Účinky povětří při proudění kolem letadel, budov a lidí

Našel jsem sám nebo dostal fotografie z letošního AirVenture v Oshkoshi a s nimi také výsledky z nedávného řádění hurikánu Ike, o němž jsme také psali. Chtěl bych tím přiblížit některé jevy a jejich důsledky, které plynou z dynamických účinků pohybujícího se vzduchu. A tím upozornit na to s čím se mohou létající stroje v povětří setkat a že je vhodné ctít platné fyzikální zákony a zachovat určitou pokoru před silami přírody. A že na některé okolnosti vyskytující se v přírodě ještě nemáme.

Na následujícím obrázku je F22-Raptor za letu při velkém úhlu náběhu. Všimněte si mohutného odtržení proudu ve středu nosné plochy. Za této situace, kdy vztlak již nevzrůstá zato odpor se zvětšil podstatně a proto je výsledná aerodynamická síla odkloněna výrazně dozadu, ve srovnání s těžnicí letadla, je ještě bezpečný let možný pouze díky dostatečnému přebytku výkonnosti pohonné jednotky. To ale každý letoun nemá a proto si nemůže dovolit takovýto manévr na delší dráze.

Ještě koutkem oka zaznamenejte, že obě křidélka pro nízké rychlosti na obou koncích křídla jsou vychýlena nahoru, takže proud vzduchu při tomto manévru v těchto místech není odtržený, a proto ovládání letadla v příčném směru není ohroženo. Vztlak ale kvůli tomu klesl a všechno nyní zaleží na motoru, jak se vypořádá s tíhou stroje.

Pak je tu na dalším obrázku znovu stejný stroj při průletu s vychýlenými klapkami pro zvýšení vztlaku. Dovolil jsem si šipkami upozornit na velké zešikmení proudu vzduchu za křídlem které zasahuje ocasní plochy. Tento jev je zde zviditelněný díky směšování horkých spalin z obou motorů s okolním vzduchem, takže vytváří obraz „tetelícího“ se prostředí a označuje směr proudu za křídlem. Tento jev, provázející každé letadlo s pevnými křídly, je třeba neopomíjet jak při návrhu nového stroje tak i při vlastním létání.

O tom co dokáže rychle vířící vzduch nasycený vodou, a při tom celkem pomalu se po Zemi posunující trychtýř hurikánu, podávají hrůzostrašná svědectví následující obrázky. Dovoluji si znovu připomenout, dosud málo přesvědčeným čtenářům, dynamické účinky proudícího vzduchu na plochou desku o ploše 10m², vystavenou kolmo na směr proudění, v několika příkladech:

Z uvedené tabulky můžete například konstatovat, že síla působící na plochu 10m², což je třeba střechy velmi malé chatky, se z vánku 2m/s zvedne téměř devětsetkrát při hurikánu. To se již nedá zabezpečit například u nás obvyklými způsoby bez následků. Je třeba zajistit pro tyto případy dostatečnou stabilitu předmětů, staveb, ale i zvířat a lidí.

A obdobné, ale obtížnější a proto nebezpečnější případy nastávají i u letadel. Uveďme ještě jeden příklad: horní potah nosné plochy malého letadla(o 450kg hmotnosti), a velikosti třeba 10m², je odsáván ve vodorovném letu při rychlosti 60m/s(216km/h) silou cca 3000N(295kg). Mnozí pamatují, že plátěné potahy křídel, sestavených z nosníků a žeber, byly k žebrům přišívány, aby je při normálním letu na horní straně křídel vznikající podtlak, jakožto součást celkového vztlaku, neodtrhával.

Fotografie jsem převzal od Williama B.Pottera