Síly působící za letu
(ale jenom některé)

Vraťme se ještě jednou k důležitým silám působícím za ustáleného letu. Poukážeme zde stručně na tyto letové stavy: vodorovný, svislý vzestupný, strmý sestupný a stoupavý.

Nejjednodušším k posouzení působení sil a také vhodným pro potěchu diváka je vodorovný ustálený let. Ten může probíhat při různých rychlostech v rozmezí od minimální, kterou dovolují vlastnosti a výkony letounu a do maximální, která je limitována výkonem pohonné jednotky a celkovým odporem letounu.

Při letu blízko minimální rychlosti se nedoporučuje pokoušet se zmenšit ji pod hodnotu doporučenou výrobcem letounu. Je to ten bod na poláře kdy součinitel výsledné aerodynamické síly je největší.

Když chceme dosáhnout maximální rychlosti ve vodorovném letu je třeba nastavit polohu letounu tak, aby se nosná plocha nacházela v bodě nejmenšího celkového součinitele odporu. K tomu je třeba vždy změnit vzájemné postavení nosné a vodorovné ocasní plochy (známý úhel seřízení) a sice změnou výchylky výškového kormidla, oproti třeba poloze pro ekonomický let.

Podívejte se na následující obrázek . Zde, stejně jako v dalších třech obrázcích, jsou všechny působící síly zakresleny tak, že procházejí těžištěm letounu. A to není vždycky pravda. Vznikají tak přídavné momenty, které musí být nějak kompenzovány, aby lety byly plně v kontrole pilotů. My zde působení momentů nebudeme probírat. Zůstaneme pouze u sil aerodynamických a sil tíže.

Posuďte znovu samostatně, prosím, to co je zváno úhlem seřízení a úhlem náběhu. Je to dost důležité pro všeliké zanícené diskuze a snahy o nápravu vlastností i výkonů létajícího stroje.

Z tohoto obrázku, protože se jedná o ustálený(ani zpomalovaný ani zrychlovaný) let, je zjevné, že musí existovat rovnováha mezi hlavními vodorovnými a svislými silami. Vztlak Y je roven tíze letounu G a využitelný tah T_v pohonné jednotky je stejně velký jako celkový odpor letounu X. Doporučuje se rovněž seznámit se s textem u obrázku.

Další obrázek ukazuje jaké síly existují při svislém vzestupném letu. To je letový manévr, kdy letoun stoupá svisle vzhůru, pokud mu to umožní pohonná jednotka.

Aby byl let svislý a ne jiný, musí být vztlak letounu rovný nule. To znamená, že nosná plocha se pohybuje pod úhlem náběhu, který tento stav umožňuje. U prohnutých profilů je to nějaký záporný úhel a u profilů souměrných je to úhel rovný nule.

Vztlak Y je roven součtu tíhy G a celkového odporu X. Tento letový režim je velmi obtížné dodržovat jestliže duje silnější vítr. Ten mění směr proudu nabíhajícího ke křídlu a tím ovlivňuje jeho vztlak. Letoun se pak pohybuje po zakřivené dráze odlišné od přímky a to podle uměné pilota. Dělá to potíže i mistrům v akrobacii.

Další obrázek přibližuje velmi častý letový manévr, kdy je cílená či nechtěná dráha letu prudčeji sestupná k Zemi. Pokud je to manévr nechtěný, ať již z jakéhokoliv důvodu, pak je třeba připomenout například, že se nebude zřejmě jednat o ustálený let. Ale o let zrychlený, k jehož nápravě je třeba mít nezbytné zkušenosti.

Srovnáte-li tento stav s klouzavým letem pak snadno zjistíte, že výsledná aerodynamická síla není zde již v rovnováze jen s tíhou letounu, ale ze součtu tíhy a tahu pohonné jednotky. Při vybírání tohoto manévru mohou nastat značné potíže mnohdy končící destrukcí nosné plochy, protože násobky zatížení dosahují značných hodnot.

Když ale zvolíte otáčky vrtule tak, že obtékání jejich listů probíhá se značnou ztrátou(odporem), pak dokážete sestupný let zčásti zbrzdit. Jedná se samozřejmě o otáčky vrtule podstatně nižší než odpovídají například vodorovnému letu. Hluk provázející pohyb letoun se okamžitě zvětší. Nastavíte-li ještě úhly náběhu listů do takových úhlů náběhu, že proud k nim přicházející neumožní vznik tahu, ale jen odporu(za vrtulí vznikne podtlak namísto přetlaku), pak se let zpomalí významně.

A následující obrázek stručně a zjednodušeně popisuje poměry jaké souvisí se stoupáním jakéhokoliv létajícího stroje s pevným křídlem.

V tomto případě, jak jsme si již vysvětlili dříve, se jedná o překonávání odporu letounu a zároveň k jeho zvedání nějakou rychlostí, jsou ve směru letu v rovnováze tah T a součet odporu X a složky tíhy G.sinΘ a ve směru svislém tíha letounu G a složka vztlaku Y.cosΘ. Ke stoupání je tedy využito síly tahu a části vztlaku nosné plochy.

Neopomeňte text ve spodní části obrázku s popisem mezních situací týkajících se velikosti úhlu stoupání Θ, které jsou zvláštními případy stoupání. Je to vodorovný let pro Θ = 0^o a svislý vzestupný let, kdy je úhel stoupání Θ = 90^o.

V uvedeném matematickém vztahu není zahrnuta účinnost pohonu – η . Výkon N zde uváděný, k urychlení proudu vzduchu procházejícího diskem otáčející se vrtule, musí být přinejmenším k dispozici.

Jestliže bychom uvažovali kompletní pohonnou jednotku se vstupním příkonem, označeným třeba N´, pak je nutné do celkové využitelné bilance zahrnout její účinnost, která je součinem účinností jednotlivých jejich komponent a je vždycky menší než jedna.

N = N´. η ( kW, dříve také HP)

Uvedeme-li pro ilustraci jeden příklad, pak pro vrtulový pohon elektromotorem(bez reduktoru) jehož účinnost je 80% a účinnost vrtule 70%, se dostaneme k výsledné účinnosti pohonu takto:

η = 0,8 . 0,7 = 0,56 … tedy 56%.

Pouze takovou část vstupní energie jsme schopni v tomto případě využít pro let. Takhle se věci mají.

Protože se však ani stoupání většinou neděje v ustáleném stavu, je buď zrychlené nebo zpomalené, jsou tyto případy v dalším obrázku znovu připomenuty. Vznikají při tom doplňkové síly let zrychlující nebo zpomalující. Tyto stavy jsou grafickým způsobem zde znázorněny. Silový obrazec je uzavřen a doplňková síla, která není s ničím jiným v rovnováze ovlivňuje další let.

Podotýkám, že jsme si znovu dovolili pouze stručně a populární formou připomenout jaké síly působí za letu na letoun, aby mohly být pochopeny všeliké další okolnosti, širším okruhem čtenářů našeho magazínu, provázející létání. Použili jsem k tomu jiných grafických nástrojů i náplně textu než dříve.