V tomto příspěvku věnuji několik poznámek pevné nosné ploše modelů letounů, které mohou být svými účinky vztaženy i na jejich skutečné vzory. Samozřejmě při jiných podmínkách proudění kolem nich. Bude se jednat o pohyblivé části nosných ploch – klapky, křidélka a flaperony.

Klapky, jak známo mnohým stoupencům letectví, mohou otáčením podél svých podélných os měnit geometrii nosné plochy. Je celkem jedno jakým způsobem jsou na ní uloženy. Jestli nahoře, dole či uprostřed. V některých případech to však může mít nezanedbatelný vliv. To v tomto stručném příspěvku však pomineme. Zabývat se budeme klapkami umístěnými v zadních částech nosných ploch a nebudeme u nich předpokládat žádné štěrbiny, tedy ani nechtěné.

U křidélek budeme postupovat za stejných podmínek. Jen snad upozorním na to, že jejich upevnění v nosné ploše nebývá na její spodní straně.

Flaperony, jak je jistě dost rozšířenou znalostí, jsou otočně uložené plochy, které zastávají funkce křidélek i klapek zároveň. Název vznikl zřejmě spojením dvou anglických výrazů – flaperons(klapky) a ailerons(křidélka).

Příklady pohyblivých částí nosných a ocasních ploch jsou v následujícím obrázku. Jsou zde také naznačeny některé možné velikosti výchylek. Ty menší obvykle znamenají větší míru přírustku vztlaku než odporu. Výchylky nad asi 20° s sebou většinou  vnášejí do celé soustavy větší přírůstek odporu než vztlaku.

Co je cílem takovýchto řešení na nosných plochách? A u ocasních ploch, obvykle  se souměrnými profily, zrovna tak?

Je to dosažení změn aerodynamických sil, tedy vztlaku a odporu a na ně navazujícího momentu.

Jakmile se ale poruší souměrnost rozložení sil, to například vznikne při rozdílných výchylkách křidélek nebo klapek na jedné polovině nosné plochy, původní obvykle přímý rovnovážný let se změní. A sice nejprve většinou v let s vybočením na jednu stranu a s následným  náklonem letounu na stranu druhou. Výsledkem je pak většinou zatáčení. Někdy ale také strmý sestup po spirále.

Značnou poruchu souměrného rozložení sil na křídle mohou vyvolat klapky i flaperony. Především však křidélka, která působí na větších ramenech vůči podélné ose trupu.

V tomto příspěvku se budeme stručně zabývat převážně  příklady změn souměrného rozložení vztlaku na plochách. Ukážeme co se stane s průběhem vztlaku a momentu, včetně změn účinnosti plochy(její klouzavosti), jestliže se změní výchylky pohyblivých částí umístěných v jeho zadní části. Je jedno, jestli se to týká křidélek, klapek nebo flaperonů. Účinky jsou při daných rozměrech a výchylkách stejné.

V dalším obrázku je příklad nepříliš tlustého profilu s výrazným prohnutím. Je to upravený Go 182.

Jsou zde graficky zachyceny – polára, klouzavosti a klopivý moment při Re čísle 105 000. Bez dalšího obšírnějšího komentáře.  Tyto poměry odpovídají zhruba středně velkému modelu s obvyklým zatížením.

V dalším obrázku jsou tytéž aerodynamické charakteristiky při stejném Re čísle, ale s výchylkou klapky(křidélka) 18°. Porovnáním s předchozím obrázkem snadno zjistíte rozdíly.

Jestliže zvětšíme výchylku pohyblivé části plochy na 33° získáme aerodynamické charakteristiky profilu uvedené v obrázku dalším.

A teď zkusme jiný profil. Trochu tlustší a s menším prohnutím. Je to upravený G 387.  Jeho aerodynamické charakteristiky jsou v dalších třech obrázcích a odpovídají přibližně většímu  RC modelu. Re číslo je 250 000.

Na prvním obrázku je profil bez klapky, respektive s klapkou s nulovou výchylkou. Na obrázku druhém je jeho klapka vychýlena o 30° dolů. A na třetím z nich je klapka vychýlena tentokrát nahoru o 10°. Zkuste porovnat změny ke kterým došlo.

  

 Nu a proč jsem kvůli tomu všemu trápil program Profili?!

To je na obrázku posledním. Zde je pokus o znázornění současného působení klapky a křidélka na jedné polovině nosné plochy. Jenže také s rozdílnými výchylkami.

Jsou zde čtyři varianty možných nastavení pohyblivých ploch.

Z první z nich, zde označené jako II, kdy jsou klapky i křidélko vychýleny souhlasně o stejných úhel dolů, je patrný obrovský nárůst vztlaku (odpor zde neposuzujeme, ale vzroste také značně).

Z druhé varianty, zde označené jako III, kdy nejsou klapky a křidélka vychýleny souhlasně o stejný úhel dolů, ale naopak nahoru, je zase patrný obrovský pokles vztlaku. V obdobném poměru klesne přibližně i odpor.

Pak je tu varianta I, kdy nemají ani křidélka ani klapky žádné výchylky. Je logické, že tato varianta aerodynamických charakteristik se musí nacházet mezi oběma předchozími.

A konečně je tu varianta IV, kdy jsou klapky vychýleny dolů a křidélka nahoru. Tento způsob je hojně používán u modelů kluzáků pro zkrácení přistání, které se má uskutečnit na malém prostoru se značnou přesností. 

Podívejte se co se stane s průběhem součinitelů vztlaků podél polorozpětí nosné plochy. 

K čemu asi došlo?!?! Celkový vztlak nosné ploch poklesl významně a odpor současně významně vzrostl. Tento způsob  záměrného výrazného zhoršení klouzavosti a značného zvýšení klesavosti je účinnější než třeba radikální vychýlení flaperonů(klapek) směrem dolů. Trochu se mu může blížit vychýlení flaperonů (klapek) směrem nahoru. Je zde však patrné značné zvýšení rychlosti letu se současným prudkým zvětšením klesání, což není pro přistání zvlášť vyhodné. 

To byly případy  souměrných výchylek klapek a křidélek na obou polovinách nosné plochy. Nezapomeňte ale, že jsme zde posuzovali jen profil. Nikoliv kompletní nosnou nebo ocasní plochu. Tam je to trochu zdlouhavější povídání, ale výsledky jsou obdobné.

Také jsme uvažovali ve všech případech vždy jen o přímém letu.

Pokud jsou však křidélka nebo klapky či flaperony na každé polovině nosné plochy vychýleny nesouhlasně, pak je rozložení vztlaku a odporu velmi odlišné a okamžitě dochází ke změnám směru letu, náklonům a letům s vybočením. Létající stroj pak letí s vybočením nebo náklonem nebo zatáčí nebo se začne pohybovat ve spirále. To již je ale jiné povídání.

13. 1. 2013 © Jaroslav Lněnička