Létající stroje v povětří země
Flying machines in the Earth atmosphere

Zkuste si představit, pokud jste to nečetli, že před několika týdny došlo k pouhým okem ze Země viditelnému výbuchu hvězdy ve vzdálenosti 7,5 miliardy světelných let, což představuje vzdálenost kolem 9 500 000 000 000 000 000 000 km,
a to je snad přibližně polovina cesty k okraji našeho Vesmíru.

Teď chvilku počkám,

aby se ti kdo to před tím nečetli mohli zase v myšlenkách vrátit zpátky na Zem, do naší skutečnosti, protože pouze o povětří Země, nikoliv Vesmíru, tu bude tentokrát řeč. Půjde o okolnosti nesrovnatelně jednodušší. Pro mnohé provozovatele letectví však ne úplně zanedbatelné. Aspoň si to myslím.

Jednat se bude převážně o malé a lehké stroje s osádkami, které nemusí mít nutně přebytek zkušeností s takovými situacemi a proto také schopnost předvídat neočekávaná působení sil a momentů. Někteří se se všemi zde uváděnými intenzivněji působícími příklady třeba ani nesetkají. Přesto by mohli o nich něco málo vědět a nezapomínat, že vzdušný obal Země je dost nevyzpytatelný a poskytuje nezřídka možnosti k nechtěnému zvýšení adrenalinu v krvi posádek, za vzniku ne právě bezpečných situací.

Zmínky o zkušenostech posbíraných u modelů letadel budou zde rovněž uvedeny, protože na nich jsou některá působení pohybů povětří na létající stroje, snadněji pozorovatelná.

Pro jakýkoliv let si přejí posádky i cestující, aby probíhal ustáleně, což znamená rovnoměrně a přímočaře. Tomu vždy odpovídá nějaká poloha letadla i jeho rychlost letu, takže všichni očekávají, že doletí snad včas i bezpečně tam, kam si přejí a předem zaplatili. K tomu je, vedle mnoha jiných okolností, nutnou podmínkou ne příliš rozbouřené ovzduší. Spíše klidné a bezvětrné. Takové se v atmosféře Země vyskytuje jen málokdy. Mnozí, i zkušení piloti, však nepřikládají neklidnému ovzduší obvykle velký význam a cestujícím nezbývá než v lepší podmínky doufat.

Bude zde učiněn pokus velmi jednoduše popsat některé případy letů strojů s pevnými křídly v atmosféře Země, s upozorněním na možné na ně spolupůsobící nebo vyvolané účinky vlivem pohybů ovzduší. Na několika fotografiích jsou příklady létajících strojů, jichž se to může týkat, uvedeny.

Co se může přihodit, jestliže není možné zajistit přímý a rovnoměrný let odpovídající nejlepším aerodynamickým vlastnostem letounu? To může znemožnit například silnější boční vítr. Také intenzivnější vertikální turbulence nepůsobí zrovna příznivě. Rovněž třeba vítr působící zezadu má mnohdy neočekávané následky. Protivítr se silnou turbulencí také znesnadňuje posádkám ovládání strojů, apod. Působení atmosférických srážek – déšť, sníh a led, na průběh letů zde ale nebude zmiňováno.

Pohyb masy vzduchu nazýváme obvykle větrem, vichrem, orkánem, tornádem, tajfunem, hurikánem, termikou atd. Co je vítr, ví každý z vlastní zkušenosti. K jeho vzniku je třeba, aby vznikly tlakové rozdíly v jeho nějakých větších objemech, které spolu sousedí. Pak se vzduch začne pohybovat z místa o vyšším tlaku na místo s tlakem nižším, až se oba tlaky vyrovnají. Pak vítr utichá, alespoň někde.

Pohybové a zejména tepelné účinky větru vnímáme nejvíce tvářemi. Poznáme například z které strany přichází. Jestliže odvrátíme tvář od směru přicházejícího větru naše smysly zaznamenají změnu jeho účinků. Změnilo se proto jeho chování? Nikoliv, jen na nás jinak působí. A to ať se pohybujeme nebo stojíme.

Jestliže například jedeme na kole za větru a měníme často směr jízdy, poznáváme zřetelně změnu síly jakou klade našemu pohybu. Jedeme-li proti zesilujícímu větru jsme nuceni vynakládat na svůj pohyb větší úsilí(výkon), chceme-li dodržet původní rychlost. Jedeme-li po chvíli zase s bočním větrem poznáváme, že jeho protivenství vůči našemu pohybu má jiný směr i intenzitu. A když pak jedeme po větru může naše úsilí výrazně klesnout, protože vítr je již k nám milosrdnější a my můžeme rychlost jízdy zvýšit aniž bychom překročili naše původní úsilí významněji. A to se teď jedná pouze o změnu jedné aerodynamické síly a to odporu našeho těla a bicyklu.

V lehké atletice, abychom to svedli i na jiné, jsou výkony z běhů nebo skoků uznávány jedině tehdy, nepůsobí-li do zad závodníků vítr o rychlosti větší než 2m/s. O působení větru z jiného směru se pravidla nezmiňují. Občas se pouze konstatuje, že závodníkovi znemožnil silný vítr dosažení lepších výkonů. Vítr v zádech naopak nemilují soutěžící v disku a oštěpu. Údajně jim znehodnocuje výkony. Je to výmluva? Asi ne, je to pouhá zkušenost mnohokrát ověřená. Tady se jedná o další aerodynamickou sílu vznikající při tom a tou je vztlak oštěpu či disku.

A jak je to s létajícími stroji, na příklad takovými jaké jsou na předchozích obrázcích, v klidné nebo pohybující se atmosféře Země? Je vítr pomocník nebo protivník? I když to není dobře položená otázka pokusíme se na ni odpovědět pomocí několika vybraných situací, do nichž se posádky letadel mohou dostat.

Zároveň upozorňujeme, že předchozí i následují text a obrázky nechtějí a ani nemohou suplovat jakoukoliv výuku leteckého výcviku, jež je v kompetenci příslušných institucí či jedinců. Protože se v tomto článku nejedná o vědeckou analýzu, ale jen o snahu něco napovědět pomocí populárního výkladu.

Oč půjde? A je to vůbec důležité?

Jsme si jisti, že ano.

Dohodněme se, hned na začátku, o následujícím:

• létání ve větrném počasí se liší od létání v klidném ovzduší, i když úplně nehybné ovzduší ve skutečnosti neexistuje
• za letu, stejně tak jako při jakémkoliv pohybu těles, se vektory rychlostí několika pohybů sčítají(geometricky)
• u pohybů ovzduší budeme proto také sledovat jejich směr a velikost(jejich vektory)
• rychlost letadla vůči Zemi není, snad až na přistávání, pro vznik aerodynamických sil a jejich působení, pro posádku a výsledné účinky na letadlo,rozhodující
• podstatná je poloha letounu, jeho rychlost a zamýšlená dráha letu vůči ovzduší.

Účinky ovzduší na letadla se v něm nacházející rozdělme do dvou skupin, které u každého případu zmíníme.

První se bude týkat výsledného pohybu stroje vůči Zemi.

Druhá zase změn výsledných účinků aerodynamických sil.

Na dalších dvou obrázcích jsou zjednodušené situace existující za letu v tak zvané klidné atmosféře.

Rychlost a směr letu jsou tady stejné jako rychlost a směr proudu nabíhajícího ke křídlu, jež vytváří za dané polohy a seřízení letounu výslednou aerodynamickou sílu na něj působící. V prvním případě se jedná o klouzavý ustálený let a v případě druhém o ustálený vodorovný let. Rychlost větru je nulová. Žádná přetížení na posádku ani cestující nepůsobí.

Na dalším obrázku jsme však již v neklidném ovzduší a letadlo začíná poskakovat sem a tam.

Důležité změny, k nimž došlo, jsou zapsány vpravo v obrázku. Nejsou zřejmě všechny, ale nám pro další posuzování i jiných případů budou stačit.

Zůstaňme nyní u jednoduchého příkladu, kterým je protivítr vanoucí rovnoběžně s podélnou osou letadla. To je uvedeno na dalších dvou obrázcích.

Na jednom obrázku je jakýsi model letadla s uvedením vektorů: původní rychlosti letu za bezvětří, rychlosti větru, rychlosti vůči Zemi a rychlosti proudu vzduchu nabíhajícího na křídlo. Přírůstek nyní působící rychlostí proudu nabíhajícího na křídlo vzhledem k původní rychlosti letu je výrazný. Výsledný vztlak vzrostl.

Protože však tíha zůstala stejná, dojde vlivem jeho přebytku ke stoupání. Změní se tak dráha letu. Také rychlost vůči Zemi se zmenší, protože vyšší výsledná rychlost(součet vektorů původní rychlosti letu a rychlosti protivětru) působící na letadlo zvětší jeho odpor.

Na druhém obrázku je to graficky zachyceno trochu odlišně k lepšímu pochopení vzniklé situace.

Pokud posádka letadla nezmění jeho postavení vůči novému směru letu potlačením výškového kormidla, stroj bude stoupat se stále se zvětšujícím úhlem náběhu a bude ztrácet rychlost, až dojde k jeho pádu. Zásah pilota musí být po nárazu protivětru dostatečně rychlý, i když na něj i cestující začnou působit různá přetížení. Je to poměrně snadné, ale v nárazovém větru, při delším letu bez autopilota, který to umí, dost unavující.

Podobně by se měl chovat i modelář a zásahem do podélného seřízení, jako prve pilot, zabránit samovolnému zvětšování úhlu náběhu křídla a obnovit novou rovnováhu letu odpovídající změněným podmínkám.

Na dalším obrázku je schéma vektorového trojúhelníku při vlétnutí do stoupavého proudu při protivětru, kdy jsou geometricky sečteny: původní rychlost letu V; rychlosti větru Vv a rychlost vzestupného proudu Vst. Výsledkem je nová rychlost i směr letu letadla vůči Zemi, znázorněné výsledným vektorem Vo. Je to podobné jako při pouhém nárazu protivětru, avšak změny jsou mnohem intenzivnější.

Následující obrázek předkládá situaci vzniklou při vlétnutí do svislého proudu vzduchu za bezvětří s oběma vektorovými trojúhelníky rychlostí. Účinky jsou podobné jako v předchozím případě. Úhel α zde udává směr vzniklého pohybu vzhůru-stoupání. Oba trojúhelníky vektorů rychlostí jsou identické. Zásahy pilota i modeláře do řízení by měly být ještě rychlejší než prve.

Protože však vedle vzestupných proudů, což milují zejména piloti bezmotorových letadel, existují i prouděni sestupná, je jejich existence za bezvětří, včetně způsobených účinků, na dalším obrázku připomenuta. Po vlétnutí do sestupného proudění se zmenší původní úhel náběhu křídla(viz horní trojúhelník vektorů rychlostí letu a klesavého proudu). Rychlost letu V_Z´ se sice mírně zvýší, ale zvětší se i klesání letadla, protože vztlak vlivem zmenšeného úhlu náběhu klesne a tíha je při tom stále stejná.

Takovou oblast v ovzduší se doporučuje co nejrychleji opustit zvýšením rychlosti letu. Pokud je k dispozici významná rezerva ve výkonu pohonné jednotky je to pro všechny jednodušší. Přetížení působící na letoun se během zvýšeného klesání zmenší a může nabýt i záporných hodnot, což někteří cestují nesnášejí.

A jak to bude když chceme uhánět s větrem o závod? Bude to jinak než dosud popsáno. Ne sice moc, ale při silnějších nárazech větru zezadu může dojít u pomalejších letadel k nepříjemným vyrušením posádky z pohody rychlého letu po větru.

Připojuji tři obrázky na nichž jsou tyto situace znázorněny a popsány odlišně, aby došlo k lepšímu porozumění. Na prvním z nich, s jakýmsi modelem, jsou vlevo znázorněny součty vektorů původní rychlosti letu, rychlosti vůči Zemi, rychlosti větru působícího zezadu a rychlosti proudu vzduchu nabíhajícího na křídlo, která je rozhodující pro vznik a velikost aerodynamických sil.

Na dalším obrázku je pro stejnou situaci součet vektorů vyjádřen rychlostí vůči Zemi – V, od níž je odečtena rychlost větru - Vv. Jejich výsledkem je pak rychlost letadla vůči okolnímu pohyblivému prostředí – Vo. Jen ta vytváří aerodynamické síly a pomáhá letadlo udržet ve vzduchu.

Letadlo sice letí rychleji vzhledem k zemskému povrchu a krátí tak čas i spotřebu paliva na překonání zvolené trati, což vítají především provozovatelé všelikých leteckých společností, ale musí změnit předchozí postavení ve vzduchu. Čili použít jiných úhlů náběhu pro svoji nosnou plochu. Jinak začne pomalu sice, ale zato jistě klesat.

Následující obrázek situaci při letu po větru zachycuje trochu jinými grafickými prostředky, ale jedná se o stejný princip doplněný několika poznámkami.

K létání po větru je třeba připomenout snad ještě tyto případy, kdy je rovnováha letu s větrem v zádech oproti rovnováze letu za bezvětří porušena. Jsou totiž zastánci toho mínění, že se při letu po větru v podstatě nic zvláštního neděje. To je zčásti pravda, pokud je k dispozici dostatečně dimenzovaná pohonná jednotka nebo náraz větru zezadu není příliš rázný. Jestliže si však začnou být rychlosti letu letadla nebo modelu řádově srovnatelné s rychlostí větrného nárazu, dojde k tak výraznému zvýšení klesání, až se z toho posádce nebo modeláři tají dech.

Posuďme, jako důkaz předchozích povídání,jednoduchý případ letu s větrem v zádech. Ekonomická rychlost je dejme tomu 50m/s = 180km/h a předpokládá se, že bude dodržována po celou dobu letu. Po nějaké době a v nějaké výšce se stroj ocitne v situaci kdy má vítr v zádech o rychlosti například 15m/s. Posoudíme-li rovnováhu letu pouze ve svislém směru, pak je pro ustálený vodorovný let třeba, aby se tíha letadla v obou případech rovnala vztlaku jeho nosné plochy. Vztlak je při původní ekonomické rychlosti 50m/s úměrný její druhé mocnině, takže při jeho výpočtu zde bude figurovat, mimo jiné, číselná hodnota 50² = 2 500. Avšak rychlost okolního vzduchu nabíhajícího ke křídlu je při stejném seřízení letadla(postavení vůči směru letu) při větru v zádech menší, o 15m/s a tak bude vztlak zastoupen hodnotou jen (50² - 15²) = 1 225. Zmenšil se tedy více než dvakrát. Rychlost letounu proto musí vůči pohybujícímu se prostředí vzrůst o 15m/s, aby bylo dosaženo původní hodnoty vztlaku a vodorovný ustálený let zůstal zachovaný. To si vyžádá zásah do řízení po takovou dobu po jakou bude vítr vanout zezadu uvedenou rychlostí.

Kdysi, dost dávno pro jeden lidský věk, ale ne zase tolik, aby se na to zapomnělo, jsme intenzivně provozovali volně létající( tj. neřízené) modely letadel. Poměrně brzy jsme například u kluzáků zjistili, že hodíme-li je po větru, jehož rychlost se mohla pohybovat v rozmezí 3 až 4m/s, jejich klesavost vzroste značně. Rychlost kluzáku při tom byla kolem cca 8m/s, když jsme ho hodili a rychlost vůči Zemi následně asi 11m/s. Kluzák nejen, že se nevzepjal vzhůru, tak jak to předváděl každému kdo jej hodil prudčeji proti větru, ale klesal prudce k Zemi, k níž se celkem nehezky „připlácl“ vlivem evidentně ztracené rychlosti. Ale nebyla to rychlost vůči Zemi, kterou ztratil, ale rychlost vůči okolnímu, kolem něj uhánějícímu vzduchu.

Jakmile však začal kluzák zatáčet proti větru, jestliže byl seřízen na kroužení při menších poloměrech, a to již i při bočním větru, jeho klesavost se zmenšila a při letu proti větru se ustálila na hodnotě pro jakou byl staticky vyvážen a aerodynamicky nastaven. Kdo tomu nevěří, ať to zkouší tak dlouho, až to pochopí.

Snad nebude od věci tento dílčí závěr: o kolik se rychlost letadla při letu po větru vůči okolnímu vzduchu zmenší o tolik je třeba ji vůči Zemi zvětšit, aby jeho výkony i vlastnosti zůstaly zachovány. Zásah do řízení je, pokud chceme zabránit značnější ztrátě výšky, obvykle nezbytný. Jestli to neuděláme tak se parametry letu změní.

Pak je tu ještě případ vrtulníků, které v počátcích své existence se při pokusech o jiný než svislý pohyb převracely na stranu, kde smysl otáčení rotoru byl opačný než zamýšlený směr letu. Neměly tehdy ještě cyklické ovládání listů rotoru, které změnou jejich úhlů náběhu během jedné otáčky zajišťuje, aby vztlak byl rovnoměrně rozložen po vzniklé virtuální ploše rotace. Navíc mají listy rotorů ještě možnost kyvného pohybu nahoru a dolů(ve směru osy rotoru). A to všechno jen, ale právě proto, že jejich rychlosti vůči okolnímu prostředí se během rotace a pohybu na některou stranu mění i když otáčky zůstávají stálé.

Pro letecké modeláře ještě jiný experiment. Zaposlouchejte se u tiše běžící vrtulové pohonné jednotky s elektromotorem do změn jí vydávaných zvuků, když začnete s modelem pohybovat rychleji ve vodorovné rovině(můžete si při této příležitosti také ověřit existenci gyroskopického momentu rotujících částí pohonné jednotky). Nebo když začne vítr přicházejí z boku k vrtuli měnit svoji rychlost. Listy vrtule jsou při tom vystavovány jiným rychlostem vůči okolnímu prostředí a proto se proudění kolem nich také mění. Mění se proto i jejich vztlak a odpor a to v závislosti na tom, když se list pohybuje proti větru nebo po větru.

Pro piloty akrobatických letadel, pokud se ke čtení těchto stránek odhodlají, chci připomenout stejný efekt vznikající při neobvyklých akrobatických figurách, třeba při „lomcovácích“. Zajisté zaznamenali, i přes hluk motoru, že celá pohonná jednotka v určitém kratším časovém úseku „zavyje“. Vrtuli se totiž nelíbí to, že okolní vzduch k ní nepřichází v ose její rotace. A dá to najevo i mnohonásobným proměnným zatížením svého uložení v trupu, což vede někdy i k jeho zničení a ztrátě vrtule za letu. To se již také stalo.

Postupme kousek dále a posuďme jak to bývá, jestliže fouká vítr z boku, pro let nezanedbatelnou rychlostí? Tyto situace jsou uvedeny schematicky na dalších dvou obrázcích.

Zde je uvedeno(nahoře) působení rychlosti bočního větru na odklonění letounu z původní zamýšlené dráhy letu, což se nám pranic nelíbí. Napravit to můžeme tak, že na čáře původního letu nastavíme letadlo do takové vybočené polohy šikmo proti vanoucímu větru, která umožní pokračovat tam kam chceme a ne tam, kam se nás snaží odstrčit vítr. Je to známý let s vybočením, velmi často se při létání vyskytující. Má tu nevýhodu, že při něm významně vzrůstá odpor letadla a vlivem šikmo nabíhajícího proudu vzduchu(viz vektor V_A) ke křídlu klesá také vztlak. Výsledkem je zhoršená aerodynamická jemnost, prodloužení času letu a vyšší spotřeba paliva. O nespokojených cestujících ani nemluvě.

Pak je tu ještě jinak vyjádřené schéma letu při bočním větru na dalším obrázku.

Je to v podstatě stejná situace jako v předchozím případě. Změněna jsou pouze označení vektorů rychlostí. Zde je například vektor rychlosti proudu nabíhajícího na křídlo označen jako W. Následující schéma s popisem zachycuje zjednodušeně ustálené klouzání větroně s několika případnými poznámkami k dokreslení něčeho z toho, co se může přihodit.

Pro bezmotorová letadla je k dispozici pouze „pohon“ rovnající se části tíhy větroně, který je schopen zajistit dopředný pohyb. Čím je tato část tíhy větroně při stejné hmotnosti stroje větší, tím jsou jeho výkony horší a ve větru bude mít potíže postupovat kupředu proti němu. A co tedy například můžeme?

a) Skloněním přídě trupu zvětšit prve zmíněnou část tíhy zajišťující dopředný pohyb a pronikat tak proti větru, jak jen to je možné. Co nejvyšší klouzavosti větrně jsou však nezbytnou vlastností. Létající stroje, s příliš prohnutými profily ve svých nosných plochách, ať raději za silnějšího větru ani nevzlétají, aby se vůbec dostaly zpátky na letiště.

b) Přizpůsobit vodorovnou složku rychlosti stroje rychlosti protivětru a balancovat vůči Zemi tak, že výsledným pohybem je pouze klesání odpovídající využitému nastavení ploch(seřízení křídlo – VOP). Protože rychlosti větru nejsou dost často stálé není ani klesání stroje ideálně svislé. Navíc je třeba čelit bočním nárazům větru. Nedoporučuje se tento manévr využívat blízko zemského povrchu, i když usnadňuje přistávání do omezeného prostoru. Přízemní turbulence však působí letadlům i modelům s nízkými zatíženími nosných ploch nemalé potíže.

c) Nebo můžeme s letadlem po větru opatrně couvat, je-li rychlost větru tak veliká, aby mu pomohla vytvořit dostatečně velký vztlak. Seřízení kluzáku, nebo i lehkého motorového letadla, je nastaveno tak, že křídlo se nachází ve stejném nebo maličko, ale opravdu jen maličko, větším úhlu náběhu než přísluší minimální klesavosti.

Neodpustil jsem si připojit schéma při létání na svahu určitého sklonu za vhodného větru vanoucího proti němu. Hlavně proto, že za takovýchto podmínek bylo již před mnoha desítkami let dosaženo letu v trvání delším než 50 hodin. To je úctyhodný výkon, když si uvědomíme, že intenzita vzestupné složky větru směrem od svahu klesá a klesá také se zmenšující se rychlosti větru. Větroně létají proto mnohdy velmi blízko svahu, pouze několik málo desítek metrů nad terénem.

Toto příznivé vzestupné proudění způsobené větrem, pokud možno vanoucím napříč-nikoliv šikmo nebo podél svahu, se nachází nejen před svahem, ale i nad ním a šikmo vzhůru i za ním v několika patrech nad sebou, dosahující při silném větru do výšek i nad 10km(tzv. „dlouhá vlna“). S odstupem od svahu, proti větru, však zákonitě slábne. Za svahem je naopak silné turbulentní rotorové proudění, které je pro létání málo bezpečné. Takže je vhodné se těmto místům včas vyhnout a nenechat se do nich větrem „sfouknout“. I když někteří modelářští „závisláci“ na adrenalinu, zde v rotorech za svahem získávají vyšší rychlosti letu svých modelů, čerpajíce z energie sestupných proudů. Musí se to ale umět.

Zrovna tak je lákavé, ale zároveň riskantní, pokoušet se „zastavit“kluzák nad zvoleným místem svahu a balancovat zde. Někde jsem četl, že se pro to používá výraz „poštolkování“. Možné to je. Ale boční náraz větru nebo prudká změna jeho rychlosti může způsobit pád až na Zem, protože v tom okamžiku není k dispozici nezbytně nutná pohybová energie stroje k překonání změněné situace, když ta větrná selhala. Na to, aby se podařilo pilotovi obnovit přiměřené obtékání nosné plochy k vytvoření potřebného vztlaku bývá někdy málo času.

A nyní se dostáváme k přistávacímu manévru za větru. Je na dalším obrázku schematicky uveden. Pokládám za dost důležité tuto situaci uvést, protože nemálo stoupenců letectví, ať skutečného nebo jen modelářského, ji nepokládá za nijak výjimečnou. To platí ale jen tehdy, jsou-li dodržena určitá pravidla.

Oč se jedná? Při silnějším větru, pro modely asi kolem 5m/s a pro skutečná menší letadla nad asi 9m/s, by bylo prospěšné vrátit se k situacím za letu po větru, s bočním větrem a proti větru, v tomto článku dříve popsaným. Navíc je tu 180^o zatáčka začínající letem po větru. Klesání se v této fázi letu významně zvětší a pokud není k dispozici dostatečně výkonná pohonná jednotka, není vhodné tuto zatáčku uskutečňovat blízko Země. Rychlost vůči Zemi vzrostla a to klame nezkušené piloty i modeláře, protože jejich, z bezvětří naučený, rozpočet na přistání teď nelze úspěšně použít.

Při letu po větru při nezměněném seřízení letadla(modelu) dochází ke zvýšenému klesání. To u nezkušených pilotů vyvolává dojem, že klesání i rychlost vůči Zemi jsou příliš velké vztaženo na jejich předchozí poznatky. Přistávací plocha zůstává daleko vzadu a zemský povrch se značně přibližuje.

Co se často stává? Je to například snaha zatočit s velkým náklonem, aby snos větrem nebyl tak velký. To, pokud však není po ruce výkonná pohonná jednotka, není dobré rozhodnutí. Spíše je velmi nerozumné, až nebezpečné. I když je náklon i poloměr zatáčky správný, klesání se dále zvětší, protože, část vztlaku pohltila odstředivá síla. Viz například Anketu v čísle 3/08 tohoto magazinu.

A k čemu někteří méně zkušení piloti či modeláři sáhnou? Ve snaze snížit klesavost a rychlost letu si vzpomenou, že na vztlak má vliv i úhel náběhu. A teď se pokusí to uplatnit. A to je velmi hrubá chyba, protože určitě již před tím byl, předchozími návyky, pro přistání nastaven létající stroj do většího úhlu náběhu. Snaží se tak dalším zvýšením úhlu náběhu křídla přimět ho ke zvětšení vztlaku. Obvykle to však již není možné, protože byla překonána kritická hodnota úhlu náběhu, za níž vztlak nejen nevzrůstá, ale rychle klesá. Dojde snadno k odtržení proudu od horní strany nosné plochy, vztlak prudce klesne a odpor vzroste rapidně. Pak následuje prudký pokles letadla a často taková ztráta rychlosti, že dojde k pádu. Navíc k tomu napomáhá let s vybočením. Takhle to dopadlo již, bohužel, mnohokrát.

Takže při prve popsaném přistávacím manévru, zachyceném také na předchozím obrázku, působí oproti ustálenému vodorovnému letu nejméně tři málo příznivé okolnosti: let po větru, odstředivá síla v zatáčce odčerpávající část vztlaku a šikmý proud nabíhající na křídlo. Ty všechny zmenšují vztlak a zvyšují odpor. Když se k tomu ještě přidá vyšší teplota vzduchu(nad asi 32^o C) potíže se ještě zvýší. Při nárazovém větru, za velké teploty a přetíženém stroji je lepší pro méně zkušené, zůstat na Zemi.

A nakonec si dovolím zmínit se o větších létajících strojích a případech, kdy nepřipoutaní cestující a některá zavazadla putují nekontrolovaně kabinami. Pokusme se pochopit, co se může stát třeba s „Dakotou“, viz následující obrázek, jestliže ji při rychlosti cca 80m/s(288km/h) zasáhne šikmý sestupný proud zezadu o rychlosti například 40m/s(144km/h). Takové proudy existují. Po vlétnutí do takového poryvu vzduchu se zmenší úhel náběhu křídla a zvýší se rychlost pohybu V' vůči zemi. Sníží se ale vztlak, zvýší se odpor a letadlo začne prudce klesat. Dříve, během letu občas kladné přetížení, se nyní změní na záporné, takže působení zemské tíže je překonáváno dodatkovými silami vzniklými pohybem po dolů zakřivené dráze letu. Teď je to spíše padání než let. Na obrázku jsou některé souvislosti s tím spojené uvedeny.

A pak je možné se dočíst v senzacechtivém tisku či dozvědět v televizních zprávách, že se během letu dostalo letadlo do silné turbulence a někteří cestující byli zraněni. Údajně šlo o jakousi „vzdušnou díru“, kde se letadlo propadlo o stovky nebo dokonce tisíce metrů níže. Stěží nějaká taková „díra“ existuje, protože je prakticky nemožné vytvořit velký objem v atmosféře Země bez vzduchu, ale dobře se to v obývacích pokojích čte nebo poslouchá. Došlo zřejmě pouze k průletu velmi silným sestupným proudem, který zcela rozbil před tím využívanou rovnováhu letu. Uvědomíme-li si, že rychlosti vzdušných proudů ve větších výškách přesahují hodnoty i 100m/s, není vysvětlení těchto případů zase až tak složité. Jsou to ale nebezpečné situace, kdy nám příroda dává poznat, že jsme na ni ještě v mnohém velmi krátcí.

Takovou oblast je velmi vhodné, pokud to jde, co nejrychleji opustit a vymanit se tak z vlivu té „vzdušné díry“. Dost často jsou bezmocná i mnohem větší dopravní letadla než je DC 3.

Je znám dřívější případ, že bylo zaznamenáno stoupání v mraku o rychlosti kolem 50m/s, což vedlo k destrukci větroně.

Já sám, společně s několika dalšími adepty plachtařského výcviku v roce 1951, jsem byl svědkem toho, kdy po cca 30 minutovém letu, včetně aerovleku a přistání dosáhl pilot na Šohaji převýšení cca 3 500m. Obě čáry na barografu byly těsně vedle sebe a byly svislé, nezávislé na posuvu hodinovým strojkem. Vnitřek kabiny bylo třeba vyčistit.

A nakonec, abych zase nevykládal populárně historky déle než je nutné a stravitelné, ještě případ pro dřívější bitevní stroj s velkým zatížením nosné plochy, který vlétne do intenzivního vzestupného proudu. Všechno již znáte z dřívějších řádků a obrázků, takže je to jen jakési opakování situací ve větrném počasí.

I takový stroj, jaký je na posledním obrázku, může mít i se dvěma motory, značné obtíže, dostane-li se do spárů „nebeské mlýnice“ s nezkušenou posádkou.

Tak to bylo stručné povídání o tom, co například může potkat létající stroje, které jsou schopny vytvářet vztlak pouze pomocí dynamických účinků vzduchu, v atmosféře Země. Pokusili jsme se vyhnout matematickým formulacím jak jen to bylo možné, což nám činilo jisté potíže.

Kdo při čtení usnul, může se teď probudit a zjišťovat co se děje právě teď v atmosféře země nebo v nejbližší hospodě.

Prameny
vlastní archiv