Jsme tu také proto, že se naštěstí stále vyskytují nadšenci, kteří jsou ochotni vylepšovat výkony svých strojů a tak se pídí po tom jak by toho dosáhli. Někteří, celkem správně, se dotazují našeho magazínu. Jsou to jak provozovatelé skutečných letadel tak i letečtí modeláři. Některé dotazy mohou mít ve spojení s odpověďmi širší význam. Ten o němž se nyní zmíníme se týká motorizovaného kluzáku jehož nosná plocha je opatřena torzní skříní s překližkovým potahem, při čemž je ostatek plochy potažen tkaninou.

Ještě než začneme odpovídat, rád bych se zmínil o něčem co souvisí s projektováním letounů na podkladech, které jsme dostávali na fakultě strojního inženýrství ČVUT v Praze počátkem 50. let minulého století. Byl to zejména pan profesor R. Pešek a pan docent Fr. Bauer, kteří společně s dalšími nadšenci v oboru letectví přednášeli tuto technickou disciplinu na nepovinných přednáškách v pozdních odpoledních a večerních hodinách. Těm všem byla odejmuta možnost držet tento obor v Praze, protože bylo rozhodnuto celou tematiku letadel převést do tehdy čerstvě ustavené Vojenské technické akademie v Brně. Tam přešla také značná část přednášejících.

Já jsem byl v té době ještě v kontaktu s panem asistentem Ježkem a zamýšleli jsme postavit jakýsi malý aerodynamický tunel pro testování profilů při velmi malých rychlostech. To se ale nepodařilo, doba tomu nebyla příznivě nakloněná.

Proč to tady takhle rozvádím? Ten dotaz, na který odpovídáme dále, se totiž týká hlavně nepříznivých účinků  škodlivého odporu, jimž je každý letoun proti své vůli „vybaven“.

Ve dvou obrázcích, což jsou kopie dřívějších učebních pramenů na ČVUT, je vysvětleno oč v tomto případě běží.

Na prvním obrázku je poukázáno na to, jak se jednotlivé tvůrčí skupiny (dnes už jen týmy) snaží uplatnit svůj vliv na celkové koncepci letounu. Kompromis je nevyhnutelný. Záleží na tom čemu bude dána z hlediska celkového záměru přednost. Škodlivý odpor je však přítomný ve všech řešeních.

Na druhém obrázku je napovězeno, i když podklad čerpá z ruských pramenů, jimž byla v té době dávána oficiálně přednost, jak se podle tehdejších znalostí a zkušeností může vyvíjet dosahování vyšších rychlostí letu, jestliže jsou návrhy letounu aerodynamicky co nejčistší a tím škodlivý odpor co nejmenší. Znamená to co nejméně výstupků, vzpěr, drátěných výztuh, pevných podvozků, tvarů a velikostí trupu, kabin i krytů otorů, velikostí a uspořádání ocasních ploch, atd, atd.

Možná, ža oba obrázky vyvolají na tvářích některých našich čtenářů shovívavý úsměv , ale to nemění nic na tom, že v nich uvedené informace mají platnost nadčasovou.

A jak to tedy je s tím dotazem???

Ten zněl asi následovně: na křídle je použit profil SM 701. Křídlo je opatřeno soustavou žeber, nosníků a torzní skříní s tkaninovým potahem. Ten je mezi žebry prohnutý směrem dovnitř, přestože je lakováním vypnutý.

Mělo by smysl, z hlediska případného zlepšení výkonů, zaměnit tento tkaninový potah potahem tuhým, například z tenké laminátové folie?! Hmotnost kluzáku by se zvětšila velmi málo (témeř zanedbatelně).

Kluzák je vybaven zaklápěcí pohonnou jednotkou, která po zaklopení zčásti vyčnívá z horní části trupu. To zřejmě zhoršuje deklarované výkony-klouzavost 28 (skutečná asi 20) a minimální klesavost víc než 1 m/s. 

Je to stroj spolehlivý a dobře ovladatelný. Poletování kolem letiště velmi dobré, ale v přeskocích mezi stoupavými proudy žádná sláva. .

Prohnutí měkkých potahů směrem dovnitř nosných i ocasních ploch je v takových případech obvyklé. Není třeba z toho dělat ukvapené závěry. Komu se to příliš nelíbí nechť zmenší rozteče žeber, například. Během letu je však všechno jinak.

Jednou jsem měl možnost sedět v dolnokřídlém ULL, kterému jsme trochu také pomáhali na svět. Potah nosné plochy byl kompozitový s použitím skelných tkanin. Pod ním bylo několik žeber. A co bylo vidět? Potah nebyl prohnutý směrem dolů, ale mezi žebry naopak mírně vzhůru. Nemnoho, jen několik milimetrů. Podtlak nad křídlem ho deformoval nad obrys žeber. Z toho lze vyvodit jisté ponaučení, že za letu je obtížné určit skutečný tvar profilů podél rozpětí a tím i výkony a vlastnosti plochy. U měkkých-tkaninových potahů se deformuje tento potah směrem vzhůru více než u potahů tuhých. Jak? To je obtížné určit. Každopádně je to jinak než za klidu na Zemi. Mimoto dostupné programy mohou napovědět při vhodné simulaci jak se změní aerodynamické charakteristiky použitých profilů při deformacích jejich obrysů. Obvykle to není katastrofální .

Jinou příčinou jak ovlivnit skoro vždy výkony i letové vlastnosti letounu je nedodržení tvaru přední části profilu, kde se rozhoduje o tom jak se bude vyvíjet obtékání celé nosné nebo ocasní plochy. To může mít velmi nepříjemné následky v případech, kdy jsou na to příslušné profily velmi citlivé. Mnohdy stačí jenom znečištění nebo vodní kapky v těchto místech. Hmyz dokáže nadělat také nepříjemnou paseku. Také je vhodné zajistit, aby v přední části ploch byly vytvořeny podmínky pro přilehlé laminární proudění, které existuje prakticky ve všech případech proudění tekutin, tedy i vzduchu. Někdy déle, jindy krátce. Takovou chybu dělali dříve i profesionální výrobci ULL, jejichž nosné plochy byly tvořeny trubkami,  žebry a měkkými potahy. Deformace jejich předních částí byly nehorázné. Stačilo však podložit měkký potah 1mm tlustou folií o hloubce cca 20% a ejhle byl z toho nový, mnohem lepší stroj. To byl třeba příklad profesionálního výrobce z počátku 90. let, když ještě sídlil na jaroměřském letišti.

Pohonnou jednotku je vhodné zakrýt co nejpečlivěji kvůli vzniku místních vírů prudce narůstajících při vyšších rychlostech. Pozor ale na to, aby výsledné řešení nepřineslo větší přírustek škodlivého odporu než byl ten původní, s jednotkou nezakrytou.

Jiná rezerva může být v tom, a také tomu tak bývá, když je výsledný potah zejména nosné a ocasních ploch příliš drsný. Záleží i na spodní straně těchto ploch, o nichž si stále někteří stroupenci letectví myslí, že tam to není podstatné. Je to chybné mínění. Před lety jsem na tento případ upozornil svého známého, který postavil jednomístný ULL. Moc mně nevěřil, ale když se k tomu odhodlal, vzrostla rychlost letu asi o 20km/h. Aspoň to tvrdil on sám.

Profil SM 701 není kdoví jakým dravcem v pronikavostech proti větru a vůbec při vyšších rychlostech, pokud nemůže měnit svoji geometrii pomocí klapek, takže od něj nelze očekávat úžasné klouzavosti při malých součinitelích vztlaku. Pro názornost přikládám tři jeho poláry.

Vraťme se ještě k posouzení případu jednoho kluzáku, například „Rehka“, který je popsán v minulém článku našeho magazínu – rozpětí 12m, letová hmotnost 230kg. V další tabulce je uvedeno několik číselných údajů o tom jak se mohou změnit jeho výkony, když se bude měnit velikost škodlivého odporu. Ta je zde vyjádřena jeho součinitelem Cxš.

                                          Cxš                   klouzavosti                   klesavosti

                                         0.0185                    18,1                            1 m/s

                                         0,015                      19,7                          0,95 m/s

                                         0,012                      21,3                          0,91 m/s

                                         0.009                      23,3                          0,86 m/s

Hodnot součinitele škodlivého odporu pod 0,01 bude v případě tohoto kluzáku stěží dosaženo, vzhledem k jeho koncepci. Ze zbývajících tří možností je však patrné postupné  výraznější zvýšení výkonů, jestliže se součinitel škodlivého odporu podaří zmenšit na příklad až na hodnotu 0,012.

Snad takováto odpověď, podbarvená několika dřívějšími skutečnostmi, postačí tazateli a i mnohým těm, kteří se neptali. 

11. 9. 2011 © J. Lněnička