažisku lietadla, nám umožňuje skúmať každý pohyb, ktorý môže nastať a podľa týchto osí tieto pohyby aj pomenovať. Sú to:
x...pozdĺžna os lietadla – leží v rovine súmernosti a má vhodne zvolený smer 
y...bočná os lietadla -  kolmá k rovine súmernosti
z...kolmá os lietadla – leži v rovine súmernosti kolmo na os x
 
Zložky rýchlosti posuvného pohybu lietadla do smeru jednotlivých osí preberajú ich názvy. Rozoznávame teda pozdĺžnu (vx) (to býva väčšinou rýchlosť letu),bočnú (vy) kolmú (vz) rýchlosť lietadla. Za letu je možný iba pohyb dopredu v smere osi x (proti smeru osi x by išlo napr. o pád po chvoste). Ak sa ešte lietadlo pohybuje v smere svojej bočnej osi y, ide o tzv. bočenie (bočný posuv). Ak sa lietadlo pohybuje aj v smere kolmej osi z, ide o klesanie resp. stúpanie. Otáčavý pohyb okolo pozdĺžnej osi nazývame klonenie, okolo bočnej osi klopenie a okolo kolmej osi zatáčanie. Uvedená súradnicová sústava je pravotočivá, čo znamená, že kladné zmysly osí, posuvných  rýchlostí, uhlových rýchlostí ( Wx, Wy, Wz) a momentov (L, M, N) sú tak, ako je naznačené na obr. 1.(viď obrazovú prílohu).

Zmenu rýchlosti letu možno zaistiť:
1.  zmenou ťahu motora
2.  zmenou odporu lietadla
3.  hlavne prídavnou tiažovou zložkou v smere letu pri naklopení lietadla
 
Ak je nutné lietadlo otočiť okolo bočnej osi, slúži k tomu výškové kormidlo (výškovka), čo je vlastne jednoduchá klapka, ktorej vychýlením vzniká aerodynamická sila (vztlak), ktorá na ramene od ťažiska vyvoláva klopivý moment M. Pre vychýlenie výškovky dole riadiacu páku (slangovo knipel) „tlačíme“ od seba, vztlak výškovky smeruje nahor a lietadlo klopí uhlovou rýchlosťou  Wy smerom „na hlavu“ (nos lietadla ide dole). Týmto spôsobom sa spravidla zmenší vztlak na krídle a lietadlo prechádza z vodorovného letu do klesania. A naopak pri „ťahaní za knipel“ k sebe, ide výškovka nahor, jej vztlak nadol a vzniknutý kolpivý moment smeruje „na chvost“ (zdvíha nos lietadla nahor). Tým sa spravidla zväčší vztlak krídla (zväčší sa uhol nábehu) a lietadlo tak prechádza napr. z vodorovného letu do stúpania.
   Nakloniť lietadlo rýchlosťou Wx pozdĺž vodorovnej osi vpravo vykonávame vychýlením knipla doprava – pravé krídelko ide nahor, ľavé nadol, teda za normálnych podmienok letu vztlak pravého krídla sa zmenší a ľavého zväčší a vzniká klonivý moment L vpravo. A opačne.

Otáčavý pohyb okolo poslednej, teda kolmej osi zaisťuje nožné riadenie. Vyšľapnutím pravého pedála  (pravá noha) sa vychýli smerové kormidlo (smerovka) doprava, na zvislej chvostovej ploche vznikne aerodynamická sila smerujúca doľava a na ramene od ťažiska lietadla táto sila vyvolá zatáčavý moment N doprava. Zjednodušene teda: nos lietadla zatočí rýchlosťou Wz na stranu vyšľapnutej nohy. A opačne.

V nasledujúcich kapitolách bude vysvetlené silové pôsobenie na lietadlo v rôznych ustálených režimoch letu. Ustálený znamená, že sily budú v rovnováhe, teda lietadlo sa udrží v tomto režime.

3.Výkony lietadla
3.1.  Vzlet lietadla
Vzletom nazývame pohyb lietadla od začiatku pohybu na vzlatovej dráhe cez rozjazd, nadvihnutie a ďalší pohyb vo vzduchu po dosiahnutí výšky 15 m. Vzdialenosť medzi miestom počiatku pohybu a miestom, nad ktorým lietadlo dosiahlo výšku 15 m, je dĺžka vzletu. Čas, za ktorý sa lietadlo pohybuje medzi týmito miestami je čas vzletu.

Vzlet lietadla delíme do piatich nasledujúcich fáz (viď obr. 2.):
Rozjazd – pohyb lietadla po zemi až do dosiahnutia rýchlosti nadvihnutia - vn
Nadvihnutie – tiež odpútanie alebo odlepenie od zeme. Je to okamih straty kontaktu so  zemou. Rýchlosť odpútania by mala byť približne o 10 – 15 % väčšia než minimálna (nesnažíme sa teda lietadlo „odtrhnúť“ od zeme priveľkým ťahaním v rozjazde – je to nebezpečné)
Rozlet (výdrž)lietadlo letí tesne nad zemou, využíva pritom priaznivý prízemný efekt, naberá tak potrebnú rýchlosť pre stúpanie.
Prechodový oblúk – najnebezpečnejšia fáza letu. Lietadlo pri ňom zväčšuje uhol nábehu, čo prináša okrem potrebného zvýšenia vztlaku i zvýšenie odporu, vzďaľovaním od zeme klesá prízemný efekt a zvyšuje sa aj indukovaný odpor. Zvyšujúci sa uhol stúpania tiež zvyšuje zložku tiaže, ktorá pôsobí - opäť v zmysle odporu! Všetky tieto zväčšujúce sa sily musí stále prekonávať ťah motora.
Stúpanie – ustálený režim, kedy je v rovnováhe ťah motora so súčtom celkového odporu lietadla a tiažovej zložky:  a vztlak v rovnováhe s druhou zložkou tiaže .Tu uhol nábehu poklesne oproti predchádzajúcej fáze.
 
Činitele ovplyvňujúce dĺžku vzletu :

Vietor - proti   - skracuje a uľahčuje
- zozadu  - predlžuje, až znemožňuje (bráni v ovládateľnosti)
Hmotnosť lietadla - predlžuje, až znemožňuje (preťažené lietadlá nemôžu vzlietnuť)
Odpor lietadla - predlžuje, až znemožňuje (vysunuté klapky na max.)
Uhol nábehu - pokiaľ od fázy rozjazdu budeme udržovať vysoký uhol nábehu, kvôli veľkému uhlu nábehu bude lietadlo len pomaly zrýchľovať, celý vzlet sa tak výrazne predĺži a naviac vo fáze prechodu do stúpania môže ľahko dôjsť k pádu.
Trenie pri rozjazde - predlžuje vo fáze rozjazdu. Zvyšuje ho najmä vysoký porast, mokrý, mäkký povrch, malé kolesá podvozku alebo lyže namiesto kolies,povrch vzletovej dráhy... Keď sa zíde viacero nepriaznivých vplyvov, ľahko je lietadlo neschopné zrýchliť na bezpečnú rýchlosť pre odpútanie. Napriek tomu niektorí skúsení piloti dokážu lietadlo na veľkom uhle nábehu odpútať a zrýchľovať opatrne bez dotyku zeme nízko nad porastom. Menej skúsení však po ich vzore situáciu nezvládajú a havarujú. Pre nich jediná rada: NIKDY SA NEPRECEŇUJTE!
Teplota vzduchu - pri väčších teplotách je redší vzduch a teda všetky aerodynamické sily sú menšie. K rovnováhe síl tak dôjde v skutočnosti neskôr až na vyššej rýchlosti, aj keď rýchlomer ukazuje stále rovnako. Ťah vrtule a výkon motora sa obvykle tiež zníži.
Nadmorská výška  - s výškou klesá hustota vzduchu , takže vplyv je rovnaký ako v predchádzajúcom bode.
Sklon vzletovej a pristávacej dráhy - keď je vzlet vykonávaný „do svahu“, musí ťah motora už vo fáze rozjazdu a rozletu prekonávať tiažovú zložku v smere odporu. Vzlet je teda omnoho dlhší, alebo nemožný. Naopak „zo svahu“ pôsobí tiažová zložka v smere ťahu a teda značne skracuje a uľahčuje celý vzlet.
  Bočný vietor  - má vplyv najmä na pilotáž (znepríjemňuje vedenie lietadla po osi vzletu, pri veľkých hodnotách bočného vetra môže byť vzlet úplne znemožnený). Dĺžku a čas vzletu nemení, prípadne trochu predlžuje.

3.2. Stúpanie a dostup
Podľa obrázku 3. a 4. platia rovnosti síl a rozklad rýchlosti v do dvoch zložiek :
(*)

(*) Pozn. Pretože uhly stúpania  v ustálených režimoch sú malé,  (v skutočnosti je o niečo menší vztlak Y i rýchlosť vx).
  Nezanedbateľnou zložkou je však , ktorá de facto zvyšuje odpor lietadla a musí byť prekonávaná zvýšeným ťahom vrtule, než ktorý postačuje k vodorovnému letu pri rovnakej rýchlosti.
 
Pre rýchlosť stúpania vy sa dá odvodiť vzťah:
 

kde je využiteľný výkon pohonnej jednotky (výkon, ktorý je využitý na pohyb dopredu), je potrebný výkon pohonnej jednotky na vyrovnanie odporu lietadla pri rôznych rýchlostiach. Teda max. rýchlosť stúpania sa dá dosiahnúť pri takej rýchlosti, kedy je rozdiel výkonov najväčší. Prebytok výkonu  sa s výškou letu stále zmenšuje kvôli poklesu atmosférického tlaku až k 0 (v tejto výške stačí výkon motora iba na prekonanie odporu), čo je výška označovaná ako teoretický dostup. Praktický dostup je menší, pretože hodnota stúpania s výškou klesá a predlžoval by sa neúmerne čas.
Z rovnice pre rýchlosť stúpania vy  je ďalej zrejmé, že s rastúcou hmotnosťou lietadla táto rýchlosť klesá.
  
3.3. Vodorovný priamočiarý ustálený let
Platí : G = Y T = X, (*) alebo tiaž lietadla  G vyrovnáva vztlak Y a odpor lietadla X ťah vrtule T.
 
Pre jednoduchosť celej situácie predpokladajme, že všetky tieto sily pôsobia v ťažisku a všetky momenty sú teda nulové (v skutočnosti to tak není). Z týchto rovníc možno po dosadení za vztlak Y a odpor X vypočítať rýchlosť letu v :
 
Pre dané lietadlo sa teda rýchlosť ustáleného letu mení iba veľkosťou súčiniteľa (koeficientu) vztlaku .Minimálna rýchlosť vmin zodpovedá hodnote cy max a teda kritickému uhlu nábehu krit . Maximálnu rýchlosť vodorovného letu teda dosiahneme malým uhlom nábehu (malý cy), kedy je tiež malý súčiniteľ odporu cx a pri maximálnom výkone motora. Pre dané výkonové možnosti motora a vrtule tak maximálnej rýchlosti zodpovedá práve jeden uhol nábehu. Zaujímavý je pomer tiaže G a ťahovej sily T:
 
Dosadením z rovníc (*) a zo vzťahu pre vztlak  a odpor  a matematickým zjednodušením dostávame záver, že ťah (prevedený na kg), potrebný pre vodorovný let, je toľkokrát menší, než hmotnosť lietadla, koľko je kĺzavosť lietadla.
Zmenou výkonu motora v ustálenom vodorovnom lete sa mení ťah vrtule. Pri zvýšení ťahu prevláda sila „dopredu“, lietadlo začne zrýchľovať. Potom existujú možnosti :
1.  pokiaľ nezmeníme uhol nábehu, lietadlo zvýši svoju rýchlosť a začne stúpať
2.  ak trochu potlačíme (zmenšíme uhol nábehu) a to tak, aby sme leteli stále vodorovne, zvýši sa rýchlosť lietadla viac než v prípade 1.
3.  ak trochu pritiahneme (zvýšime uhol nábehu) a to tak, aby lietadlo nezmenilo svoju rýchlosť, bude stúpanie ešte väčšie, než v prípade 1.
 
3.4. Zátačky
Zátačka je najbežnejší manéver lietadla, pri ktorom mení smer letu pri žiadnej alebo malej zmene výšky letu. Delíme ich podľa toho na : vodorovné, stúpavé, klesavé. Ďalej podľa veľkosti náklonu na : mierne,  ostré.
 
Pokiaľ sa počas zátačky nemení náklon, rýchlosť, polomer zátačky ani násobok zaťaženia, ide o zátačku ustálenú. V opačnom prípade neustálenú. Z hľadiska čistoty pilotáže hovoríme o zátačke :  správnej
nesprávnej – tá sa delí na :  výklzovú sklzovú

Vysvetlenie: Pohľady na lietadlo v zátačke sú zozadu, súčasne je zobrazený priečny relatívny sklonomer (spolu s ním je lietadlo naklonené o uhol náklonu g). Odpor lietadla vyrovnáva ťah motora (není vidieť v obrázku), ide teda o vodorovnú zátačku.
V správnej zátačke je volený náklon tak, aby lietadlo vyrovnávalo svojím vztlakom výslednicu tiaže G () a odstredivej sily FO, vznikajúcej pri každom krivočiarom pohybe. Určí sa podľa vzťahu:
 
kde  m...hmotnosť lietadla,
v...rýchlosť letu,
r...polomer zátačky

Výslednica tiažovej sily G a odstredivej sily FO potom pôsobí na všetky časti lietadla, i na guličku relatívneho priečneho sklonomera, ktorá zostáva v tomto ideálnom prípade stále uprostred, ako pri vodorovnom lete. Nos lietadla mieri do smeru dotyčnice ku kruhu zátačky.

Výklzová zátačka vzniká prílišným vychýlením smerového kormidla (zabudnutá noha v zátačke) alebo príliš malým náklonom (veľa vraciame ručné riadenie). Nos lietadla pritom mieri dovnútra zátačky, lietadlo je ale vybočené zo smeru dotyčnice o uhol b a je tak ofukované z vonkajšej strany. Tým vzniká bočná sila Z, ktorá smeruje približne do stredu zátačky a pomáha tak malej, dostredivej zložke vztlaku (pretože je malý náklon) udržať lietadlo v zátačke na menšom polomere, než by odpovedalo tomuto náklonu pri správnej zátačke. Odstredivá sila je teda väčšia než odpovedajúci náklon preto sa gulička sklonomeru vychýli von zo zátačky.

Sklzová
zátačka vzniká malým alebo žiadným vychýlením smerového kormidla, alebo príliš veľkým náklonom bez pritiahnutia ručného riadenia – potom ide naviac o zátačku klesavú, ktorá môže prejsť až na špirálu (rastie stále rýchlosť, riadenie „tuhne“ a náklon zostáva alebo sa ešte zväčšuje). Nos lietadla smeruje von zo zátačky, lietadlo je opäť vychýlené zo smeru dotyčnice o uhol b, je tak ofukované z vnútornej strany. Tým vzniká bočná sila Z, ktorá tentokrát mieri von zo zátačky a bráni tak lietadlu letieť zátačku o menšom polomere, zodpovedajúcu veľkému náklonu. Odstredivá sila teda nie je taká veľká, ako by v správnej zátačke odpovedalo náklonu, a gulička sklonomeru sa vychýli do zátačky.

Poznámka: Všimnite si, že vztlak v každej zátačke musí byť vždy väčší, než pri vodorovnom lete, pretože musí naviac vytvárať dostredivú silu. Preto je uhol nábehu o to väčší, o čo je väčší náklon zátačky. Násobok vztlaku Y v správnej zátačke oproti vodorovnému letu (tam je rovný tiaži G) je vlastne násobok zaťaženia n.

Matematicky to vyjadruje vzťah: kde  je uhol náklonu.

3.5. Zostupný let
Pokiaľ je ťah motora v ustálenom režime letu menší, než je odpor lietadla, musí tento rozdiel vyrovnať iná sila. Touto silou je obvykle zložka tiažovej sily, pôsobiaca v smere zostupného pohybu po naklonenej rovine. Táto zložka je tým väčšia, čím je väčší uhol zostupu. Pokiaľ je ťah motora nulový, hovoríme o kĺzavom lete. Takto sa pohybujú bezmotorové lietadlá (klzáky, vetrone, padákové krídla, rogala,...) a lietadla s vypnutým motorom. Ustálený kĺzavý let je naznačený na obr. 7.  
 
čo je kĺzavý pomer, alebo pomer výšky, z ktorej lietadlo kĺže, a vzdialenosti, kam z tejto výšky doletí. Prevrátená hodnta je kĺzavosť lietadla. Z podobných tojuholníkov priamo vyplýva, že . Pretože pre malé uhly kĺzania platí: konst. Pre určité lietadlo je kĺzavosť nepriamo úmerná odporu lietadla. Rovnica ďalej ukazuje, že maximálnu  kĺzavosť bude mať lietadlo vtedy, ak bude pomer  maximálny. Rýchlosť,pri ktorej nastáva maximum kĺzania, nazývame optimálna. Pri zväčšení aj pri zmenšení uhla nábehu (čo zodpovedá zmenšeniu resp. zväčšeniu rýchlosti) bude uhol kĺzania vždy väčší (a teda menšia kĺzavosť).
Poznámka: Zo vzorcov pre kĺzavosť vyplýva, že hmotnosť lietadla ju vôbec neovplyvní! (Ovplyvní iba veťkosť optimálnej rýchlosti.)

3.6. Pristátie
Každý let by mal končiť pristátim (nahor lietadlo môže, ale dole potom musí). Pristátie je náročnejšie na pilotáž než vzlet (a väčšina bežných obratov). Pristávací manéver ja vlastne opakom vzletu. Jeho fázy ukazuje obr. 8.
Klesanie (kĺzavý let) – za voľnobehu motora, prípadne bez motora, s vysunutými klapkami na maximum pri predpísanej rýchlosti pre priblíženie na pristátie.

Prechodový oblúk (vyrovnanie) – tu pilot priťahovaním výškovky zväčšuje uhol nábehu, tým zväčšuje súčinitele vztlaku a odporu, preto v tejto fáze klesá rýchlosť a let sa „narovnáva“ do smeru pristávacej plochy. Opäť najnebezpečnejšia fáza pistátia, kedy malé alebo neskoré priťahovanie vedie k nárazu do zeme pri vysokej rýchlosti s následným odskokom, pri ktorom je zvýšením uhla nábehu nárast vztlaku tak veľký, že dochádza k naberaniu výšky a potom spravidla dochádza k pádu alebo k ďalším odskokom. Naopak prudké alebo skoré pritiahnutie vedie k tomu, že lietadlo „vyrovná“ vysoko nad zemou, rýchlosť sa rýchlo zmenšuje a nasleduje prepadnutie lietadla z tejto výšky na zem. U prudkého pritiahnutia by naviac mohlo dôjst k prekročeniu kritického uhla nábehu krit. a teda k pádu lietadla v rýchlosti (veľmi nebezpečné).

Výdrž (optimálne 0,5 – 1 m nad zemou) – pri nej sa snažíme nízkym letom znižovať rýchlosť letu až na pádovú, ktorú by sme mali dosiahnúť na konci výdrže v nulovej výške.
Dosadnutie – pri ňom je lietadlo pod maximálnym uhlom nábehu, aký dovoľuje konštrukcia podvozku (mal by sa blížiť krit.), čo zodpovedá tzv. pristávacej rýchlosti.
Dojazd – tu sa používajú ďalšie možné prostriedky na brzdenie (padáčiky, brzdy kolies, reverz vrtule...), vhodné je tiež stále udržovať vysoký uhol nábehu.
 
Činitele ovplyvňujúce dĺžku pristátia :

Sú rovnaké ako pri vzlete, iba účinky sú u niektorých opačné:
Blízkosť zeme - vo fázach výdrže a dojazdu znižuje indukovaný odpor a teda predlžuje pristátie.
Odpor lietadla - skracuje dĺžku i čas pristátia
Uhol nábehu  - skracuje
Trenie v dojazde - skracuje
Sklon vzletovej a pristávacej dráhy - „do svahu“ výrazne skracuje, „zo svahu“ výrazne predlžuje až znemožňuje pristátie.
Bočný vietor  - negatívne pôsobí na pristátie,  v počiatočnej fáze je nutné udržo-vať smer vybočením alebo letom s náklonom v sklze, potom zvlášť vo fáze vyrovnania a výdrže sa vyžadujú veľké skúsenosti. V dojazde je nutné udržovať mierny náklon proti vetru a brániť vybočeniu proti vetru.
Poznámka: Vo výdrži sa snažíme čo najviac znížiť rýchlosť letu, aby pristávacia rýchlosť bola čo najmenšia, to je ale možné, len pokiaľ zaistíme potrebný vztlak zvýšením súčiniteľa vztlaku. Preto na pristátie používame vztlakové klapky na maximum. Zasúvať vztlakové klapky počas pristátia je preto veľmi nebezpečné.
 
3.7. Akrobacia
Akrobaciu môžeme približne definovať ako úmyselné prevádzanie takých letových obratov alebo režimov, pri ktorých dochádza k výrazným zmenám rýchlosti a výšky letu. Občas sa totiž stáva, že pilotný žiaci prevádzajú najrôznejšie obraty, pri ktorých dochádza ku zmenám rýchlosti a výšky letu, neúmyselne. To potom akrobaciou nenazývame. V akrobacii sa stretávame prevažne s neustálenými letmi.
Podľa obtiažnosti pilotáže delíme akrobaciu na základnú a vysokú.
Do základnej akrobacie počítame spravidla tieto akrobatické figúry: vývrtka, súvrat, premet, zvrat, riadený výkrut.
Za vysokú akrobaciu sa považujú všetky akrobatické  figúry  prevádzané  v lete na chrbte a figúry kombinované, napr. súvrat na chrbte, obrátený premet, vertikálna osmička atď.
Nebudeme sa podrobne zaoberať jednotlivými akrobatickými figúrami, urobíme len rozbor niektorých dôležitých prvkov.
Pri úvahách o akrobacii budeme mať na zreteli dve hlavné hľadiská :
1.  ako obrat previesť (pohyby kormidiel, potrebná rýchlosť atď.)
2.  aké bude pri obrate zaťaženie lietadla.

Poznámka: Nesmieme zabudnúť ani na zvýšené zaťaženie ľudského organizmu pri akrobacii. Zmienime sa o tom len stručne. Pri niektorých akrobatických obratoch, najmä ak nie sú prevádzané správne, dochádza k odkrveniu alebo prekrveniu mozgu. To má za následok dočasné poruchy zraku, prípadne pri vyššom zaťažení aj poruchy vedomia. Normálne funkcie zraku a vedomia sa vracajú ihneď po vymiznutí zaťaženia,takže z lekárskeho hľadiska to není zjav zdraviu nebezpečný. Pre pilota však je prinajmenšom nepríjemné, ak sa dostaví porucha zraku práve v okamihu, keď ho najviac potrebuje pre úspešné dokončenie obratu.   
 
3.7.1. Premet
Je základnou akrobatickou figúrou. Lietadlo pri ňom opisuje približne kruhovú dráhu vo zvislej rovine (obr. 9.) Hlavným riadiacím orgánom pri premete je výškové kormidlo. Aby bol premet plynulý, musí byť pilot počas celého obratu tlačený do sedadla. Táto podmienka je splnená, ak je v hornej časti premetu odstredivá sila väčšia než váha (t.j. násobok n > 0). To je možné len vtedy, keď je rýchlosť v hornej časti premetu väčšia ako vmin . Premet je možné previesť približne pri násobku zaťaženia . Rýchlosť na konci premetu má byť len o málo nižšia ako na začiatku. Potom sa však na prevedenie obratu stratí určitá výška.(obr. 10.) Táto strata výšky závisí na správnosti pilotáže. Niekedy musí byť premet prevedený bez straty výšky, prípadne i so ziskom výšky ( napríklad ak je prevádzaný v blízkosti zeme). Zisk výšky sa deje na úkor pohybovej energie, t.j. premet musí končiť s podstatne nižšou rýchlosťou ako bol začatý (obr. 11.) 
 
3.7.2. Kĺzavý let na chrbte
V kĺzavom lete na chrbte pôsobia na lietadlo rovnaké sily ako pri normálnom kĺzavom lete – tiaž lietadla a aerodynamické sily (obr. 12.) Minimálna rýchlosť v lete na chrbte je vyššia, pretože maximálny súčiniteť vztlaku v lete na chrbte je menší ako pri normálnom lete. Je to spôsobené okrem horších aerodynamických vlastností profilu krídla ešte zväčšeným odporom trupu a vodorovných chvostových plôch (obr. 13). Výškovka je v lete na chrbte silno potlačená. Stabilizátor má totiž veľký uhol nábehu a bez potlačenia by vznikal na vodorovných chvostových plochách príliš veľký vztlak, ktorý by spôsobil rozbiehanie lietadla do vyšších rýchlostí. U niektorých lietadiel, ktoré nie sú určené na akrobaciu, nedostačuje výchylka výškovky na udržanie ustáleného letu na chrbte.

V lete na chrbte je totiž odlišná funkcia priečného riadenia. Objasníme si to na príklade.  Ak chceme lietadlo nakloniť napríklad doľava, musíme vychýliť ľavé krídelko nahor a pravé dolu. Tomu zodpovedá výchylka riadiacej páky doprava. Z hľadiska pilota je to normálny zásah. Ak chceme previesť zátačku vľavo, nakloníme lietadlo vychýlením riadiacej páky doprava a vyšľapneme ľavý pedál nožného riadenia. To je však veľký rozdiel oproti prevádzaniu zátačky v normálnom lete, kedy sa vychyľuje nožné i ručné riadenie v súhlasnom zmysle.

Poznámka: V lete na chrbte je možné prevádzať všetky figúry základnej akrobacie. Pritom je nutné si uvedomiť, že pilot bude pociťovať príznaky preťaženia omnoho skôr (pri nižšom násobku) a že všetky lietadlá sú pre záporné násobky dimenzované menej než pre kladné.
 
3.7.3. Výkrut
Výkrutom nazývame otočenie lietadla približne okolo pozĺžnej osi o 360º. Rozlišujeme dva druhy výkrutov: pomalý (riadený) výkrut (obr. 14.) a rýchly (tzv. „kopaný“) (obr. 15.) výkrut . Oba druhy sa líšia pilotážou, v oboch prípadoch je však treba pred začatím výkrutu zvýšiť rýchlosť letu.
Pomalý výkrut: Hlavným kormidlom pri pomalom výkrute sú krídelká, ktoré spôsobujú otáčanie lietadla okolo pozdĺžnej osi (klonenie). Počas otáčania sa uplatňuje tzv. bočivo zatáčavý moment, ktorý dosahuje najväčšiu hodnotu pri náklone 90º. Tento moment spôsobuje tendenciu lietadla na zatáčanie v zmysle „nos pod horizont“ (obr. 16.). Pilot musí vychýlením smerovky vyvodiť moment opačného zmyslu. Pri takejto pilotáži, najmä pri veľmi pomalom výkrute vzniká veľmi silné bočenie. Častejšie sa pred začatím výkrutu privedie lietadlo do stúpavého letu tak, že pozdĺžna os lietadla zviera s vodorovnou rovinou uhol 15º až 20º. Tento uhol sa počas prvej polovice výkrutu vplyvom bočivo zatáčavého momentu zmenší tak, že os lietadla je približne vodorovná, pričom ani nebola použitá väčšia výchylka smerovky. V dobe, keď je lietadlo v lete na chrbte, musí byť výškovka silno potlačená. Čím väčšie je potlačenie, tým menej môže byť použitá smerovka na vyrovnanie bočivo zatáčavého momentu v druhej časti výkrutu (z chrbta do normálneho letu). Pri zlom výkrute dochádza najmä v polohe na chrbte ku zvyšovaniu rýchlosti, ktorá spolu s vychýlenými kridelkami spôsobuje zvýšené namáhanie krídla krútením.
Rýchly výkrut: Rýchly výkrut je vlastne uvedenie lietadla do autorotácie pri vysokej rýchlosti tak, že os autorotácie je pre zotrvačnosť približne vodorovná. Je zrejmé, že otáčanie lietadla sa deje okolo osi značne odlišnej od pozdĺžnej osi lietadla. Uvedenie lietadla do rýchleho výkrutu sa deje obdobne ako uvedenie do vývrtky: nesymetrickým odtrhnutím prúdenia na krídle – vznikom autorotácie. Krídelka, ktoré pri riadenom výkrute hrali hlavnú rolu, sú pri rýchlom výkrute v neutrálnej polohe.
 
3.7.4. Súvrat
Súvrat (obr. 17.) pripomína svojím prevedením plochú zátačku prevedenú buď v rovine zvislej alebo rovine šikmej vo veľkom sklone, pri ktorej sa lietadlo otáčí o 180º oproti pôvodnému smeru.
 
3.7.5. Prekrut
Prekrut je obrat, pri ktorom lietadlo zmení smer o 180º so súčasným ziskom výšky (obr. 18.). Prekrut je tvorený polpremetom a polvýkrutom.
 
3.7.6. Zvrat
Zvrat je podobne ako prekrut obrat lietadla doprevádzaný zmenou smeru o 180º (obr. 19.). Zvrat sa skladá z polvýkrutu a polpremetu. Narozdiel od prekrutu je počiatočná rýchlosť pri zvrate pomerne malá.
 
3.7.7. Vývrtka
Pri silno nesymetrickom odtrhnutí prúdenia na krídlach prechádza lietadlo do autorotácie a do vývrtky (obr. 20.). Nesymetrického odtrhnutia prúdu je možné dosianúť, keď je krídlo lietadla ofukované v oblasti kritického uhla nábehu krit. so silným vybočením. Preto pri úmyselnom prechode do vývrtky vyšľapujeme tesne pred dosiahnutím pádovej rýchlosti smerové riadenie na doraz  v zmysle zamýšľanej vývrtky. Pri takomto odtrhnutí prúdu s autorotáciou prechádza lietadlo do strmého zostupného letu s rýchlym otáčaním. Za tohto stavu sa pohybuje ťažisko lietadla po šroubovici malého polomeru.
Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


Odporúčame

Prírodné vedy » Fyzika

:: KATEGÓRIE - Referáty, ťaháky, maturita:

0.023