szerda, 28 november 2012 19:12

Elmélet - Szerkezettan

Írta:

A gépre ható erők - légerők


Egyenes vonalú egyenletes repülés során a szárnynak csak a repülőgép "felszállósúlyát" kell elbírnia (ekkor a gép felületi terhelése 1G).

02 g-ero201 g-ero1

Olyan repülések alatt azonban, ahol a mozgás iránya és/vagy sebessége megváltozik a szárnynak ennek a súlynak (akár) a többszörösét kell hordoznia (pl. fordulóban, felrántáskor a centrifugális erőnek is ellen kell tartania). Ezt hívjuk G terhelésnek (más szóval felületi terhelésnek), hogy a repülőgépre -és a pilótára- a gravitáció hányszorosa nehezedik, vagyis hányszorosa lesz a súlya. (A G terhelés mérésére használják a G mérőt (Accelerometer), amit a műszertannál részletsebben leírok.)

Pozitív G-nek nevezzük azt, amikor az arcod lefelé torzul, és préselődsz az ülésbe, negatív G-nek pedig azt, amikor az arcod fölfelé torzul, és örülsz a hevedereknek :).

Gyakorlatban ez azt jelenti, hogy ha 6G-re terhelünk egy gépet, akkor olyan terhelés éri a szárnyat (és a szárny bekötését - ami a kényesebb kérdés), mintha a gép egyenesen repülne, de hatszor nehezebb lenne a törzs, a szárny, és minden egyéb, amit ezek hordoznak. Ezért kell minél közelebb tenni a fegyverzetet, pótüzemanyag-tartályt a törzshöz, hogy az erőkar minél kisebb legyen.

Tekintve, hogy a centrifugális erő a kerületi sebesség négyzetével, és a forduló sugarával arányos, minél gyorsabban, vagy minél szűkebben fordulunk, a G terhelés annál nagyobb. És ebből adódik az is, hogy akár azonos is lehet a terhelés, ha kis sebességgel, de szűken fordulunk, illetve ha nagyon gyorsan, de nagy ívben.

Felrántásnál a legdurvább a helyzet, mert akkor (általában) a gép sebessége sokkal nagyobb, mint fordulóban, főleg ha meredek zuhanásból vesszük föl.
Léteznek még az időjárásból adódó terhelések, hogy ha felhőbe, vagy más vertikális (vertikális = függőleges, horizontális = vízszintes) emelőáramlatba kerülsz, akkor ugyanúgy széttörheti a gépet. Különösen, ha gyorsan mész, és ezért a változás nagyon intenzív (ezért kerülik ki a nagy repülőgépek is, ha lehet, a viharfelhőket, mert ott 40-50 m/s-os szélnyírások is lehetnek - meteorológia anyagrészben részletesebben) (szélnyírás: a szél irányának és/vagy sebességének hirtelen megváltozása).

03 felrantas

Ha egyenes repülésben a botot fokozatosan nyomjuk előre, akkor a felületi terhelés először csökken, majd a súlytalanság után (0G) átmegy negatívba. (Tehát ha súlytalanságot akarsz a kabinban, akkor csak annyit kell tenni, hogy jó nagy sebességre felgyorsítod, majd megemelve az orrát (hogy minél később menjen át zuhanásba) addig tolod a botot előre, amíg nem érzed (és látod a műszeren), hogy már lebegsz. Akkor csak ott kell tartani. :)==)

Repülőgépeknél megadják azt a számot, amivel még szerkezeti sérülés nélkül terhelhető (pl.: +6 -4 ). A gépek szerkezetét általában úgy építik, hogy a pozitív G-t jobban tűri, mert ez a gyakoribb, és az emberi szervezet is jobban tűri. Megadják a repülőgépeknél azt a sebességet is, amely sebesség alatt a bottal azt teszel, amit akarsz (ezt hívják felrántási sebességnek), de ez a sebességhatár fölött a szerkezetnek joga van szétesni a durvább kormánymozdulatokra. Végül megadják a maximális sebességet, ami fölött mindenféle indok nélkül joga van szétesni.

A gépre ható erők - földi erők

Földi erőknek azt az erőhatásokat nevezzük, amik a földetérés, földön gurulás, tárolás közben hatnak a repülőgépre.
A legveszélyesebbek a leszállásból adódó terhelések, nem csak a leszállás intenzitása, hanem a terheléseloszlás miatt is:

leszallas1leszallas2

Gondot jelenthet a viharos idő, az erős szél a szabadban álló repülőgépekre. Leszálláskor ezért kell a hevederrel kikötni a kormányokat, hogy a szél ne csapkodja. Viszont erősebb szél esetén a gépet is megmozgathatja, vagy akár fel is boríthatja. Ezért kell a gépeket lenyűgözni, vagyis a rögzítési helyeknél lekötözni, a kerekekhez bakot tenni:

nyugozes

Repülőgép felépítése

A repülőgép (szerkezettanilag) három jól elhatárolható részre osztható fel:
  • Motor (pontosabban hajtómű)
  • Sárkány (összefogja a szárnyakat és a vezérsíkokat, helyet biztosít a hajtóműnek, vezetőnek, utasoknak, futóműnek, fegyverzetnek, és az "egyéb" eszközöknek.
  • Egyéb eszközök (műszerek, kezelőszervek, légzést biztosító berendezések, tűzoltó berendezések, stb.)

Ebben az anyagrészben többnyire a repülőgép-sárkánnyal foglalkozunk, egy kicsit a hajtóművel (és a hozzá tartozó dolgokkal). Műszertan rész külön van.

A Törzs

A törzs feladata, hogy összeköttetést teremtsen a szárnyak között, megfelelő távolságra helyezhetők legyenek a vezérsíkok (a kormányoknál ezt kifejtem bővebben), helyet ad a pilótának, a kezelőszerveknek, és még sok egyéb szír-szarnak. Szilárdságtani igénybevételét is ezek határozzák meg. A vezérsíkok kitérítése meghajlítja a törzset -mármint csak akarná-, a szárny terhelése a főtartókon keresztül a törzskeretnek adódik át, a motor giroszkóp hatása csavarásként jelentkezik, leszálláskor is nagy igénybevételnek van kitéve. Tehát nagyon sokféle, és sok helyről eredő erőket kell elviselnie.

Az függőleges vezérsík rendszerint nem szimmetrikusan nyúlik a törzs fölé és alá (mint ahogy a lenti képen a Dornier Do-335 -ön nagyjából igen), hanem rendszerint a fölé nyúlik, ezért a kormány kiérésekor keletkező erő nem a törzs hossztengelyében hat, hanem fölötte. Ezért ez az erő nem csak hajlítani, hanem csavarni is akarja a törzset.


01 do335

Messerschmitt Bf 109-nek nem rács-szerkezetű, hanem héjszerkezetű törzse van. Ennek előnye -többek között- a kis súly, és az aerodinamikailag jobb kialakítás. Hátránya, hogy a teherviselő elem a borítás, tehát annak bármilyen sérülése esetén azt azonnal javítani kell. A héjszerkezet keretekből és hossztartókból áll. A lenti képen nagyon jól látható, hogy a törzs a kabin mögött "csíkokból" áll, tulajdonképpen a törzskeret osztásokat lehet látni. Ezeknek persze van peremezésük, ami plusz szilárdságot ad.

02 bf109g6r403 bf109-torzs

A szárny

A repülőgép legfontosabb, és egyik legkihasználtabb része a szárny. Azzal együtt, hogy a repülőgép repülését biztosítja, helyet ad az üzemanyagtartályoknak, általában a futóműnek is, a fegyverzetnek,amely lehet külső vagy belső, a csűrőlapoknak, ívelőlapoknak, féklapoknak, világításnak, nyomásmérő eszközöknek (pitot csőnek). A felhajtóerő (nagyjából) kétharmada keletkezik a szárny tetején szívóerő formájában, egyharmada pedig a szárny alján nyomásként. Ezek a borításon, a szárnybordákon keresztül a főtartónak és a segédtartónak adódnak át, amelyek a bekötő vasaláson azt a gép törzséhez vezetik.

szarny

A főtartó feladata a szárny fölfelé-lefelé hajlásának megakadályozása, csökkentése. Amint látható, a Messerschmitt főtartója I szerkezetű. A vékony szárnyú gépeknél használnak dobozos főtartót is, ami a szárnymélység jelentős részét adhatja.

A szárnyra ható légerőket föl lehet két komponensre bontani. Az egyik a felhajtóerő, a másik a légellenállás. A kettő közül a felhajtóerő a nagyobb, ezért a főtartót a felhajtóerő "elviselésére" tervezik (mondjuk nem csak arra, mert felrántáskor hajlító igénybevétel terheli, gyors repülésnél előre csavarodik, leszállásnál leng. Légmozgások tovább hajlítják, dobálják. Tehát nyíró, csavaró, hajlító igénybevételeknek kell megfelelnie). Azért, hogy a szárny a légellenállással szemben is ellenálló legyen, un. segédtartókat helyeznek a szárny bekötéséhez.

Azt, hogy egy szárnynak milyen a "felhajtóerő termelő képessége" alapvetően két dolog határozza meg. A szárnybordák (RR158) kialakítása (amit tulajdonképpen hívhatunk szárnyprofilnak is), valamint a szárny fesztávolsága.

Minél vékonyabb egy szárny, annál kisebb a légellenállása, viszont annál kevesebb az alsó és felső része közötti nyomáskülönbség is. Ha a szárny vastag, akkor nagy a nyomáskülönbség (már alacsony sebességnél is képes nagy felhajtóerőt termelni), viszont a légellenállása is nagy, tehát nem alkalmas gyors repülésre. A korai feltalálók ezért válaszút elé kerültek, hogy vajon gyors, vagy könnyen vezethető (főleg a le és felszállás könnyebb az alacsonyabb sebesség miatt) gépet építsenek. Erre a problémára jelentett megoldást az ívelőlap, amit a következő fejezetben ismertetek.

A szárny fesztávolsága viszont a gép hossztengely körüli forgását befolyásolják. Tehát itt is meg kell találni az egyensúlyt a felhajtóerő és a mozgékonyság között (arról nem is beszélve, hogy a nagy fesztávolságú gépeknek sokkal nagyobb szilárdságtani értékeknek kell megfelelniük).

A szárnyelcsavarás

A repülésben sokáig megoldhatatlan problémának számított a dugóhúzó. Az első világháború elején még nem is tudták, hogy hogyan kell megszüntetni. A pörgés miatt a pörgés elleni csűréssel próbálkoztak, ami a belső, átesett szárny miatt eleve kudarcra volt ítélve. Később, amikor rájöttek, hogy pontosan mi is ez, és kialakították a dugóból való kivétel folyamatát, onnantól kezdve harci manőverré vált. Ha az ellenség követte, de nem tudta kivenni, akkor az üldözöttnek nyert ügye volt.

No de miért is érdekes ez itt, a szerkezettannál? Mert a dugóhúzó ellen szerkezettani megoldások is születtek. Az eredeti elgondolás az volt, hogy alakítsák ki a szárnyvéget úgy, hogy a szárnytőben lévő bordához képest kisebb legyen az állásszöge. Ezzel az egyenes repülésben termelődő felhajtóerő kevesebb ugyan, de ha dugót kezdene, és normális esetben már átesett volna a szárny, az eredetileg kisebb állásszöggel épült szárnyrész még nem esik át, mert még nem éri el a kritikus állásszöget, ezért a dugó csak nagyobb állásszögön kezdődik (ha egyáltalán beesik). Ezt hívják szárnyelcsavarásnak.

A szárnyelcsavarásnak két fajtája van:

Mechanikai szárnyelcsavarás:

A szárnybordák rajzolata (szárnyprofil) ugyanaz, de a szárny építése során ténylegesen a szárnyvég felé lejjebb vitték a belépőélnél a szárnyprofil orrpontját, a kilépőélnél pedig fölfelé (persze szemmel nemigen látható mértékben). Ez az egyszerűbb építési módszer.

Aerodinamikai szárnyelcsavarás:

Kétségtelenül ez az "elegánsabb", de bonyolultabb megoldás. Az alapelve ugyanaz, mint a mechanikai szárnyelcsavarásnak, de itt az "állásszög-csökkenést" úgy érik el, hogy a szárnyvég vége felé olyan szárnyprofilokat építettek a gépbe, melyek csak nagyobb állásszögön érik el a kritikus állásszöget. Tehát itt a szárnybordák formája változik.

A szárny és a repülőgép stabilitása:

A szárnynak van egy un. V beállítása. Ez a V beállítás aerodinamikai stabilizátorként működik, méghozzá úgy, hogy ha a gép egy kicsit dől valamely oldalra -mondjuk balra-, akkor a bal szárny a vízszinteshez közelebb lesz, mint a jobb. A bal szárnyon ezért nagyobb felhajtóerő keletkezik, és a gépet "visszahúzza" a kiindulási állapotba. Ez a tulajdonság függ a V beállítás nagyságától, és a sebességtől. Azonban ez nem túl jelentős erő, ezért nagy kilengéseket nem tud korrigálni - viszont a mozgékonysága sem romlik jelentősen.

Szárnyépítési megoldások:

A szárny törzshöz erősítésének is több típusa van, amik szintén befolyásolják a gép repülőtulajdonságait:
  • Felsőszárnyas gép: A szárnyakat dúcokkal erősítették a törzs fölé. Előnye volt a kiegyensúlyozottság (A gép súlypontja nagyon lent van), könnyű volt vezetni. Hátránya a sok és erős dúc, amik jelentős légellenállási tényezők. Nagy sebességű repülésre nem alkalmas.
  • Vállszárnyas gép: A szárny a törzs tetején van, lehet dúcos, vagy önhordó (nincs külső merevítés, csak a szárnyon belül). Előnye a stabilitás. Legjellegzetesebb képviselője a Cessna.
  • Középszárnyas gép: Az egyik legelterjedtebb mechanikai megoldás. Nincs a törzs és szárny viszonyából adódóan stabilitása (csak az esetleges V beállítás), ezért jól manőverezhető. Háton repülésre is alkalmasabb, mint a felső vagy vállszárnyas repülőgépek.
  • Alsószárnyas gép: Hasonlóan jól repülhető, mint a középszárnyas, azonban itt a főtartót is egybe tudják építeni (ha akarják), nem menne át a kabinon. Tehát erősebb szárnyat lehet építeni (nem a törzskeretnek kell tartania a szárnyakat), és a kilátás is jobb a kabinból. A többi tulajdonsága nagyjából megegyezik a középszárnyas gépével. Előnye még, hogy a teljes törzs alá fegyverzetet, fékszárnyat, stb. tehetnek (mint az I-16 Rata), tehát nincs "kihasználatlan" része a fesztávnak. Tekintve, hogy az a jobb megoldás, hogy a függesztmények minél közelebb kerüljenek a törzshöz, katonai típusoknál inkább ezt használják. Vitorlázógépnél nem szeretik, mert a szárny túl közel van a földhöz, jobban sérülhet, elakadhat.

Ívelőlap (fékszárny) és féklap felépítése, működése

A szárnynál megemlítettük (és az aerodinamikánál), hogy a vékony szárnyprofil a gyors repülésre, a vastag szárnyprofil a lassú repülésre alkalmas. Az ívelőlap azt éri el, hogy minkét típus tulajdonságait ötvözni tudjuk egy gépen.

Ha a szárny állásszöge kicsi, vagy a gép sebessége alacsony, akkor a szárny állásszögének növelésével lehet a felhajtóerőt növelni, amit a bot húzásával érhetünk el. Alacsony sebességen azonban ez több okból is veszélyes lehet: könnyű túlhúzni a gépet, mert az állásszög változtatása csak pár fokot jelent, ehhez jön, hogy a hajtómű sem a haladási irány felé fog húzni, ezért csökken a vonóerő. Ezek együttes hatása könnyen áteséshez vezethet.

A biztonságos megoldást az ívelőlap jelenti: ha a szárny végét lehajlítjuk, akkor egyrészt a szárny állásszöge megnövekedik, másrészt a szárny profilja egy vastagabb profil aerodinamikai tulajdonságait, felhajtóerő tényezőjét veszi föl (b ábra), harmadrészt a vonóerő továbbra is a kívánt irányba mutat. Ha az ívelőlapot még lejjebb hajlítjuk, akkor az állásszöget tovább növeli, profilt még jobban megváltoztatja (c ábra). Egy érték után viszont a légellenállást is jelentősen megnöveli. Ekkor lesz az ívelőlapból fékszárny (d ábra). Ekkor még nem biztos, hogy átesik a szárny, hiszen a szárny elején még termelődik felhajtóerő, jelentős viszont a fékező hatás, ami leszálláshoz ideális.

ivelo

Ideális az alacsony sebességű repüléseknél (ha a motorral tudjuk kompenzálni a légellenállási sebességcsökkenést), illetve természetesen leszállásnál. Vigyázni kell azonban, nehogy kilebegtetés közben túlságosan visszafogja a gépet, mert ott már nincs idő hajtómű teljesítmény ráadásával korrigálni, ezért soha ne 0% hajtómű-teljesítménnyel szálljatok le. Ha már a földön mindkét kerék, akkor le lehet venni a gázt.

Néhány egyéb ívelőlap-típus:

ivelolapok

A féklapoknak a feladata nem a repülőgép minimális sebességének a csökkentése, hanem a repülőgép felhajtóerejének csökkentése, és a légellenállás növelése. Vannak féklapok, melyek feladata a légellenállás olyan mértékű növelése, ami akár 90°-os zuhanásban sem engedi a repülőgépet a maximális sebessége fölé gyorsulni. Ez a zuhanóféklap. Használják meredek besiklású leszállásnál is. Tulajdonképpen csak egy lap, ami a szárnyból nyílik ki (Vagy a Ju-87 Stukánál a szárny alatt fordul el 90°-ot), ezáltal a szárny azon részén nem termelődik felhajtóerő, és a légellenállást is nagyon jelentősen megnöveli.

feklap

Hogy le ne szakadjon, a zuhanó-féklapnak is van sebességtartománya, ami közt kinyitható.

Vezérsíkok és kormányfelületek

kormanymozgatas

A repülőgép kormányzása a következőképpen történik:
  • A bot húzásával, nyomásával a vízszintes vezérsíkon lévő magassági kormányt mozgatjuk, amik együtt mozognak.
  • A bot jobbra, balra mozgatásával a szárnyvégeken lévő csűrőkormányt mozgatjuk, amik ellentétesen mozognak.
  • A pedálok belépésével a függőleges vezérsíkon lévő oldalkormányt mozgatjuk. Ha a Jobb oldalit belépjük (általában rúddal össze van kötve a szinkronmozgás miatt) akkor a gép orra is jobbra tér ki.
  • A kormányfelületeket úgy is lehet tekinteni, mint egy gyorsan változtatható ívelőlappal ellátott szárny (és az ívelőt ki lehet téríteni pozitív és negatív irányba is), aminek az alsó és felső oldala azonos méretű (szimmetrikus a profil), így alapesetben nem keletkezik rajta felhajtóerő, viszont a kormánylapok kitérésével pozitív vagy negatív állásszöget adunk neki.


A csűrőlap:

A csűrő feladata a gép hossztengely körüli elforgatása. A forgató nyomatékot úgy hozzuk létre, hogy a csűrőlap segítségével az egyik szárny végén növeljük az állásszöget, a másikon csökkentjük, ezáltal az egyiken nagyobb lesz a felhajtóerő, mint a másikon. Az állásszög növekedésével azonban növekszik a szárnyvégen kialakuló indukált ellenállás (örvénysor), valamint a szárny alaki ellenállása, tehát azt a szárnyat jobban visszafogja, így a függőleges tengely körül is nyomatékot termel. Ez miatt, ha nem mozog a együtt fordulóban az oldalkormány a csűrővel, akkor a fordulót befelé csúszó fordulóként kezdjük (amiről persze az IL-2-ben ne is álmodjon senki :).

csuro1

Különböző megoldások születtek az előbb említett problémák leküzdésére. Az egyik legáltalánosabban elterjedt megoldás az un. Frize típusú csűrő használata.
Működése a következő: Azért, hogy a megnövelt állásszögű szárnyon ne keletkezzen nagyobb ellenállás a másiknál, az állásszög csökkentő oldalon mesterségesen megnövelik annak az ellenállását. Így a kormánymozgatásnak nagyobb lesz a vesztesége, viszont mindkét szárnyon ugyanakkora visszatartó erő keletkezik, ami pontosabb repülést tesz lehetővé. Amint a rajzon látható, ezt úgy érik el, hogy a csűrő forgáspontja olyan helyen van, hogy a kormány fölfelé kitérítésénél a csűrő belépőélét "kitolja" a szárny körüli áramlásba, ami ott ellenállást jelent. Ezzel két legyet ütnek egy csapásra, mert ezáltal a csűrő kitérítéséhez szükséges erő is csökken.

csuro2

A következő, szintén gyakran használt csűrő-típus a Handley-Page féle csűrő. Ez az eddíg ismert csűrőfajták majdnem minden jó tulajdonságát ötvözi.

Működése a következő: A forgáspont a csűrő kontúrvonala alatt, elég hátul helyezkedik el. A szárny és a csűrő között a felső része felé fokozatosan szűkülő rést találunk. Lefelé nyitáskor a rés kinyílik, és a nagy sebességű levegő a csűrőn lévő áramlás leválását késlelteti. Felfelé való kitérítésnél viszont a kiemelkedő csűrő-orr jelentős ellenállást jelent az áramló közegben, és nagyban hozzájárul a fordulóba való bevitelhez (vagyis most már nem a forduló ellen dolgozik a csűrő, hanem rásegít - feltételezzük ugyanis, hogy ha valaki csűrést hajt végre, azt azért teszi, mert fordulni akar). Egyúttal a szükségtelen rés egyre inkább elzáródik, ami a csűrés hatásosságát növeli.

csuro3

A legkiemelkedőbb eredményt azonban a különálló segédszárnyas csűrő adja.Természetesen az itt ébredő légellenállás kompenzálására is a differenciálás marad.

segedszarnycsuro

A csűrők differenciálása: Azt jelenti, hogy a botkormány mozgatásakor a csűrő nem azonos mértékben tér ki fölfelé, mint lefelé. Fölfelé nagyobbat, lefelé kisebbet. Ezáltal:
  • csökken az ellentétes forgatónyomaték
  • csökken a kormányerő

kormanymozgatas2

A kormányerő differenciálása főleg a nagy repülőgépeken indokolt, ahol a kormányerő csökkentésnek nagy jelentősége van.

A Farokfelületek:

kormanyfeluletek

A farokfelületeknek két feladata van:
  • adott tengely körüli megfelelő stabilitás biztosítása
  • adott tengely körüli forgatás megvalósítása

Értelemszerűen ez a magasságinál a kereszttengely, az oldalkormánynál a függőleges tengelyt jelenti. Ami az oldalkormány nagy előnye, amit az aerodinamikánál is említettem, hogy ha beforgatom a gép orrát az oldalkormánnyal, az ettől még nem fog fordulni, csak a gép orra tér el az eredeti iránytól. Ahhoz, hogy forduljon, ahhoz az kell, hogy a forduló oldalára csűrj. De ez a legjobb megoldás, ha pl. két gép pont szemberepül egymással... nem pont szembe mész, hanem csak az oldalkormánnyal fordulsz rá: máshova mutat az orra, és máshova megy a gép).

A vezérsík minél távolabb van a gép súlypontjától, annál kisebb erő kell ahhoz, hogy tudja forgatni a gépet a tengelyei körül, viszont csökken a fordulékonysága is. Tehát itt is meg kell találni a megfelelő arany középutat. Az I-16-nak pl. rövid a törzse, de akkor a géphez képest nagy vezérsíkok, kormányok kellenek.

A súlypontot általában a szárnyon azon részével teszik függőlegesen egy vonalba, ahol a legnagyobb felhajtóerő keletkezik - tehát a szárnyprofil első harmadában található - ott találhatók egyébként a fegyverfelfüggesztések is. Mivel a súlypont vándorolhat, nem konkrét pontot adnak meg, hanem "tól-ig" értéket. Azért rossz, ha a súlypont elvándorol erről, mert akkor a repülőgép stabilitását rontja, ill. vezethetetlenné teszi. A kormányokat is úgy tervezik, hogy a súlypontvándorlást a megengedett értéken belül tudják ellensúlyozni, azt átlépve vezethetetlen a gép. Tehát ha leszakad a motor, hiába tolod előre a botot, a súlypont olyan hátul lesz, hogy a farka lehúzza a gépet, és ugrani kell.

A farokfelület építésénél biztonsági szempontból az a jó, ha úgy építik meg a vízszintes vezérsíkot, hogy az oldalkormányból (dugóban) minél kevesebbet árnyékoljon le:

oldalkormany learnyekolas

A kormánylapok kiegyenlítése (Trimmelése):

A kiegyenlítésnek két feladata van:
  • kormányerők csökkentése, hogy a vezetés hosszú időn át se legyen fárasztó
  • a kormányfelületek adott értéken való aerodinamikai rögzítése, vagyis a "nullpont" vándoroltatása (tehát ha elengedem a botot, vagy a pedált, akkor arra az értékre áll be).

Aerodinamikai kiegyenlítések:

A magassági és az oldalkormányoknál közismert az oldalkiegyenlítés, melynél a kormánylap vége túlnyúlik a forgástengelyen (olyan 10-12%), ezáltal a kormány kitérítéséhez szükséges forgatónyomaték csökken.

oldalkormany1

Külső kiegyenlítés: Csak régi típusokon használják, mert nagy volt a járulékos légellenállása, ezért más megoldásokat kerestek, és alkalmaztak. Az alapelve az volt, hogy a forgásponton túlnyúló felület miatt csökkent a kormány kitérítéséhez szükséges forgatónyomaték.

kulso-kiegyenlites

A kormányerők kiegyenlítésére, tehermentesítésére igen elterjedtek a kormánylapok hátsó éle mentén lehelyezett kiegyenlítő lapok (trimm). Ezeket legtöbbször a kabinból irányíthatjuk, de van olyan, amely néhány funkciót automatikusan csinál (a rajzon pirossal jelölve).

oldalkormany2

A legalapvetőbb kiegyenlítőlap a huzalos kiegyenlítőlap, amelyik nem fordul automatikusan a kormányfelülethez viszonyítva, amikor a kormány mozog. Feladata nem csak a kormányerő csökkentése, hanem az, hogy a kormánylapot az új helyzetben tehermentesíteni tudjuk azáltal, hogy a kiegyenlítőlapot a kívánt helyzetbe állítjuk (tulajdonképpen úgy kell felfogni, mintha a nagy kormányfelületet egy kicsi kormányfelülettel vezérelnénk. Tehát ha a vízszintes vezérsíkon a trimmet fölfelé hajlítjuk, akkor a kormány lefelé tér ki, méghozzá olyan mértékben, hogy a kormány kitérésével keletkező légellenállást -kormányerőt- a trimm még kompenzálni tudja).

huzalos-kiegyenlites

Ez a trimm legegyszerűbb típusa, előnye, hogy a magassági kormány mozgató mechanizmusának sérülése esetén is (feltéve, ha nem ragad be) valamennyire még vezethető marad a gép... de azért érdekes így leszállni :)

A következő trimm típus nem a működési elvében, hanem a működtető mechanizmusában tér el az előzőtől. Itt a kiegyenlítőlap kitérését nem huzalokkal, hanem menetes orsóval végezzük. Fémépítésű képeken (ahol nagyobb kormányerők vannak) elterjedten használják. Olyan helyzetekben kell ezeket alkalmazni, ha huzamosabb repülési időt kell a megváltozott repülési tulajdonságok mellett repülni. Mondjuk a bombázó kioldotta terhét (vagy a szállítóból deszantoltak), megváltozott a gép súlypontja, és ne kelljen folyamatosan nyomni vagy húzni a botot a vízszintes repüléshez.

trimm2

A kiegyenlítő-lapok következő típusait általában nagy repülőgépeken alkalmazzák, mert itt automatikus kormányerő csökkentés is van.

Az oldalsó ábrán bemutatott trimm a mechanikai megoldásainak köszönhetően mindig vízszintes marad, ezáltal a kormány kitérésekor automatikusan csökkenti annak kormányerejét. Hátránya, hogy nem lehet értéket adni neki, ez csak egyszerűen a kormányerőt csökkenti, és semmi több.

trimm3

Természetesen az előző trimmnek is készült továbbfejlesztett változata, méghozzá olyan, amit a kabinból egy mozgató rudazattal be lehet állítani egy tetszőleges értékre. Ezáltal ötvözi az eddig említett trimmek minden jó tulajdonságát.

trimm4

Kormánylapok statikai kiegyenlítése:

A kormánylapok aerodinamikai kiegyenlítésén kívül nagyon fontos a rezgések (rezonancia) miatti súlykiegyenlítés. Tökéletes kiegyenlítés esetén a kormány súlyvonala egybeesik a kormány forgástengelyével.

Ennek legegyszerűbb módja, ha a kormányon előrenyúló karokra súlyt helyezünk. Ennek nem kell a szárnyvégen lenni, magassági kormánynál a törzsvégnél lehet a törzsön belül is.

trimm5

Segédkormány (szervokormány): Ezek alkalmazása nagy gépeknél válik szükségessé, ahol a kormány közvetlen kitérítése a repülőgépvezetőt már komolyan igénybe venné. A repülőgépvezető a segédmotoros gépen nem magát a kormánylapot téríti ki, hanem a kiegyenlítő lapot, amihez kevesebb kormányerő is elegendő. A kiegyenlítő lapon keletkező erőnek a kormánylapra vonatkoztatott nyomatéka téríti magát a kormánylapot. Ennek nagy hátránya, hogy kis sebességnél nem képes a kormánylapot megfelelő mértékben kitéríteni.

trimm1

Az előző változat újabb megoldása az un. rugós kiegyenlítőlap. A mozgatórúd egy pontjához két előfeszített rugó kapcsolódik, másik végpontjuk a kormánylaphoz van kötve. A kormányrúd elmozdulásának hatására most már a rugók közvetítésével a kormánylap a repülőgép álló helyzetében is kitér. Tehát kis sebességnél -a rugók segítségével- magát a kormánylapot téríti ki, nagy sebességnél a rugóerőt legyőzve a kiegyenlítőlapot. (viszont ne tegyünk be erős rugót, mert akkor megint megszívják :)

trimm6

A kiegyenlített gép hátránya viszont, hogy a kormányerőket nem érző pilóta olyan hirtelen kormánymozdulatokat is képes kifejteni, a mi a szerkezet károsodásához vezethet. Ezért hidraulikus lökésgátlóval felszerelik, ami kivédi ezt a problémát.

hidraulikus lokesgatlo

Az Orrsegédszárny működése

Az orrsegédszárny kialakításánál a résen nagysebességű levegőt jut a szárny hátsó részére, ezáltal az áramlás később lesz turbulens, vagyis később válik le (áramlás leválásának nevezzük azt, amikor megszűnik a felhajtóerő azon a szárnyszakaszon), vagyis nagyobb állásszögön tud repülni a repülőgép (ezáltal is csökken az átesési sebesség).

orrsegedszarny-bf109

Az orrsegédszárnynak két fajtája van (előretolt és a profilkontúron belüli orrsegédszárny):

orrsegedszarny1

Előretolt orrszárny esetén a profil orr-résztét 10%-al előre, és 4%-al lefelé eltoljuk. Ekkor a felhajtóerő nagy állásszög esetén jelentősen megnövekszik, azonban ezt csak a légellenállás óriási növekedésével értük el. Ez leszállásnál előnyös is lehet, azonban repülés közben nem. Ebből van fix beépítésű, és automatikusan nyíló.

Az előretolt orrszárnyat a gépre úgy szerelik fel, hogy csak nagy állásszögnél (kis sebességnél) nyíljon ki automatikusan. Sok esetben (mint pl. a Messerschmitt 109-esen is) a szárnyvégtől befelé csak a csűrők mélységében alkalmazzák azért, hogy a csűrőkormány egészen a legnagyobb állásszögig hatásos maradjon és a gép megtartsa stabilitását.

A profilkontúron belüli orrszárny esetén a profil körvonalát érintetlenül hagyják. Az orr rész helyben marad, de mögötte kivágnak egy rést, ami a szárny mélységének (a borda hosszának) 2%-a. Ennél a megoldásnál a felhajtóerő majdnem akkora, mint az előretoltnál, viszont a légellenállás 60%-al kevesebb. A minimális sebességhez tartozó állásszög is kevesebb, tehát jobb a kilátás a kabinból leszállásnál.

orrsegedszarny2