1. Lekce: Přímý a vodorovný let

Jak se letadlo udrží ve vzduchu?

Často používáme mechanické zařízení aniž bychom plně rozuměli jak pracuje. Technologická ignorance má své výhody, ale ne když jste ve vzduchu. Nepotřebujete mít titul před jménem abyste mohli být pilotem, ale alespoň základní znalost o tom, proč letadlo zůstane ve vzduchu dokáže být užitečná a může vám i zachránit život. Proto je první lekce nejdelší a proč je důležité abyste si přečetli kompletně celou lekci. Než začnete létat s letadlem, je třeba si trochu naplnit mozek přinejmenším několika informacemi. Touto lekcí tedy začneme. Čtěte a buďte rádi, protože tato investice se vám vyplatí…

Ve vzduchu jsou s Vámi čtyři síly

Tyto síly jsou vlastně věci, které tlačí a tahnou letadlo během letu. Jsou to tyto – vztlaková, tíhová, odporová a tahová (tah vrtule). Podívejte se na obrázek 1-1, ukazující působení těchto čtyř sil.

Obrázek 1-1 Čtyři síly působící na letadlo při letu.
1-Vztlak, 2-Tah, 3-Tíha, 4-Odpor

Šipky slouží k tomu, aby ukázaly to, co zde může vypadat jako vysoce soutěživá hra – přetahování lanem čtyřmi směry.
Vaše práce, jako pilota, je zvládnout dostupné prostředky k udržení rovnováhy mezi těmito silami.

Vztlak

Vztlak je nadlehčující síla vytvořená tím, že se křídlo letadla pohybuje skrze vzduch. Pohyb vpřed produkuje malý rozdíl tlaků mezi spodním a horním povrchem křídla. Tento rozdíl se stává vztlakem. Právě vztlak je to co udrží letadlo ve vzduchu.

Tíha

Tíha je k zemi směřující síla. Je to síla, kterou piloti mohou ovlivnit tím, jak naloží letadlo. Vyjímaje palivo, které stále spotřebou ubývá, je těžké během letu měnit aktuální hmotnost letadla.

V neakcelerovaném letu (kdy rychlost letadla a směr jsou konstantní), jsou opačně orientované síly (vztlak a tíha) v rovnováze.

Tah a Odpor

Tah je vřed směřující síla vytvořená motorem roztočené vrtule. Ve většině případů větší motor (větší výkon) znamená větší tah a tím i větší rychlost letadla. Pohyb vpřed vždy produkuje aerodynamický odpor. Odpor tlačí na letadlo směrem dozadu a je jednoduše tvořen molekulárním odporem vzduchu proti pohybu skrze něj.

Tah způsobuje akceleraci letadla, ale odpor určuje jeho konečnou rychlost. Jak se zvětšuje rychlost letadla, tak se také zvětšuje odpor vzduchu. Jestliže se velikost odporu vzduchu rovná tahu motoru, pak je zajištěna konstantní rychlost.

Za příklad můžeme vzít Volkswagen Beetle, který dobře znal tyto limity. Se čtyřmi malými válci nemohl jednoduše tento VW jet rychleji než 65 mil za hodinu. Obrázek 1-2 ukazuje výsledky rovnosti maximálního tahu motoru s velikostí odporu vzduchu při této rychlosti.

Obrázek 1-2
1-Tah automobilu vytvořený výkonem motoru a 2-odpor, způsobený odporem molekul vzduchu.

V menší než maximální rychlosti ve vodorovném letu se neuplatní plný výkon motoru. Nadbytek tahu se dá uplatnit k vykonání jednoho z nejdůležitějších leteckých manévrů – stoupání.

Řízení letu

Obrázek 1-3 Tři osy letadla
1- Vertikální osa (zatáčení – angl. yaw), 2-Podélná osa (točení – angl. roll), 3-příčná osa (klopení – angl. pitch)

Pomocí prvků pro řízení letu, může letadlo rotovat podle jedné nebo více z těchto os. Podélná osa vede skrz střed letadla od nosu k ocasu. Letadla zatáčí nebo se naklání podle své podélné osy. Příčná osa vede napříč letadlem od jednoho konce křídla ke druhému na opačné straně letadla. Letadla stoupají nebo klesají podle své příčné osy. Vertikální osa vede shora dolů, od kokpitu k břichu letadla. Letadla zatáčí kolem své vertikální osy.

Nyní jsme připraveni ke zkoumání každého ze tří hlavních řídících prvků letu, který způsobuje, že se letadlo otáčí kolem svých os.

Příčná kormidla – křidélka

Křidélka jsou pohyblivé plochy na vnějších hranách křídel. Jejich účel je naklonit letadlo ve směru v kterém chcete zatočit. Když se řídící páka zatočí doprava, jak je ukázáno na obrázku 1-4, křidélka se současně vychýlí v opačných směrech.

Obrázek 1-4 Naklánění vpravo. Jak křidélka nakloní letadlo.

Se sklopením křidélka na levém křídle se zvětší vztlak na levém křídle. S zvednutím křidélka na pravém křídle se sníží vztlak na pravém křídle. To zapříčiní, že se letadlo nakloní doprava.

Když se řídící páka zatočí doleva, jak je ukázáno na obrázku 1-5, křidélko na levém křídle se zvedne a tím se vztlak pod levým křídlem sníží.

Obrázek 1-5 Naklonění doleva. Jak křidélka nakloní letadlo.
1- menší vztlak se zvednutým křidélkem. 2- větší vztlak se sklopeným křidélkem.

Sklopené křidélko na pravém křídle zvýší vztlak na pravém křídle. To zapříčiní to, že se letadlo nakloní vlevo.

Křidélka umožní jednomu křídlu vytvořit více vztlaku a druhému křídlu méně. Rozdíl vztlaků naklání letadlo.

Výškové kormidlo

Výškové kormidlo je pohyblivá horizontální plocha na zádi letadla. Jeho účel je klopit nos letadla nahoru nebo dolů. (Obrázek 1-6)

Obrázek 1-6 Jak výškové kormidlo mění sklon letadla.
Ocas se pohybuje dolu (1), protože se výškové kormidlo (2) pohybuje nahoru.

Výškové kormidlo pracuje na stejném aerodynamickém principu jako křidélko. Pohybem řídící páky letadla k sobě, jak je ukázáno na obrázku 1-6, se vychýlí výškové kormidlo nahoru.

Pod zádí letadla se vytvoří menší tlak, ten zapříčiní pohyb zádi směrem dolů a tím se nos letadla zvedne nahoru.

Letadlo na obrázku 1-7 ukazuje co se stane, když se řídící pákou pohne dopředu.

Obrázek 1-7 Jak výškové kormidlo mění sklon letadla.
Ocas se pohybuje nahoru (1), protože se výškové kormidlo (2) pohybuje dolu.

Výškové kormidlo se pohybuje dolu, čímž vytváří menší tlak nad zádí a způsobuje tak zvednutí ocasu letadla. Nos letadla se tak skloní dolů. Jednoduše řečeno, chcete-li naklonit letadlo směrem nahoru, zatáhněte za řídící páku k sobě a chcete-li sklonit letadlo směrem dolů, zatlačte na páku směrem od sebe.

Existuje samozřejmě ještě jeden řídící prvek letadla, směrové kormidlo, které způsobuje zatočení letadla kolem vertikální osy. Toto ale probereme později.

Nyní jste získali základní představu o tom jak fungují řídící prvky letadla, tak si pojďme říct něco o užitečném manévru: přímý vodorovný let.

Přímý a vodorovný let

Nyní se naučíte jeden z nejzákladnějších leteckých manévrů – přímý a vodorovný let. Zní to jako dva samostatné manévry, a ne jako jeden, že? V podstatě to tak je. Přímý let znamená, že nos letadla zůstává nasměrován v jednom směru a křídla jsou paralelně s horizontem Země. Vodorovný let znamená, že letadlo nenabírá ani neztrácí výšku.

Obrázek 1-8 ukazuje, jak přímý vodorovný let vypadá z levého sedadla, kde vy, jako pilot, normálně sedíte.

Obrázek 1-8

Kdy můžete říct, že letíte rovně?

Jak zjistíte, že zrovna letíte přímo a vodorovně? Nejjednodušší způsob jak to zjistit je podívat se ven z čelního okna, jak je ukázáno na obrázku 1-8. Vypadá to, že horní část přístrojové desky je přibližně paralelně s vzdáleným obzorem Země. To naznačuje, že vaše křídla nejsou nakloněna, což znamená, že letíte rovně za nosem a nezatáčíte.

Nicméně existuje i jiná cesta jak zjistit jestli letíte rovně. Můžete zmáčknout klobouček vašeho joysticku. Když se podíváte vlevo nebo vpravo z okna, jak je ukázáno na obrázku 1-9, srovnáte pozici obou křídel k horizontu Země.

Obrázek 1-9

V přímém letu, by měly být obě křídla ve stejné vzdálenosti nad horizontem. (vztaženo k horizontu ne k horám)

Jak mít správnou výšku

Pro udržení přímého vodorovného letu vám pomůže umělý horizont (ukazatel polohy letounu). Umělý horizont je umístěn uprostřed horní řady mezi dalšími ze šesti základních letových přístrojů přímo před vámi. (Obrázek 1-10)

Obrázek 1-10

Jak je patrné už z názvu, umělý horizont je umělé vyjádření skutečného horizontu. Je to ukazatel polohy letadla z hlediska náklonu křídel a sklonu letadla – stoupá-li, či klesá. Horní polovina umělého horizontu je modrá (představuje nebe), dolní polovina je hnědá (představuje Zemi). Tenká bílá čára mezi těmito barvami představuje umělý horizont. Piloti používají umělého horizontu tehdy, pokud nemohou vidět horizont Země z důvodu omezené viditelnosti nebo když je obtížné dívat se na křídla (což bude obvyklé při simulaci až poletíte v simulátoru).

Pohnutím joysticku do leva se letadlo nakloní vlevo, to skloní levé křídlo dolů k zemi, jak je ukázáno na obrázku 1-11A.

Obrázek 1-11A

Obrázek 1-11B

Obrázek 1-11C

Tak se začíná levá zatáčka. Všimněte si, že miniaturní (oranžové okřídlené) letadlo uvnitř umělého horizontu se také objeví s jeho levým křídlem skloněným k zemi. Mechanicky řečeno, je to opravdu pozadí umělého horizontu co se pohybuje a vytváří tak obrázek o poloze letadla. Nicméně, vždy můžete určit na jakou stranu se letadlo naklání tím, že se podíváte na malé oranžové letadélko umělého horizontu a zjistíte, které z jeho křidélek je skloněno k zemi.

Jemným pohybem joysticku doprava, stejným způsobem jak již bylo řečeno, vám umělý horizont indikuje pravou zatáčku. Nyní se k zemi nakloní pravé křídlo oranžového okřídleného letadélka jak je ukázáno na obrázku 1-11B. Pohybem joysticku doprava a doleva do té doby, než budou obě křídla miniaturního letadélka v ose s osou umělého horizontu, se docílí navrácení letadla do přímého letu, jak je ukázáno na obrázku 1-11C. Jestliže po tom všem nejsou křídla nakloněna, letadlo nezatáčí.

Víte, kam letíte?

Existuje ještě jedna cesta jak zjistit letíte-li rovně. Vyžaduje to použití kompasu (viz obrázek 1-12).

Obrázek 1-12

Obrázek 1-12 ukazuje letecký kompas (někdo jej nazývá setrvačníkový kompas). Najdete ho uprostrěd dolní řady z šesti základních přístrojů, o kterých si budem brzy povídat. Kompas vám ukazuje kam letadlo směřuje. Všiměte si čísel na kompasu, přidejte ke každému nulu a dostanete tak kurs, kterým letadlo právě letí. Jinými slovy, 6 je ve skutečnosti kurs 60 stupňů (do rádia řečeno jako nula-šest-nula stupňů). Číslo 33 je ve skutečnosti kurs 330 stupňů. (Do rádia řekneme nahlas „tři-tři-nula stupňů“ pro jasnou srozumitelnost. Když letíte, je důležité mluvit velice zřetelně.) Čísla jsou na kompasu v třiceti stupňových intervalech. Mezi těmito čísli jsou dílky po pěti a deseti stupních.

Chcete-li držet určitý kurs, jednoduše otočte letadlo nejkratší cestou požadovaným směrem. Například, zatáčejte tak dlouho, dokud nos letadla v kompasu nebude směřovat k písmenu W tedy na západ (to je kurs 270 stupňů). Samozřejmě, pokud zůstane kompas v klidu, tak pak letíte přímo, čili nezatáčíte. Toto je další cesta jak zjistit, že letíte rovně.

Nyní, když rozumíte první části manévru přímý vodorovný let, se můžeme pustit do vysvětlení druhé části tohoto manévru.

Ujistěte se, že neměníte výšku.

Pojďme se podívat co se stane s výškou, pokud skloníte nos letadla dolů nebo nahoru. Když změníte sklon letadla tím, že zatáhnete za joystick směrem k sobě, malé letadlo umělého horizontu se také pohne směrem nahoru k obloze (k modré polovině umělého horizontu), jak je ukázáno na obrázku 1-13A. Každá vertikální kalibrační linka umělého horizontu znamená stoupání pět stupňů, takže je můžete číst (od spodu nahoru) jako 5, 10, 15 a 20 stupňové stoupání.

Obrázek 1-13

Podívejte se na výškoměr umístěný napravo od umělého horizontu (obrázek 1-13B). Největší ručička (ukazující stovky stop) se bude při stoupání (nos letadla směřuje nahoru) otáčet ve směru hodinových ručiček. A jako je tomu u hodinek, pohyb ve směru hodinových ručiček znamená, že se něco zvětšuje. V našem případě je to výška.

Přímo pod výškoměrem je VSI – Variometr (přístroj pro měření vertikální rychlosti). Jeho ukazatel se také vychyluje nahoru při zvednutém nosu letadla, přičemž ukazuje rychlost stoupání (obrázek 1-13C). Toto jsou další ukazatele toho, že stoupáte a že neudržujete konstantní letovou hladinu.

Když se joystick vrátí do své střední pozice, letadlo se začne vracet zpět do vodorovného letu (za předpokladu, že je letadlo zprávně vytrimováno – o tom si za krátko povíme).

Když začnete s letadlem klesat, malé letadélko umělého horizontu začne směřovat k zemi (k hnědé polovině umělého horizontu), jak je ukázáno na obrázku 1-14.

Obrázek 1-14

Ručička výškoměru se začne otáčet proti směru hodinových ručiček, tím indikuje ztrátu výšky. Variometr také začne ukazovat rychlost klesání tím, jak se jeho ukazatel bude pohybovat směrem dolů. Můžeme bezpečně říct, že pokud se nehýbe velká ručička výškoměru a ukazatel variomertu ukazuje nulu, pak letíte vodorovně. Ve skutečnosti je to právě tento způsob jímž se piloti přesvědčují o tom, že udržují konstantní letovou hladinu.

Je třeba cvik k tomu abychom udrželi tyto ukazatele bez pohybu (ve skutečnosti se vždy vychylují jen velmi málo). Průměrný soukromý pilot odvede skvělou práci, když vydrží udržet výšku kolem plus minus 100 stop kolem určené výšky.

V interaktivní lekci si procvičíte udržení přímého kursu udržením malých oranžových křidélek letadélka v umělém horizontu souběžně s linkou umělého horizontu. Pokud se křidélko vychýlí v pravo nebo vlevo, srovnáte to pohybem joysticku v opačném směru.

Je čas pro trimování?

Letadla jsou podrobena vybraným aerodynamickým silám. Některé zkouší zvednout nos letadla; jiné ho zkouší sklonit dolů. Síla motoru, rozmístění váhy, a vztlak jsou jen některé z těchto sil. Co to pro vás znamená? Jestliže má letadlo tendenci klopit nos dolů, můžete tam sedět a tlačit k sobě joystick po celou dobu letu. Budete-li silou držet řídící páku tak, abyste udrželi letovou hladinu, brzy se vám znavý ruce. Naštěstí mají letadla něco, čemu se říká vyvažovací ploška (dále jen trim), aby odstranila tlak z řídící páky a tím a ušetřila tak i vaše ruce. Pojďme se podívat, jak trim funguje a pak si řekneme jak ho použít.

Jak trim funguje

Trim je malá pohyblivá ploška připojena k řídící ploše, kterou chcete ovládat (v tomto případě je to výškovka). Obrázek 1-15A ukazuje plošku trimu a kolečko trimu, které se používá k řízení polohy plošky trimu. Ve skutečném letadle je kolečko trimu obvykle umístěno mezi předními sedadly, nebo uprostřed pod přístrojovou deskou.

Obrázek 1-15a Jak pracuje trim výškového kormidla
1-nos dolů. 2-nos nahoru.

Pohybem trimu se vytváří malý rozdíl tlaků na konci kormidla, ke kterému je připojeno. Tento tlak je dostačující pro udržení příslušného kormidla v požadované poloze bez nutnosti držení řídící páky v poloze, kterou by kormidlo vyžadovalo bez použití trimu. Všimněte si, že se trim pohybuje v opačném směru než jeho kormidlo. Pokud chcete mít výškovku vychýlenou nahoru (jako když při stoupání táhnete řídící páku k sobě), musí se trim vychýlit dolů, jak je ukázáno na výškovce A na obrázku 1-15A.

K udržení vychýlení výškovky směrem dolů (jako když klesáte) se musí trim vychýlit vzhůru, jako je tomu u výškovky B na obrázku 1-15B.

Obrázek 1-15b Jak pracuje trim výškového kormidla
1-nos dolů. 2-nos nahoru.

Představte si trim jako imaginární ruku, která drží letadlo v požadované výšce během minimalizování tlaku, který musíte vyvíjet na řídící páku. Ovládání trimu byste měli na svém joysticku najít ve formě kolečka nebo tlačítek.

Jestliže na joysticku nemáte tlačítka pro trimování, můžete použít dvě klávesy na numerické části klávesnice. Jsou to tlačítka END (pro vytrimování letadla směrem nahoru) a HOME (pro vytrimování letadla směrem dolů).

Nyní se dozvíte, jak byste si měli letadlo vytrimovat pro vodorovný přímý let. Nejprve si zkontrolujte, jestli již není letadlo správně vytrimováno. Udělejte to pomalým uvolňování joysticku do jeho výchozí polohy. Pak se podívejte na ukazatel variometru. Jestliže variometr ukazuje že stoupáte, letadlo potřebuje vytrimovat směrem dolů. Trochu zatlačte na joystick směrem od sebe dokud letadlo nesrovnáte zpět do vodorovného letu. Potom jednou zmáčkněte klávesu HOME (nebo trimovací tlačítko na joysticku) pro malé trimování směrem dolů. Jakmile to uděláte, pomalu pusťte joystick, a sledujte co se stane.

Pokud budete vícekrát mačkat trimovací tlačítko, pak také trim bude větší. Takže buďte trpěliví. Tento proces budete muset opakovat několikrát po sobě než se ukazatel variometru zastaví na nule.

Jestliže ukazatel variometru ukáže že letadlo klesá, zatáhněte joystick pomalu k sobě a vraťte se tak zpět do vodorovného letu. Potom několikrát máčkněte klávesu END a vytrimujte letadlo stejným způsobem jako tomu bylo v předchozím případě.

Při trimování bychom měli dávat přednost variometru, kvůli jeho velké citlivosti. Velice přesně se na něm dají zjistit odchylky od vodorovného letu letadla. Později si také povíme o použití trimu při stoupání nebo klesání.

Mnoho letadel má trim pro náklon (pohyblivá ploška trimu je umístěna na křidélku obou křídel). Tento trim je někdy důležitý, jestliže nejsou v rovnováze obsahy nádrží v křídlech, nebo když na jedné straně letadla sedí těžší pasažéři než na druhé.

Bez ohledu na to, jak dobře je letadlo vytrimováno, může se mírně vychylovat nahoru nebo dolů v závislosti na výšce, při její změně přibližně o 100 stop. Taková prostě letadla jsou. Každé se chová jinak a lehce mění výšku i směr, i když je správně vytrimováno. To můžeme pominout dokud se ale nevychýlí ze směru přespříliš. Váš úkol je osvojit si letadlo tak, aby se co nejlépe řídilo, tak abyste měli více času na přemýšlení, plánování a rozvržení vaší cesty k zabezpečení simulovaného letu.

Měli byste být na sebe pyšní, že jste dokončili vaší první lekci. Nyní je čas pro interaktivní trénink ve vašem MS Flight Simulátoru 2004.

[cit. 2011-04-25]. Dostupné z http://flightsimulator.xf.cz/pages/student.php?studentlessons=student_lesson1