4.6.1 Síly v zatáčkách #

Pokud by bylo letadlo pozorováno při přímém letu zepředu [Figure 4-28], a pokud síly působící na letadlo

bylo vidět, zvedání a váha by byly zřejmé: dvě síly. Pokud by bylo letadlo v bance, bylo by zřejmé, že výtah nepůsobil přímo proti hmotnosti, ale nyní působí ve směru banky. Základní pravda o zatáčkách: Když se letadlo nakloní, zvedání působí dovnitř směrem ke středu zatáčky a také nahoru.

Newtonův první pohybový zákon, zákon setrvačnosti, říká, že objekt v klidu nebo pohyb v přímce zůstává v klidu nebo se nadále pohybuje v přímce, dokud na něj nepůsobí nějaká jiná síla. Letoun, stejně jako každý pohybující se objekt, vyžaduje, aby se otočil. V normální zatáčce je tato síla dodávána nakloněním letadla tak, aby byl vztlak vyvíjen dovnitř a také nahoru. Síla vztlaku během zatáčky je rozdělena na dvě složky v pravém úhlu k sobě. Jedna složka, která působí vertikálně a opačně k hmotnosti (gravitaci), se nazývá „vertikální složka zdvihu“. Druhý, který působí horizontálně směrem ke středu zatáčky, se nazývá „horizontální složka vztlaku“ neboli dostředivá síla. Horizontální složka vztlaku je síla, která táhne letadlo z přímé letové dráhy, aby se otočila. Odstředivá síla je „stejnou a opačnou reakcí“ letadla na změnu směru a působí stejně a opačně než horizontální složka vztlaku. To vysvětluje, proč ve správně provedené zatáčce není síla, která otáčí letadlem, napájena kormidlem. Kormidlo se používá k nápravě jakékoli odchylky mezi rovnou dráhou přídě a ocasu letadla. Dobrá zatáčka je zatáčka, ve které se příď a ocas letadla pohybují po stejné dráze. Pokud není v zatáčce použito žádné kormidlo, příď letadla vybočí na vnější stranu zatáčky. Kormidlo se používá k uvedení nosu zpět do souladu s relativním větrem.

Letadlo není řízeno jako loď nebo automobil. Aby se letadlo otočilo, musí být nakloněno. Pokud není nakloněna, není k dispozici žádná síla, která by způsobila, že by se odchýlila od přímé dráhy letu. Naopak, když je letadlo nakloněno, otočí se, pokud neklouže dovnitř zatáčky.

Dobrá směrová kontrola je založena na skutečnosti, že se letadlo pokouší otočit, kdykoli je nakloněno. Piloti by měli mít tuto skutečnost na paměti, když se pokoušejí držet letadlo v přímém letu.

Pouhé naklonění letadla do zatáčky nepřinese žádnou změnu v celkovém množství vyvinutého vztlaku. Vzhledem k tomu, že výtah během náklonu je rozdělen na vertikální a horizontální součásti, množství vztlaku proti gravitaci a podpěry hmotnosti letadla se snižuje. V důsledku toho letadlo ztrácí výšku, pokud není vytvořen další výtah. To se provádí zvýšením AOA, dokud se vertikální složka zdvihu opět nerovná hmotnosti. Vzhledem k tomu, že vertikální složka zdvihu klesá se zvětšujícím se úhlem náklonu, musí se AOA postupně zvyšovat, aby se vytvořil dostatečný vertikální zdvih pro unesení hmotnosti letadla. Důležitým faktem, který si piloti musí pamatovat při konstantních zatáčkách nadmořské výšky, je, že vertikální složka zdvihu se musí rovnat hmotnosti, aby byla zachována výška.

Při dané rychlosti vzduchu závisí rychlost, kterou se letadlo otáčí, na velikosti horizontální složky vztlaku. Bylo zjištěno, že horizontální složka zdvihu je úměrná úhlu břehu – to znamená, že se zvyšuje nebo snižuje, jak se úhel břehu zvětšuje nebo snižuje. Jak se úhel náklonu zvětšuje, horizontální složka zdvihu se zvyšuje, čímž se zvyšuje hniloba. V důsledku toho lze při jakékoli dané rychlosti vzdušné rychlosti řídit hnilobu seřízením úhlu náklonu.

Aby byla zajištěna vertikální složka zdvihu dostatečná k udržení výšky v rovném otáčení, je nutné zvýšit AOA. Vzhledem k tomu, že odpor profilu je přímo úměrný jeho AoA, indukovaný odpor se zvyšuje se zvýšením vztlaku. To zase způsobuje ztrátu rychlosti vzduchu v poměru k úhlu náklonu. Malý úhel náklonu má za následek malé snížení rychlosti vzduchu, zatímco velký úhel náklonu má za následek velké snížení rychlosti vzduchu. Musí být dodatečný tah (výkon).

aplikuje se, aby se zabránilo snížení rychlosti vzduchu v zatáčkách. Požadované množství dodatečného tahu je úměrné úhlu břehu.

Pro kompenzaci přidaného zdvihu, což by mělo za následek, že by se během zatáčky zvýšila rychlost vzduchu, musí se AOA snížit nebo se zvětšit úhel náklonu, pokud má být zachována konstantní výška. Pokud je úhel břehu držen konstantní a AOA se sníží, hniloba se sníží. Aby se zachovala konstantní hniloba, když se vzdušná rychlost zvyšuje, musí AOA zůstat konstantní a úhel břehu se zvětšuje.

Zvýšení rychlosti vzduchu má za následek zvýšení poloměru otáčení a odstředivá síla je přímo úměrná poloměru zatáčky. Ve správně provedeném zatáčce musí být horizontální složka zdvihu přesně stejná a opačná než odstředivá síla. Jak se rychlost vzduchu zvyšuje v otáčení s konstantní rychlostí, zvětšuje se poloměr zatáčky. Toto zvýšení poloměru otáčení způsobuje zvýšení odstředivé síly, která musí být vyvážena zvýšením horizontální složky vztlaku, kterou lze zvýšit pouze zvýšením úhlu náklonu.

V klouzavém zatáčce se letadlo neotáčí rychlostí vhodnou pro použitou banku, protože letoun je vybočován směrem k vnější straně dráhy otáčení. Letadlo je příliš nakloněno pro hnilobu, takže složka horizontálního zdvihu je větší než odstředivá síla. [Figure 4-29] Rovnováha mezi horizontální zdvihovou složkou a odstředivou silou se obnoví buď snížením břehu, zvýšením hniloby, nebo kombinací těchto dvou změn.

Otočení smyku je výsledkem přebytku odstředivé síly přes horizontální zdvihovou složku, která táhne letadlo směrem ven ze zatáčky. Hniloba je příliš velká pro úhel břehu. Korekce zatáčky smyku tedy zahrnuje snížení hnilobou, zvýšení náklonu nebo kombinaci těchto dvou změn.

Pro udržení dané hniloby se úhel náklonu musí měnit s rychlostí vzduchu. To se stává zvláště důležité u vysokorychlostních letadel. Například při rychlosti 400 mil za hodinu (mph) musí být letadlo nakloněno přibližně o 44°, aby bylo možné provést zatáčku se standardní rychlostí (3° za sekundu). V tomto úhlu náklonu tvoří pouze asi 79 procent zdvihu letadla vertikální složku výtahu. To způsobuje ztrátu nadmořské výšky, pokud se AOA dostatečně nezvýší, aby kompenzovala ztrátu vertikálního zdvihu.

4.6.2 Síly ve stoupáních #

Pro všechny praktické účely je zvedání křídel v ustáleném stavu normální stoupání stejné jako při stálém letu při stejné vzdušné rychlosti. Přestože se dráha letu letadel při stanovení stoupání změnila, AOA křídla s ohledem na nakloněnou letovou dráhu se vrací k prakticky stejným hodnotám, stejně jako vztlak. Dochází k počáteční okamžité změně, jak je znázorněno na obrázku 4-30. Během přechodu z rovného a vodorovného letu do stoupání dochází ke změně vztlaku, když je poprvé aplikován tlak zadního výtahu. Zvednutí nosu letadla zvyšuje AOA a na okamžik zvyšuje vztlak. Zvedání v tuto chvíli je nyní větší než hmotnost a začíná lézt letadlem. Poté, co je dráha letu stabilizována na sklonu nahoru, AOA a zvednutí se opět vrátí na hodnoty letu na úrovni.

Pokud je stoupání zadáno beze změny nastavení výkonu, rychlost vzduchu se postupně snižuje, protože tah potřebný k udržení dané rychlosti letu ve vodorovném letu je nedostatečný k udržení stejné rychlosti vzduchu ve stoupání. Když je dráha letu nakloněna nahoru, součást hmotnosti letadla působí ve stejném směru jako a rovnoběžně s celkovým odporem letadla, čímž se zvyšuje celkový efektivní odpor. V důsledku toho je celkový odpor větší než výkon a rychlost vzduchu klesá. Snížení rychlosti vzduchu má za následek odpovídající pokles odporu, dokud se celkový odpor (včetně složky hmotnosti působící ve stejném směru) rovná tahu. [Figure 4-31] Vzhledem k hybnosti je změna rychlosti vzduchu pozvolná, značně se liší s rozdíly ve velikosti letadla, hmotnosti, celkovém odporu a dalších faktorech. V důsledku toho je celkový odpor větší než tah a rychlost vzduchu klesá.

Obecně platí, že síly tahu a tažení, zvedání a hmotnosti se opět vyrovnají, když se rychlost vzduchu stabilizuje, ale na hodnotě nižší než při přímém a vodorovném letu při stejném nastavení výkonu. Vzhledem k tomu, že váha letadel působí nejen dolů, ale při stoupání s odporem dozadu, je zapotřebí dodatečný výkon, aby se udržela stejná rychlost jako při letu. Množství výkonu závisí na úhlu stoupání. Když je stoupání dostatečně strmé, takže není k dispozici dostatek výkonu, výsledkem je nižší rychlost.

Tah potřebný pro stabilizované stoupání se rovná odporu plus procento hmotnosti v závislosti na úhlu stoupání. Například 10° stoupání by vyžadovalo tah, aby se rovnalo odporu plus 17 procent hmotnosti. Vyšplhat přímo nahoru by vyžadovalo tah, aby se rovnala veškeré hmotnosti a tažení. Proto úhel stoupání pro výkon stoupání závisí na množství přebytečného výkonu, který je k dispozici k překonání části hmotnosti. Všimněte si, že letadla jsou schopna udržet stoupání díky nadměrnému tahu. Když je přebytečný tah pryč, letadlo již není schopno vylézt. V tomto okamžiku letadlo dosáhlo svého „absolutního stropu“.

4.6.3 Síly v sestupech #

Stejně jako při stoupáních síly, které působí na letadlo, procházejí určitými změnami, když se vstupuje do sjezdu z přímého a vodorného letu. V následujícím příkladu letadlo klesá se stejným výkonem, jaký se používá při přímém letu.

Vzhledem k tomu, že se na kontrolní třmen aplikuje dopředný tlak pro zahájení sestupu, AOA se na okamžik sníží. Zpočátku hybnost letadla způsobí, že letadlo nakrátko pokračuje po stejné letové dráze. V tomto okamžiku se AOA snižuje a způsobuje pokles celkového zdvihu. Vzhledem k tomu, že hmotnost je nyní větší než zdvih, letadlo začíná klesat. Zároveň letová dráha přechází z úrovně do sestupné letové dráhy. Nezaměňujte snížení zdvihu s neschopností generovat dostatečný vztlak pro udržení vodorovného letu. Letová dráha je manipulována s dostupným tahem v záloze a pomocí výtahu.

Chcete-li klesnout při stejné vzdušné rychlosti, jaká se používá při přímém a vodorovném letu, musí se při vstupu do sjezdu snížit výkon. Složka závaží působící vpřed podél dráhy letu se zvyšuje se zvětšujícím se úhlem rychlosti sestupu a naopak klesá s klesajícím úhlem rychlosti sestupu. Složka závaží působící vpřed podél dráhy letu se zvyšuje se zvětšujícím se úhlem rychlosti sestupu a naopak klesá s klesajícím úhlem rychlosti sestupu.