Zasady lotu – co sprawia, że samolot leci tam gdzie chcemy?

Jako że przerabiam właśnie blisko 1600 pytań z dziedziny Principles of Flight, czyli Zasad Lotu do egzaminów teoretycznych ATPL, postanowiłem przybliżyć zupełne podstawy tychże zasad. Tematów do omówienia jest mnóstwo, ale dziś chciałbym skupić się na tym zupełnie podstawowym: dlaczego samolot skręca, wznosi się, itd. Czyli: jak sterować samolotem i dlaczego leci tam gdzie chcemy?

Dlaczego?

Stara jak świat lotniczy zagadka jest następująca: dlaczego samolot lata? Odpowiedź brzmi: bo ktoś za to płaci. Ale jak już za to zapłaci, to do głosu dochodzi czysta fizyka. Dziś trochę o niej.

W latach szkolnych nigdy nie lubiłem fizyki. Zapewne z winy nauczycieli (bo przecież nie mojej 😉 ), ale przedmiot jest niezwykle fascynujący. Do dziś mam do niej lekką awersję, ale właśnie dlatego postaram się w możliwie przystępny sposób przedstawić powyższe zagadnienie. Tak jakbym miał wytłumaczyć sobie… Czy mi się udało, możecie ocenić w komentarzu, serdecznie zachęcam 🙂

Zanim będzie o sterowaniu, to warto najpierw przedstawić osie samolotu, do których będziemy się odnosić. Są one trzy: podłużna, poprzeczna i pionowa.

Zależnie od tego wokół której osi będziemy chcieli się obrócić, mamy do dyspozycji wolant i orczyk. Wolant to nic innego jak kierownica w samochodzie. Z tym że oprócz obrotu wokół osi podłużnej (przechylenie prawo-lewo, z ang. roll) możemy również „obrócić” samolot wokół osi poprzecznej (pochylenie w dół lub w górę, z ang. pitch).

Dodatkowo, nogami operujemy sterem kierunku przy pomocy orczyków odchylając samolot wokół osi pionowej (odchylenie prawo-lewo, z ang. yaw).

No dobrze, ale nie wystarczy przecież obrócić wolantem czy też nacisnąć prawy lub lewy orczyk. Samolot sam z siebie nie wykona zamierzonego skrętu. System sterowania jest połączony przy pomocy systemu linek i popychaczy z zewnętrznymi powierzchniami sterowymi.

Tutaj istotne są zarówno skrzydła, jak i ogon samolotu. Na ogonie mamy statecznik pionowy ze sterem kierunku (odchylenie prawo-lewo) oraz statecznik poziomy ze sterem wysokości (pochylenie góra-dół). Z kolei o przydatności skrzydeł podczas wykonywania zakrętów stanowią tzw. lotki, które odpowiadają za przechylenie prawo-lewo.

Ster wysokości czyli pochylenie – pitch

Tutaj sprawa jest dość prosta. Ciągniemy wolant do siebie, samolot leci do góry. Oddajemy wolant (ruch od siebie, jakbyśmy chcieli wyprostować ręce) gdy zamierzamy pochylić samolot w dół, na dziób.

Pociągnięcie wolanta „na siebie” powoduje uniesienie powierzchni sterowej na stateczniku poziomym. Taka pozycja powoduje zwiększenie oporu, siła nośna spada, ogon wędruje w dół, a dziób do góry.

I przeciwnie: oddanie drążka (wolant „od siebie” spowoduje opuszczenie powierzchni sterowej) skutkuje większym wysklepieniem statecznika poziomego i zwiększeniem jego siły nośnej. Ogon wędruje do góry, przez co dziób kieruje się ku dołowi.

Oczywiście trzeba pamiętać o pilnowaniu prędkości, bo zmiana kąta natarcia niesie za sobą pewne zagrożenia. Zbyt duże podniesienie dziobu samolotu spowoduje malejącą prędkość. To w konsekwencji może doprowadzić do oderwania strug powietrza od skrzydeł i nagłej utraty siły nośnej, czyli przeciągnięcia.

A przeciągnięciu często towarzyszy tendencja do nierównego położenia skrzydeł, czyli preludium do korkociągu. Będąc nisko nad ziemią, wprowadzając samolot w korkociąg, nie mamy szans na wyprowadzenie z niego. Niestety, brutalną konsekwencją jest szybsze od planowanego spotkanie z powierzchnią ziemi.

Zatem aby nie dopuścić do przeciągnięcia przy zadarciu nosa samolotu do góry należy zwiększyć ciąg, tj. „dodać gazu” otwierając przepustnicę.

Tracąc wysokość przy oddawaniu drążka (lecąc w gół) również należy pilnować prędkości i nie rozpędzać samolotu, aby nie przekroczyć konstrukcyjnego limitu prędkości, który mógłby doprowadzić do zbyt dużych obciążeń konstrukcji wskutek czego samolot mógłby zacząć się rozpadać.

A w tak nieskomplikowanym samolocie jakim jest Cessna, praktycznie wszystkie części są niezbędne 😉

Lotki czyli przechylenie – roll

Lotki są w C152 umieszczone na krawędzi spływu skrzydła (czyli z tyłu), po zewnętrznej stronie skrzydeł (dalej od kadłuba). Wychylają się różnicowo, tj. gdy jedna lotka wędruje do góry, druga (po przeciwnej stronie) wędruje lekko w dół (pod nieco mniejszym kątem).

Jeśli chcemy skręcić samolotem w prawo, kręcimy wolantem w prawo (wow, odkrycie! 🙂 ), co powoduje uniesienie prawej lotki do góry, a lewej w dół. Zwiększamy tym samym opór na prawym skrzydle, na lewym z kolei powstaje większa siła nośna (poprzez większe wysklepienie profilu skrzydła). W wyniku różnicy w sile nośnej powstaje asymetria i moment przechylający samolot w prawo.

Ster kierunku czyli odchylenie – yaw

Ster kierunku to tylna część statecznika pionowego. Odchyla się w prawo lub w lewo, po naciśnięciu jednego z pedałów orczyka. Wciskając lewy pedał ster kierunku odchyla się w lewo co powoduje odchylenie dziobu samolotu w lewo i w konsekwencji rozpoczęcie zakrętu.

Koordynacja zakrętu

Aby nie prokurować niebezpiecznych sytuacji oraz nie powodować nieprzyjemnego uczucia podczas zakrętu, powinien on być dobrze skoordynowany. Tzn. do odpowiedniego wychylenia lotek w lewo należy dodać nieco lewej nogi (wcisnąć lewy pedał orczyka).

Pomocny w ocenie bywa jeden z przyrządów w kokpicie, czyli koordynator zakrętu: połączona wersja zakrętomierza i chyłomierza (popularnej „kuleczki”). Chyłomierz w Cessnie to nic innego jak zwykła kulka umieszczona w płynie o odpowiedniej gęstości i lepkości, której zadaniem jest pokazywać właściwie lub niewłaściwie skoordynowany zakręt.

Zła koordynacja może spowodować wyślizg (bardziej niebezpieczny, z ang. skid) lub ześlizg (z ang. slip) samolotu co powoduje znaczną utratę wysokości w krótkim czasie i jest najczęściej zjawiskiem niepożądanym.

Chyba że mamy awarię silnika i chcemy szybko wytracić wysokość aby wylądować na wypatrzonym przez nas polu/łące, a normalnym lotem szybowym tego nie zrobimy (przestrzelimy).

Sposobem na prawidłowe ustawienie kulki w środku jest jej „kopnięcie”. Jeśli kulka jest po lewej stronie, kopiemy (naciskamy pedał orczyka) lewą nogą, żeby z powrotem umieścić ją w środku i analogicznie działamy prawą nogą gdy jest po prawej stronie.

Prawidłowy zakręt w poziomie – jeszcze jeden krok

Podobnie jak w przypadku pochylania samolotu, w zakręcie również należy pilnować prędkości. Tym razem związane jest to z rosnącym oporem.

Zakręt bez zwiększenia obrotów spowoduje spadek prędkości i pochylenie samolotu na dziób. W zakręcie, wraz ze zwiększeniem przechylenia (z ang. bank angle) rośnie prędkość przeciągnięcia. To znaczy, że musimy lecieć szybciej, żeby nie doprowadzić do przeciągnięcia. W związku z tym, im większe przechylenie tym bardziej otwieramy przepustnicę, aby utrzymać zakręt w poziomie.

Disclaimer

Dodam tylko, że ten tekst nie stanowi żadnego poradnika dla porywaczy samolotów, bo ta wiedza jednak nie wystarczy, żeby przeprowadzić bezpieczny lot. Na dole filmik ku przestrodze 😉

Zasady lotu mogą być traumą dla uczących się. Mogą być też super przyjemnym i pasjonującym przedmiotem, jeśli zbudujemy dobre fundamenty naszej wiedzy.

Jednak oczątkującym adeptom lotnictwa sugeruję w razie wątpliwości najpierw dopytywać u instruktorów, a niniejszy tekst traktować jedynie poglądowo. Udanych manewrów życzę! 😉