O letových vlastnostech a stabilitě
stručně a populárně

Každý letoun musí vykazovat vedle požadovaných nebo vysněných výkonů ještě schopnost být v dostatečné míře řiditelný a současně stabilní.

Letové vlastnosti letounu zahrnují jak jeho stabilitu tak i řiditelnost, které jednak umožňují dosažení předpokládaných výkonů a současně zajišťují jeho bezpečný provoz. Tím je míněn jeho pohyb na Zemi i ve vzduchu, jež je schopna ovládat posádka. Letové vlastnosti jsou považovány za dobré, jestliže je nutné na řízení letounu vynakládat jen nezbytně nutné fyzické i duševní síly.

Když má letoun dostatečnou schopnost vracet se, pomocí svých vlastností, po každé menší poruše dráhy letu do předchozího ustáleného pohybu pak je dynamicky stabilní. Míra této stability popisuje průběh vratného pohybu po poruše až po získání nového ustáleného stavu letu. Tento pohyb závisí nejen na momentech stabilizačních, ale též na momentech tlumících a působení setrvačných sil

Jestliže je nutné převést letoun z jednoho ustáleného stavu letu do druhého, k čemuž poslouží otáčení kolem některé ze tří jeho os, pak mluvíme o řiditelnosti. Řiditelnost lze popsat chováním letounu po zásahu pilota a je jakýmsi měřítkem proveditelnosti různých ustálených letů, otáčivých pohybů a obratů letounu a zároveň také mírou tělesné a duševní námahy pilota vynakládanou na řízení letounu.

Jaký je rozdíl mezi stabilitou a řiditelností? U dynamicky stabilního letounu je patrná snaha zaujmout předchozí ustálenou polohu automaticky díky jeho aerodynamickým charakteristikám. Pilotův zásah není vyžadován pokud není porucha stavu výrazná. Jestliže ale oprava letového stavu vyžaduje zásah pilota a tím změnu sil a momentů působících za letu, pak se jedná o řiditelnost.

Řiditelnost letounu zahrnuje v sobě ovladatelnost, obratnost, vyvažitelnost a tíživost.

Ovladatelnost je posuzována jako možnost pohybovat se ustáleným letem pomocí hlavních řídících prvků stroje. Při tom se jedná o ovladatelnost:

-podélnou, to jest takovou, jak velkého rozsahu letových rychlostí je schopen letoun dosáhnout v ustálených letech pomocí výškového kormidla při zvoleném výkonu pohonné jednotky, při nějaké poloze vztlakových klapek apod.

-stranovou, jež udává při daném výkonu pohonné jednotky( za symetrického tahu) jak velkého rozsahu příčného náklonu, úhlu vybočení a sklonu dráhy letu je možné docílit z přímočarého letu(popsaného rychlostí, tahem pohonů a polohy letounu) účinkem směrového kormidla a křidélek. U vícemotorových letounů je to schopnost letět ještě přímočaře při nejmenší rychlostí a nesymetrickém tahu pohonu.

Obratnost je schopnost letounu uskutečňovat různé obraty a přecházet z jednoho ustáleného stavu do jiného zvolenou rychlostí a otáčet se kolem všech tří os letounu v mezích maximálně přípustných sil a výchylek řídících prvků.

-integrální obratnost udává v jakém čase je možné uskutečnit nějaký obrat(přemet, zatáčku, výkrut,..)

-elementární obratnost popisuje jak rychle je možné s letounem přejít z jednoho ustáleného stavu letu do jiného

-úhlová obratnost(rotace kolem jedné ze tří os aerodynamické soustavy letounu) udává jak velké úhlové rychlosti je možné dosáhnout náhlým zásahem do řízení. Při tom je posuzováno nejen dosažení maximální možné úhlové rychlosti, ale i to jak rychle letoun na zásah pilota reaguje. Mluví se také o „poslušnosti“ letounu.

Je rovněž důležité, aby síly v řízení při složitějších obratech byly vůči sobě ve vhodném poměru velikostí vynakládaných fyzických námah, protože přirozené snahy pilotů využít cesty nejmenšího odporu mohou je navádět k provedení nesprávných zásahů do řízení. Takže například síly v řízení křidélek mají být malé, síly v ovládání výškovky větší a největší pak síly potřebné k ovládání směrovky.

Vyvažitelnost je vlastnost při níž je možné vhodnou úpravou(zařízením) odstranit trvale působící sílu v řízení, která může obtěžovat pilota. Vyvažitelný má být každý ustálený let, jestliže probíhá déle než asi 5 minut. Při tom nesmí dojít k porušení rovnováhy daného ustáleného letu.

Tíživost souvisí se změnami sil v řízení nebo změnami ustálených stavů, jestliže se změní například poloha těžiště, vysune(zasune) se podvozek, změní se úhly nastavení klapek nosné plochy, výkon pohonné jednotky nebo vybočení letounu z přímého směru letu.

Neopomenutelnou pozornost vyžaduje stav kdy dochází k náhlé změně výsledné aerodynamické síly na nosné ploše. Po překročení kritického úhlu náběhu dojde k náhlému odtržení proudu vzduchu-obvykle na horní straně nosné plochy a to během několika desetin sekundy. Tento stav je následován klopnými, zatáčivými i klonivými momenty, protože odtržení proudu skoro vždy nenastává na nosné ploše symetricky, to jest na obou jejich polovinách stejně. Příčin bývá více a my je zde tentokrát nebudeme rozebírat. Letoun by měl sám nebo pomocí pilota, po nezbytné ztrátě výšky, přejít do strmého, pokud možno přímého, sestupného letu během něhož získá potřebnou rychlost k obnovení přilehlého proudění na nosné ploše. Ten následně plynule vybrat a letoun navést do potřebného ustáleného letu(to asi není příliš obvyklé u akrobatickcý figur).

Pak je tu ještě potřeba optimalizace ve spolupůsobení letových vlastností.

Protože letové vlastnosti jsou výsledkem správného fungování všech částí letounu a působením jeho hmot vzhledem k těžišti, musí být jejich účinky posuzovány společně. Některé aerodynamické a geometrické charakteristiky letounu se sice vzájemně příznivě mohou ovlivňovat jiné však působí proti sobě. Tak například posunutí polohy těžiště směrem k náběžné hraně nosné plochy sice zajistí větší míru podélné stability, ale zhorší ovladatelnost a také výkony, protože letoun se nepohybuje po dobu tohoto letu v okolí nejvhodnějšího úhlu náběhu. Nebo srázový úhel za nosnou plochou může při její nevhodné vertikální poloze neblaze ovlivňovat funkci VOP. A podobně.

Důležitá je i znalost proměnlivosti letových vlastností. Ta se sice nemusí týkat každého stroje každodenně, ale je třeba zvážit například proměnlivost při létání v různých výškách, při různých teplotách, při deformacích povrchů(déšť, námraza), změnou Reynoldsova a Machova čísla, přehřátí motorů, atd, atd.

Velký posun u letounů nastal použitím „automatických pilotů“ se spolehlivými čidly a dobrými programy k řízení jejich letů. Také například všeliká servozařízení usnadňující pilotům ovládání kormidel jsou velmi prospěšná, protože zmenšují nároky na fyzická zatížení pilotů.

Na připojených obrázcích jsou zachyceny schematicky některé letové stavy a také příklady násobků, jež vzniknou když se letoun přestane pohybovat ustáleným přímočarým letem a dodatečně tak namáhají části letounu včetně jeho osádky.

Tak to bylo povídání o letových vlastnostech. Příště by mělo následovat něco o stabilitě. To bude zřejmě trochu náročnější.