Malá galerie několika „samokřídel“
tentokrát všechna s kladným šípem

V tomto příspěvku obsahujícím náměty pro stavbu několika různých typů modelů letadel, případně UAV, dáme příležitost uplatnit se „samokřídlům“ různých velikostí a využití.

Bezocasých letounů, myslíme tím skutečně bezocasé letouny, je v letecké praxi používáno jen velmi málo. Velká většina z nich má přinejmenší svislé ocasní plochy – SOP. Je to také proto, že není jednoduché bez nich udržovat takovéto stroje v přímém letu.

Když již uvádíme trochu šířeji tyto stroje do podvědomí stoupenců letectví, mohlo by ledaskoho logicky napadnout, že by měly mít lepší výkony než stroje konvenčního typu, protože nemajíce ocasní plochy a mohou vykazovat menší odpor. Což je v podstatě pravda.

Jenže!?! Letadlo je vždy a za všech okolností kompromisem všech na něj působících činitelů při návrhu, konstrukci, stavbě i létání. U samokřídel do této směsi vlivů nepřináší pozitivní prvky již ani profil nosné plochy. Jak jsme již naznačili v některém z minulých ročníků AL je nutné pro bezocasý letoun zvolit takový profil nosné plochy, který nemá pokud možno žádný nebo jen příznivě působící klopný moment vůči podélné stabilitě.

Takové profily samozřejmě existují, ALE?!? Jejich aerodynamická účinnost, to jest poměr vztlaku ku odporu, je nižší ve srovnání s profily jednoduše prohnutými(jejichž střední křivka nemá inflexní bod).

Pokud bychom chtěli tuto skutečnost obejít a použili na nosné ploše samokřídla profil s vyšším vztlakem , tj. se zaporným klopným momentem, pak musíme geometricky nebo aerodynamicky zkroutit nosnou plochu podél rozpětí tak, abychom jeho vliv eliminovali. Mimo to jsou navíc ramena, na nichž působí jimi vytvářené síly, vzhledem k těžišti poměrně krátká, což nepřispívá příliš k usnadnění řiditelnosti.

Tím se ovšem dostaneme v obou předchozích případech do nižších součinitelů vztlaku a navíc se ještě trochu zvětší i odpor, takže výsledkem je výkonově horší stroj. Samokřídla tedy nemohou být svými výkony úplně rovnocennými soupeři letounů s ocasními plochami. U modelů letadel to je obzvlášť patrné.

To bylo jakési připomenutí menších dosažitelných výkonností bezocasých letounů, přestože zejména pohled na jejich tvary a jejich pohyb vzduchem je vzrušujícím zážitkem.

Samokřídla mají přirozeně zase jiné výhody oproti strojům „ocasatým“. Jsou například mnohem obtížněji viditelná a tím i zjistitelná radarem. Zaberou menší postor při hangárování, jestli je to vždycky výhoda apod.

Přesto přezevšechno samokřídla naštěstí existují v různých modifikacích a proto je připomínáme i my.

Následující dva obrázky představují model letadla a jeho profil, navržené pro souboj. Profil je souměrný, nemá prakticky žádný klopný moment takže je schopný vykonávat bez obtíží obojí přemety, což profily prohnuté úplně numožňují. Levá část nosné plochy je navržena pro uspořádání s elevony(viz vysvětlení v kapitole o vybraných statích v dřívějších magazínech). Pravá část pro oddělené uspořádání VOP + křidélka.

Další dva obrázky přinášejí návrh modelu (UAV) typu „létající prkno“ s proměnnou hloubkou podél rozpětí a profilem s prohnutím kolem 1,9% a kladným klopným momentem.

Pak je tu zastoupen bezmotorový kluzák, jehož výkony by mohly být přijatelné pro stoupence bezmotorového letu jak na svahu za slabšího větru tak i v termice. Profil svoji tloušťkou umožňuje postavit nosnou plochu dostatečné pevnosti a tuhosti při vhodné štíhlosti.

Dalším v pořadí je experimentální samokřídlo využitelné třeba jako UAV s větší vytrvalostí. Pohonná jednotka je v tlačném uspořádání. SOP jsou umístěny na obou koncích nosné plochy a mohou být rovněž ovládány.

Následující náčrt a s ním související diagramy aerodynamických charakteristik a výkonů nabízejí pohled na to jak se mohou nebo nemusí změnit výkony a potřebné pohony třech bezocasých UAV, které mají stejně velkou nosnou plochu, tentýž profil, hmotnost, ale rozdílnou štíhlost. Na první pohled by se mohlo zdát, že se budou ve výkonech lišit výrazně. Po bližším posouzení to však není pravda. To dokazují oba přiložené diagramy.

Na prvním z nich jsou poláry všech tří strojů. Podívejte se na to jak se od sebe liší. Rozdíly nejsou u těch dvou štíhlejších – „beta a gama“ příliš velké. Znatelně rozdílný průběh má však polára toho se štíhlostí nejmenší –„alfa“. Když byste sestavili rychlostní poláry všech tří, seznali byste, a to je v dalším diagramu, že jsou si výkonově velmi blízké. Podobně by na tom byly i potřebné příkony pohonných jednotek. Kdo by to byl řekl?

Podstatně jiná situace však nastane jestliže stroj „gama“ zatížíme tak, aby jeho výsledná hmotnost byla například 900g. Podívejte se na oba diagramy kde jsou výkonové charakteristiky tohoto těžšího samokřídla také uvedeny.

Jestliže byly maximální klouzavosti v předchozích případech stejné hmotnosti u všech tří strojů kolem 14 – 14,5, minimální klesavosti v rozmezí 0,35 – 0,37 m/s a potřebné příkony pohonné jednotky pro stoupání 10 m/s cca 55 W na hřídeli motoru, pak to bude u těžší „gamy“ jinak. Maximální klouzavost vzroste na cca 18, minimální klesavost na cca 0,41 m/s a potřebný příkon pohonné jednotky na hřídeli motoru cca 120 W. Účinnmost vrtulí byla uvažována u všech stejná, kolem 78%.

Uvádíme toto srovnání pro to, abychom u takovýchto menších létajících strojů napověděli jaký vliv má na jejich výkony stav proudění kolem jejich nosných ploch, když se mění jejich štíhlosti až o cca 63% při stejné hmotnosti. A také jaký vliv má při těchto malých Reynoldsových číslech zvětšení hmotnosti na zhruba dvojnásobek původní hodnoty-“gama“ s 900 g.

Takovéto okolnosti ovlivňují výkony a letové vlastnosti nejen u samokřídel.

Na dalším obrázku je již neodiskutovatelný UAV v podobě samokřídla o předpokládané hmotnosti cca 7,5 kg a rozpětí 6 m. Vzhledem k navržené štíhlosti nebude zřejmě možné použít úspěšně profil s menší tloušťkou než asi 13 %. Pofil z dalšího obrázku má prohnutí kolem 2,9 % což umožňuje tomuto bezocasému stroji, společně s vhodným průběhem klopného momentu, dosahovat velmi dobrých výkonů a spolehlivých letových vlastností

A nakonec jsou dva obrázky s celkem obvyklou koncepcí bezocasého stroje středních rozměrů a profilem jeho nosné plochy. SOP jsou umístěny zase na obou okrajích křídla.

A úplně na závěr ještě připojujeme jeden z návrhů „dospělých“ samokřídel bratří Hortenů, kteří se věnovali těmto strojům velmi intenzivně a úspěšně před druhou světovou válkou a během ní. Pohon měl být dvěma proudovými pohonnými jednotkami.