Ornitoptéra „SNOWBIRD“
poháněná lidskou silou uletěla 145m

Dne 2.srpna 2010 v 6,45hod odstartovala pomocí „autovleku“ ornitoptéra „Snowbird“ na letišti Great Lakes Gliding Club v Tottenhamu-Ontario(Kanada) ke svému rekordnímu letu za přítomnosti komisaře FAI.

Stroj poháněl Todd Reichert z torontské univerzity šlapáním na pedály od nichž vedly, zřejmě lanové náhony, na vnější části křídla letounu typu „parasol“, které se pružně deformovaly ve svislém směru nahoru(více) a dolů(méně) při současných změnách úhlů náběhu, po vzoru ptáků a hmyzu. Todovi pomáhal při návrhu stroje Cameron Robertson.

Pilot a „pohonná jednotka“ zároveň byl umístěn na stěžni Snowbirdu hluboko pod křídlem o rozpětí 32m. Hmotnost prázdného stroje byla 42kg a T. Reichard musel před pokusem snížit svoji váhu o 8kg. Vzepětí nosné plochy bylo v klidu na Zemi nulové, za vleku autem se plynule měnilo do tvaru „U“ s okraji zvednutými, odhadem, o 2m nahoru(bez mávání).

Po odpoutání od vlečného lana se počaly obě poloviny křídla, přičiněním pilotových nohou, vlnit nahoru a dolů a současně se měnily jejich úhly náběhu v poměrně širokém rozsahu(jak je možno rozpoznat z videa) hodnot nestejnoměrně podél rozpětí. Je k tomu zřejmě třeba nejednoduchého mechanizmu. Okraje křídel jsou uloženy otočně, obdobně, ale podle jiné osy otáčení než to měl například kolem roku 1925 u svého větroně „Nina“ ing Dohnálek (ten tím ale suploval pouze křidélka) a kývají nahoru a dolů.

Stroj letěl po dobu 19,3s do vzdálenosti 145m při rychlosti cca 25,6m/s. Během letu nebylo vidět, že by nějak výrazněji stoupal. V podstatě to klouzavý let s pohyblivým křídlem. Na projektu a stavbě se podílelo 20 studentů torontské univerzity za finančního přispění z francouzského Poitiérs a delftské univerzity. Celá akce si vyžádala náklady kolem 200 000$.

A nyní se podívejte na úžasné video, které jsme převzali z pramenů University of Toronto.

Na internetových stránkách „OSLA“, odkud jsem čerpal první informace o tomto letu, jsem zaznamenal několik diskuzních příspěvků, z nichž značná část nebyla nijak nadšená.

Domnívám se, že ty výtky nemusely být tak příkré, protože například Wrightové při svých prvních letech používali také katapultu, aby vůbec odstartovali a většina pionýrů letectví, i u nás, vyjma O.Lilenthala(ten vítr na svém malém kopci potřeboval) dávala přednost bezvětří, které se vyskytuje povětšinou zrána.

Návrh a konstrukce pohonu a elastického křídla není v dostupném textu uváděna. Zaslouží si však určitý obdiv i když to je jen nedokonalá kopie praxe ptáků a hmyzu za dobu mnoha set milionů let.

Přesto nebo právě proto si dovolujeme upozornit naše čtenáře, že tento pionýrský let uskutečněný lidskou silou byl umožněn zejména proto, že se uskutečnil v malé výšce nad Zemí. Zde se uplatňuje tak zvaný přízemní efekt, kdy křídlo pohybující se nad Zemí ve výšce menší než jeho rozpětí má menší indukovaný odpor a proto lepší výkon. To platí například také pro vrtulníky a vírníky.

A protože jsme vedle popularizace letectví také vlídně naučným magazínem dovolíme si poukázat na efekty letů blízko zemského povrchu.

Jedná se stále a hlavně, jak jsme již vícekrát v našich minulých číslech naznačili, o okrajové víry vznikající na křídlech konečných rozměrů. Přetlak pod křídlem se snaží na jeho konci proniknout do tlaku nižšího nad křídlo za vzniku intenzivního víru. Ten způsobí odklonění výsledné vztlakové síly směrem proti letu a jeho složka tak vytváří přídavný odpor, tzv. indukovaný. Ten je přímo závislý na velikosti vztlaku, štíhlosti a půdorysném tvaru křídla.

V blízkosti zemského povrchu (pevná půda nebo vodní hladina) je nepříznivý účinek těchto vírů zmenšován, takže klouzavost se zvětšuje a  klesavost se zmenšuje. To je poznatek známý všem pilotům, modelářům i milovníkům přírody pozorujícím ptáky.

Příklady mohou být následující:
-jestliže se letoun s pevným křídlem pohybuje ve výšce menší než je polovina jeho rozpětí pak je možné očekávat zlepšení jeho výkonů alespoň o 10%
-u vrtulníků a vírníků má malá vzdálenost od zemského povrchu na průběh tahu jejich rotorů také podobný příznivý účinek.

Jednoduché grafické podpůrné argumenty, které můžete nalézt v dalším obrázku doplním tímto textem:

Konečný rozměr rozpětí křídla letounu, společně s jeho tvarem, je příčinou okrajových vírů. Ty vytvářejí sešikmení proudu za křídlem a v důsledku toho mění jeho původní úhel náběhu o indukovanou složku. Sešikmený směr rychlosti proudu za křídlem je geometrickým součtem původní rychlosti letu V a t.zv.indukované rychlosti Vi.

Proud přichází ke křídlu nyní pod menším úhlem. Vztlak jakožto síla kolmá na směr příchozího proudu vzduchu je nyní odkloněn dozadu o indukovaný úhel náběhu a svojí složkou vytváří přídavný– indukovaný, odpor.

Horní část následujícího obrázku využívající vírové teorie křídla zjednodušeně graficky ukazuje, že původní indukovaná rychlost křídla Vi´ se zmenší o indukovanou rychlost Vi´´ virtuálního, zrcadlově umístěného, křídla pod ním. Jejich geometrickým součtem je výsledná indukovaná rychlost Vi skutečného křídla, která je menší původní než Vi´ náležející letu ve volné atmosféře, tj. za letu alespoň ve výšce nad Zemí rovné rozpětí křídla.

A konečným efektem je pak mírné zvýšení vztlaku za současného snížení indukovaného odporu, což zlepšuje výkony letounu. To jsou výhodné okolnosti při startech a přistáních letounů, vrtulníků a vírníků (viz spodní část obrázku).

Co z toho může plynout směrem k srpnovému pokusu v Kanadě?

Při tomto letu přispěl zřejmě i příznivý přízemní efekt k úspěchu, protože letoun se nepohyboval svým křídlem výše než asi 6m nad Zemí( to je dejme tomu 1/5 rozpětí). Spíše to bylo asi méně. Takže takovýto průběh letu usnadnil, podle našeho mínění, jeho uskutečnění.

Jakkoliv bylo nesporně náročné zkonstruovat pohon elasticky deformovatelného křídla a navrhnout jeho lehkou, pevnou a pružnou konstrukci, na rozdíl od pevných křídel s jejich nezbytnou tuhostí, vtírá se otázka – nedoletěl by tento stroj po vleku autem z výšky dosažené po vypnutí při takové štíhlosti křídla, kterou má, asi tak daleko jako při pokusu, kdy je jeho křídlem máváno nahoru a dolů???!!! Nebo dokonce dál?!

Těžko říci při nedostatku technických charakteristik.

Jedno je však jisté - stroj letěl s mávavým křídlem, pomohl si sice k tomu letmým startem pomocí autovleku, ale doletěl do vzdálenosti 145m, což bude nyní hodnoceno jako pokus o světový rekord. A my jsme tomu, přes všechno co jsme si zde dovolili napsat, rádi, protože takový pokus zde asi ještě nebyl.