BUSOLA MAGNETICA A AVIONULUI
"Simpla" busola magnetica este unul dintre cele mai putin intelese instrumente din cabina. Din moment ce se gaseste in toate aeronavele - de la ultrausoare la Airbus - am decis sa ii alocam un capitol separat.
La majoritatea aeronavelor
usoare, busola magnetica este sursa principala de informare asupra directiei,
iar ceilalti
Utilizarea necorespunzatoare a busolui va duce la furnizarea de informatii incorecte.
Directia
Exista doua modalitati clasice de descriere a directiei - folosind punctele cardinale sau folosind cele 360ș ale unui cerc, in sensul acelor de ceasornic, pornind din nord (adevarat sau magnetic, in functie de caz).
Aproape intotdeauna, directia este compusa din trei cifre. Singura exceptie este directia pistei, unde numerele sunt rotunjite catre 10ș. O pista cu un relevment 247șM ar fi pista 25.
Suprafata pistei Suprafetele dificile maresc distanta pentru decolare.
Informatiile legate de manevrele de decolare în Marea Britanie sunt bazate pe suprafata durǎ nivelatǎ si uscatǎ. Ǎlte suprafete, cum ar fi iarba vor încetini acceleratia pe pamant si astfel vor mari distanta pentru decolare. Ezistenta la rotire sau frecare pot afecta aceleratia la decolare:
Panta pistei este calculata folosind ridicaturile fie de la capatul pistei (TORA); adicǎ, o pistǎ cu pantǎ în jos ar putea avea o ridicaturǎ (adica implicǎ pantǎ în sus undeva de-a lungul distantei ei. (si vice versa).
Factorul de sigurantǎ recomandat pentru decolare
EXEMPLUL 1 Sǎ presupunem cǎ masura de
bazǎ a distantei pentru decolare este de 400 metri de pe un aerodrom la un
nivel al marii de + 10oC la
greutatea unui avion, si nu este mentionata o cerintǎ de
manevrare din partea
Situatia A
Situatia B
Vant din spate 10% din vitezǎ la decolare x1.2
Rǎspuns
Distanta recomandatǎ la decolare = 400 x 1.1 x 1.1 x 1.3 x 1.1 x 1.2 x 1.33 = 1105 metri.
A se observa modificarea distantei la situatia B - mai mult de dublu fatǎ de situatia A. Arta pilotajului aratǎ cǎ o decolare in derectia opusǎ este de preferat, profitand de panta in jos si a vantului din fatǎ.
Folosirea schemelor de decolare
Existǎ prezentari variate ale graficelor si tabelelor legate de decolare. Sunt logice si permit introducerea datelor despre temperaturǎ si presiune altitudinalǎ Si ajutǎ la aflarea distantei pentru decolare, sau limita în greutate permisa in acest context.
Figura 31-14 arata schema tip tabel legatA de aceastǎ manevrǎ.
Figura 31-15 arata un exemplu al prezentarii grafice.
A se observa a aceastǎ schema este pentru o greutate fixǎ (1670lb) iar nivelul flapsurilor este zero. A se folosi schema sau tabelul despre pozitia flapsurilor pentru un anumit tip de decolare.
Fugura 31-16 aratǎ o schemǎ pe care s-a mentionat deja tipul de pistǎ si panta (fatǎ de figura 31-15).
EXEMPLUL 2 Folosind pozitia flapsurilor de 0oC la decolare iar procedura recomandatǎ pe schemǎ ( decolarea se face la puterea de 2700 rpm, care ar trebui aplicatǎ înainte de demarare pentru a atinge distanta din schemǎ), viteza sigura la decolare este de 78 noduri, gasiti cea mai mare limitǎ a greutǎtii.
Metoda
Asa cum aratǎ schema din Figura 31-16, se începe cu o temperaturǎ de +140C si se continuǎ pe verticalǎ pânǎ în dreptul presiunii altitudinale a aerului de 4,000 picioare.
Se continuǎ în dreptul presiunii altitudinale a aerului de 4,000 picioare.
Se urmareste pe orizotalǎ la punctul referitor la suprafatǎ, urmarind instructiunile pana la punctul despre "iarba scurta si uscata" ( acesta fiind cntextul decolarii). Dupa aceea tot pe orizontala pana la punctul despre panta, dat fiind ca suprafata data are o inclinare de 2%, se urmaresc instructiunile pana la mentiunea de "2% inclinare".
In partea opusa se urmareste mentiunea despre vant si se urmeresc instructiunile pana la 10kt vant din fata. (Daca initial au fost 5kt vant din spate/coada , se merge pe orizontala pana la mentiunea de 5kt vant din spate. Ulterior se va observa ca acest tip de vant are efectul de marire a distantei cerute pentru decolare, in timp ce vantul din fata o micsoreaza.)
Se continua pe orizontala pana la observarea nivelului de 800 metri TODA (distanta valabila la decolare), dupa aceea se coboara pe verticala pentru a determina greutatea maxima permisa pentru acest tip de decolare.
Raspuns: 1430 kg
Asigurati-va ca existǎ suficienta distanta la decolare
Trebuie sa va asigurati ca exista suficienta distanta pentru decolare, dupa aplicarea tuturor factorilor relevanti, inclusiv cel legat de siguranta. (TODA)
Vezi Caracteristicile pistei la pagina 327.
Performanta de ridicare a avionului dupa decolare.
Pentru ca aceasta peformanta sa nu scada sub limita normala, cateva manuale mentioneaza limitele de greutate la decolare si aterizare care nu trebuie depasite la anumite combinatii de altitudine si temperatura, cunoscute drept limitele WAT. Decat daca sunt incluse in manual aceste limite de greutate sunt foarte necesare pentru transportul public. Totusi ele sunt recomandate si pentru zborurile private si sunt calculate folosind presiunea altitudinala si temperatura ( ex. Densitatea altitudinala) pe aerodromul in cauza.
Atunci cand limitele WAT nu sunt mentionate, atunci este recomandat ca un avion cu un singur motor cu limita de viteza la aterizare sa poata avea o rata de urcare de 500 picioare pe configuratia en route la viteza de urcare en route folosind putere continua maxima.
Caracteristicile pistei
Distanta necesara la decolare (TODA). O pista este o arie dreptunghiulara definita pe suprafata aerodromului, amenajata pentru aterizari si decolari. O pista poate fi acoperita (ex. bitumen, beton) sau natural (ex. iarba, pamant).
Distanta pentru demarare (TORA) este lungimea pistei necesara si potrivita pentru decolare. In majoritatea cazurlor aceasta este echivalenta cu cu lungimea fizica a pistei.
Decolarea nu este completa atunci cand rotile se inalta deasupra pistei. Considerentele unei decolari se aplica numai la o viteza sigura la circa50 de picioare deasupra pistei. Dar nu este mereu necesara aceasta distanta in aer deasupra pistei - unele distante de la momentul decolarii pana la punctul de 50 de picioare pot fi deasupra unei zone fara obstacole, denumita zona libera.
O zona libera este o arie dreptunghiulara definita pe pamant sau apa la capatul unei piste in directia decolarii si su controlul conducerii competente, selectata sau amenajata drept o suprafata potrivita peste care un avion poate executa o parte din urcarea initiala pana la inaltimea specificata (50 de picioare in cazul nostru).
Acest lucru inseamna ca distanta la decolare de pe pista si zona libeara pot prelungi demararea. Astfel, distanta de pe pista (TODA) este lungimea pistei plus lungimea zonei libere (dacǎ aceasta existǎ). TODA nu trebuie sǎ depǎseascǎ 1,5 x TORA.
Decolǎri interzise. Ocazional, o decolare este interzisǎ, sǎ spunem din cauza unei defectiuni a motorului. O decolare interzisǎ (RTO) este cunoscutǎ si sub numele de accelerare - stop, deoarece avionul mai întâi accelereazǎ, ca la orice decolare si dupǎ aceea, dintr-un motiv, manevra de decolare este abandonatǎ si avionul este oprit. Distanta necesarǎ pentru o astfel de manevrǎ este numitǎ distanta accelerare - stop sau distanta de urgentǎ (ED).
Distanta de urgentǎ (ED) de pe pistǎ reprezintǎ lungimea fizicǎ a pistei plus lungimea suprafetei de oprire (dacǎ aceasta existǎ).
Suprafata de oprire este aria dreptunghiularǎ definitǎ pe pǎmânt la capǎtul pistei în directia decolǎrii, delimitatǎ si amenajatǎ de autoritatea competentǎ drept arie necesarǎ în care un avion poate fi oprit la o decolare întreruptǎ.
De notat cǎ suprafata de oprire trebuie sǎ fie pe pǎmânt, astfel încât avionul sǎ frâneze si sǎ opreascǎ pe ea, în timp ce o zonǎ liberǎ reprezintǎ o zonǎ fǎrǎ obstacole deasupra cǎreia un avion poate zbura, fie pǎmânt sau apǎ.
Distanta la aterizare (LDA). Distanta la aterizare (LDA) este lungimea pistei necesarǎ pentru aterizare, luând în considerare orice obstacol din apropiere.
Lungimile mai sus mentionate sunt distante vitale atunci când se calculeazǎ limitele la decolare sau aterizare pe o anumitǎ pistǎ. TORA, ED, TODA si LDA sunt cunoscute drept distante recunoscute pentru acea pistǎ.
Sectiunea AD 2.13 din AIP.
Distantele recunoscute si alte informatii importante pentru o anumitǎ pistǎ la un anumit aerodrom sunt obtinute din sectiunea despre aerodromuri (AD) din publicatia englezeascǎ privind informatii aeronautice (AIP). Orice schimbare va fi anuntatǎ de NOTAM. O altǎ sursǎ de informatii privind pistele este ghidul de zbor POOLEY în care sunt listate demararea la decolare (TORA) si distanta la aterizare (LDA) pentru aerodromurile din Marea Britanie. Dacǎ folositi acest ghid asigurati-vǎ cǎ este actualizat. Dacǎ nu sunteti siguri, apelati la AIP AD.
ATERIZAREA
Distanta mǎsuratǎ la aterizare este distanta stabilitǎ din punctul în care avionul se aflǎ la 50 de picioare deasupra pistei (suprafatǎ consideratǎ a fi durǎ, nivelatǎ si uscatǎ) la o vitezǎ de nu mai putin de 1,3 Vîncetinire pânǎ în punctul în care avionul se opreste, urmǎrind o apropiere usoarǎ cu flapsuri la limitǎ, fǎrǎ putere si frânare maximǎ.
1,3 Vîncetinire conferǎ o limitǎ de sigurantǎ de 30 % peste viteza de încetinire în configuratia aterizǎrii. Dacǎ viteza de încetinire este de 50 kt, atunci viteza de apropiere minimǎ ar trebui sǎ fie cu 30 % mai mare, adicǎ de 65 kt.
Datele la aterizare
Manualul de zbor sau manualul operational al pilotului contin date privind aterizarea sub formǎ de grafice sau tabele. De asemenea apar si sfaturi excelente în AIC 67/2002 (Pink 36) si pliantul despre sigurantǎ nr.7 (LASORS partea a doua).
De exemplu, folosind schita din figura 31-26, distanta la aterizare de la 50 de picioare pentru un CHEETAH la o greutate de 907 kg pe o suprafatǎ durǎ, uscatǎ si nivelatǎ, pe un aerodrom la nivelul mǎrii si la +100 C în conditii fǎrǎ vânt este de 392 m. Viteza de apropiere este de 65 kt si suprafata de demarare este de 118 m.
Aterizarea de la 50 de picioare pânǎ la oprire va fi afectatǎ de un numǎr de variabile ce trebuie luate în considerare.
Factori ce afecteazǎ aterizarea
Greutatea
O greutate mǎritǎ presupune o distantǎ mai mare la aterizare. O greutate mai mare dǎ o serie de efecte:
Viteza de încetinire este mǎritǎ, deci viteza minimǎ de apropiere de 1,3 Vîncetinire trebuie sǎ fie mai mare. O vitezǎ mai mare presupune o distantǎ mai mare pentru aterizare si oprire.
Greutatea mai mare presupune ca energia cineticǎ (1/2 mV2) este mai mare, iar frânele trebuie sǎ absoarbǎ aceastǎ energie, prelungind demararea. (Va exista o usoarǎ mǎrire în forta de frecare datoratǎ greutǎtii mari exercitate asupra rotilor).
Ca sfat, distanta de aterizare va fi mǎritǎ cu 10 % la fiecare mǎrire în greutate de 10 %, un factor de 1,1.
Densitatea altitudinalǎ
O densitate altitudinalǎ mǎritǎ presupune o distantǎ mai mare la aterizare. Presiunea scǎzutǎ, la mare înǎltime si temperaturi ridicate pot scǎdea densitatea aerului (ρ), dând ceea ce noi numim densitate altitudinalǎ mare (înǎltimea în atmosfera standard internationalǎ care are aceeasi densitate precum cea mentionatǎ mai sus).
O densitate ρ micsoratǎ presupune o marire a V (TAS) pentru a pune la dispozitie aceeasi fortǎ de ridicare. Chiar dacǎ se observǎ aceeasi vitezǎ a aerului de pe carlingǎ, adevǎrata vitezǎ a aerului este mai mare la densitate micǎ a aerului.
Astfel, la altitudini de mare densitate, adevǎrata densitate a aerului va fi mai mare decât la cele de joasǎ densitate, viteza la contactul cu pista va fi mai mare, si astfel cantitatea de energie cineticǎ ce trebuie absorbitǎ la oprire este mai mare - mai exact o distantǎ mai mare la aterizare.
Cu aproximatie, o mǎrire în presiunea altitudinalǎ de 1000 de picioare sau mǎrire cu 100 C va duce la o lungire a distantei la aterizare cu 5 %, un factor de 1,05.
Vânt de fatǎ si de spate
Vântul din fatǎ reduce distanta la aterizare deoarece viteza fata de sol (GS) este redusǎ de vântul din fatǎ pentru acelasi TAS (V).
Vântul din spate inseamna ca viteza fata de sol va depǎsi TAS, si astfel viteza de impact cu pista este mai mare si se cere o distantǎ mai mare la aterizare.
Fig. 31-28
In ceea ce priveste decolarea, un alt efect al vantului care trebuie luat in considerare este vantul de forfecare. Daca respectiva componenta a vantului de fata creste, atunci aeronava va avea o crestere temporara a performantei.
Exista avantaje la apropierea in vant (viteza scazuta la sol, o distanta mai scurta de aterizare decat cea normala), totusi, pe masura ce va apropiati de sol, daca vantul de fata creste, atunci aeronava isi va pierde din performanta si va tinde sa se "scufunde" fiind posibila un contact prematur cu solul.
Fig. 31-29
Reprezinta un dezavantaj apropierea cu vant de spate datorita vitezelor mari la contactul cu solul si a distantelor mai mari necesare aterizarii.
La apropierea de sol, un vant de spate in reducere are acelasi efect cu cel al unui vant de fata in crestere - aeronava isi va mari performanta si va "pluti" mai mult deasupra pistei.
Ca referinta, o componenta a vantului de spate de 10% din viteza de aterizare va mari distanta de aterizare cu 20%, coeficient 1,2.
Fig. 31-30
NOTA: Acolo unde informatiile publicate iau in calcul si formele de manifestare ale vantului, este recomadat ca nu mai mult de 50% din componenta vantului de fata si nu mai putin de 150% din componenta vantului de spate a vantului raportat, sa fie luate in considerare. Aceasta lasa loc anumitor variatiuni in efectul vantului in timpul apropierii sau aterizarii - vantul de fata nefiind la fel de puternic sau vantul de spate fiind mai puternic decat se astepta.in anumite manuale aceste elemente sunt deja incluse (indicate, de exemplu, prin spatieri diferite pe grafice sau corectii de procentaj diferite in tabele, pentru vanturi de fata si de coada), si este necesar sa verificam capitolul de performanta al manualului. Instructorul este cel care trebuie sa va prezinte in profunzime informatiile referitoare la performanta.
Suprafata pistei
O suprafata cu frecare mica (umeda, alunecoasa, acoperita cu gheata) nu va permite o franare eficienta, asadar distanta la aterizare va fi mai lunga.
Acvaplanarea pe o suprafata umeda poate avea loc iar acest lucru poate mari considerabil distantele alocate aterizarillor si decolarilor. Acvaplanarea este fenomenul prin care roata aluneca pe o pelicula subtire de apa in loc sa se roteasca, desi este libera sa o faca. Asadar franarea rotii nu are niciun efect cand acvaplanarea si controlul directiei pot fi pierdute cu usurinta. Practic, fortele de frecare sunt zero.
Cum acvaplanarea este cel mai probabil sa aiba loc la viteze pe sol mari, aterizarea 'in vant' pe o pista umeda (ceea ce mentine GS-ul la minim) este recomandata.
Fig. 31-31
Elementele tipice care duc la marirea distantei de aterizare sunt:
. iarba scurta si uscata (sub 5 inci) 20%, coeficient 1,2;
. iarba lunga si uscata (peste 5 inci) 30%, coef. 1,3;
. iarba scurta si umeda (peste 5 inci) 30%, coef. 1,3;
. iarba lunga si umeda (peste 5 inci) 40%, coef. 1,4;
. zapada 25% sau mai mult, un coef. de cel putin 1,25.
Inclinatia pistei
O pista inclinata in jos va necesita o mai mare distanta de aterizare. Va dura mai mult pentru un avion sa intre in contact cu pragul pistei, de la o inaltime de 50 ft deasupra acestuia, din moment ce pista 'aluneca' la vale indepartandu-se de avion, si bineinteles, franarea nu va fi la fel de eficienta ca pe o pista la nivel sau inclinata in sus. O inclinatie de 2ș in jos va mari distanta de aterizare cu 10%, un coeficient de 1,1.
Fig. 31-133
Setarile flapsului
Setarile cu flaps maxim reduc viteza de intrare in limita asadar viteza de apropiere (1,3Vs) este mai mica. Setarile maxime ale flapsurilor au ca rezultat o rezistenta la inaintare aerodinamica mai mare care ajuta la incetinirea avionului, permitand de asemenea o cale de apropiere mai abrupta.
Factorul de siguranta recomandat pentru aterizare
CAA recomanda un factor de siguranta la aterizare de 1,43 sa fie aplicat pentru zborurile private (este obligatoriu pentru zborurile de Transport Public) la avioanele din grupa E. Este necesara verificarea manualului de performante la avioanele din grupele C si D pentru a vedea daca nu sunt incluse deja.
Fig. 31-134
Factorii la aterizare se cumuleaza si ar trebui inmultiti
Factorii de mai sus se cumuleaza si, acolo unde mai multi factori sunt relevanti, ei trebuie multiplicati. Distanta care rezulta poate fi uneori surprinzator de mare.
Ex.3
In aerul linistit, zburand rectiliniu la orizontala, o pista uscata cu o temperatura a mediului inconjurator de 10șC, un avion are o distanta masurata de aterizare de 400 m de la o inaltime de 50 ft.
Solutia A:
Distanta recomndata de aterizare in situatia de mai sus este:
400 x 1,43 = 572 m
Solutia B:
Banda de aterizare este lunga, iarba umeda cu o inclinatie in jos de 2ș si un vant de coada de 5 kt (viteza de aterizare 50kt), +20șC, cota 2.000 ft.
Distanta recomandata de aterizare = 400 x 1,4 (la suprafata); x 1,1 (panta); x 1,05 (temperatura); 1,1 (cota); x 1,2 (vane de coada); x 1,43 (factor de siguranta) = 1.221 metri. Experienta ar trebui sa va 'indice' aterizarea in directia opusa, profitand de avantajul unui vant de fata si o pista inclinata catre in sus.
Asigurati-va ca distanta disponibila pentru aterizare este suficienta
Dupa ce ati calculat de la 50 ft distanta de aterizare, trebuie sa va asigurati ca zona aleasa pentru aterizare are o distanta disponibila sificienta pentru aterizare (LDA = Landing Distance Available). Aceasta informatie este obtinuta din AIP AD.
Prezentarea informatiilor referitoare la aterizare
Ca si graficele de aterizare, exista metode variate de prezentare a performantelor la aterizare.
Fig. 31-127
Figura de mai sus prezinta datele sub forma de tabel; urmatoarele doua exemple consista in stilul grafic.
Figura 31-135 prezinta un grafic de performanta la aterizare. Ilustreaza o apropiere cu flaps la 40ș la un IAS de 76 kt si se bazeaza pe o reducere a motorului la 50 ft.
Fig. 31-135
NOTA: Retineti faptul ca, desi aceasta metoda este folosita pentru exemplificare, nu inseamna ca trebuie sa reduceti motorul la 50 ft la fiecare aterizare - este folosita doar ca o metoda standard de determinare a distantelor de aterizare.
Fig. 31-136
Ex. 4
Aflati greutatea maxima de decolare la o pista de 600 m la o presiune pe altitudine de 4.000 ft, temperatura de +14șC, 2% inclinatie catre in sus, vant de fata de 10 kt.
Metoda:
Apelati la graficul din Fig. 31-136. Plecati de la 14șC si deplasati-va vertical pentru a intalni linia de presiune pe altitudine de 4.000 ft.
Deplasati-va orizontal catre linia de referinta a inclinatiei si de acolo urmati liniile ajutatoare, catre in jos, pana la linia de "2% catre in sus" (observati scala distantei la aterizare de pe partea dreapta, aceasta avand efectul de a o reduce)
Apoi, treceti la linia de referinta a vantului - vantul de fata de 10 kt fiind favorabil.
Acum treceti pe partea cealalta pentru a intalni linia distantei disponibile pentru aterizare, si 'mergeti' in jos pe verticala catre greutatea maxima de aterizare de 1.450 kg.
Sa presupunem ca greutatea aeronavei dvs ar fi fost 1.500 kg. In aceleasi conditii meteo, linia de 1.500 kg care 'merge' vertical in sus pe grafic va intersecta linia orizontala din partea stanga la aprox. 620 m distanta de deolare, aceasta fiind distanta legala necesara pentru aterizare.
Daca ati fi limitat de distanta disponibila de aterizare care este de 600 m, atunci va trebui sa aruncati o privire asupra situatiei vantului (prin trecerea catre stanga de unde linia de 1.500 kg intersecteaza linia de 600 m). Pentru a putea ateriza legal, componenta vantului de fata va trebui sa fie de cel putin 14 kt.
Retineti ca:
. Temperaturi inalte inseamna o distanta mai mare de aterizare sau greutate mai mica de aterizare.
. O altitudine cu presiune mai mare inseamna o distanta mai mare pentru decolare greutate mai mica de aterizare.
. O pista cu inclinatie catre in jos inseamna o distanta mai mare pentru decolare greutate mai mica de aterizare.
. Un vant de spate inseamna o distanta mai mare pentru decolare greutate mai mica de aterizare.
Viteze mari de apropiere
Graficele de performanta la aterizare se bazeaza pe viteze de apropiere specificate. Daca veniti la aterizare cu o viteza prea mare decat cea indicata, distanta necesara aterizarii o poate depasi pe cea din grafic.
Un aspect important in ceea ce priveste apropierile "prea rapide" este faptul ca avionul va "ezita" sa aterizeze datorita efectului solului. Mai exact, este vorba de zona tampon dintre avion si sol, atunci cand acesta se apropie din ce in ce mai mult de suprafata de contact.
Efectul solului ia nastere datorita reducerii curentului descendent din spatele aripilor, dar si datorita tendintei avionului de a mentine aceeasi viteza, si nu de a incetini (rezistenta la inaintare in descrestere), ca rezultat al reducerii formarii vortexurilor de la capetele aripilor.
Fig. 31-137
Consideratii asupra performantei
Calculele incorecte de performanta (sau niciunul) pot rezulta la aeronavele care nu se pot desprinde la decolare pe distanta disponibila, sau se lovesc de obstcole datorita unei urcari necorespunzatoare, sau cand depasiti distanta de aterizare disponibila. Factorii care contribuie sunt de obicei benzile de aterizare scurte, vantul de spate, inclinatia, suprafetele necorespunzatoare, si lipsa de experienta.
Pilotul are obligatia legala de a verifica daca performantele avionului permit anumite etape ale zborului: decolarea, urcarea, apropierea si aterizarea.
O diferenta de altitudine de 50 ft pe o banda de 1.000 (3.280 ft) m, are ca rezultat o panta de 50/3280 x 100/1 = 1,53%. Aveti grija sa nu incurcati feet cu metri.
Trebuie sa aveti intotdeauna in minte posibilitatea unei defectiuni a motorului, care poate avea loc in orice etapa a zborului. Pentru o aeronava cu un singur motor, aspectele ce trebuiesc luate in considerare sunt performanta la planare si disponibilitatea unui teren in cazul unei aterizari fortate. O decolare deasupra unui camp deschis este de preferat unei decolari deasupra unei zone cu cladiri.
Performanta pe ruta
Rezistenta la inaintare totala a unui avion este mare atat la viteze mari cat si la viteze mici - la viteze mari datorita unei valori mari de rezistenta parazita iar la viteze mici datorita unei valori mari de rezistenta indusa. Rezistenta la inaintare este minima la o viteza intermediara. Pentru ca avionul sa se mentina in zbor rectiliniu la orizontala la o viteza constanta, tractiunea trebuie sa echilibreze rezistenta la inaintare. Tractiunea este produsa de folosirea puterii motorului de catre elice - fiind necesara o putere mare, atat pentru a mentine o viteza mare cat si una redusa. Puterea necesara pentru a mentine o viteza constanta in zbor rectiliniu la orizontala este ilustrata in Fig. 32-138.
Motorul are un anumit potential de putere maxima la viteze diferite iar acesta este ilustrat prin curba de putere-disponibila. Puterea suplimentara disponibila fata de cea necesara, poate fi folosita, daca se doreste, pentru a accelera sau urca. Daca nu exista putere suplimentara disponibila, inseamna ca nu va fi posibila o accelerare sau o urcare. Daca exista o deficienta de putere, avionul va decelera sau va cobori.
Fig. 32-138
Cea mai mare rata de urcare (cea mai mare urcare pe inaltime in timpul cel mai scurt) poate fi obtinuta la viteza la care puterea suplimentara este maxima. Aceasta viteza este de obicei specificata in Manualul de Zbor.
Viteza pentru unghiul maxim sau gradientul maxim de urcare este de asemenea specificata si este de obicei cu 5 pana la 10 kt mai mica decat cea pentru rata maxima.
Greutatea aeronavei, configuratia acesteia si densitatea pe altitudine influenteaza curbele de putere. Un avion supra-incarcat are nevoie de mai multa portanta pentru a echilibra greutatea, asadar trebuie pilotat la un unghi mai mare de atac pentru a mentine o viteza data. Aceasta inseamna mai multa rezistenta la inaintare, si o cerinta de crestere a puterii. Configuratia ineficienta a aeronavei pe timpul zborului (cum ar fi trenul de aterizare coborat in loc sa fie ridicat, sau chiar pozitia flapsului partial scos) creste rezistenta la inaintare, in special la viteze mari, prin urmare scaderea accelerarii si capabilitatile ratei de urcare a avionului. Densitatea mare pe altitudine (altitudini mari si/sau temperaturi) creste puterea necesara si scade puterea disponibila.
Fig. 32-139
Raza de acoperire si autonomia
Performanta pe ruta este un aspect important, mai ales la avioanele de mare performata unde selectarea incorecta a setarilor de putere, vitezelor de croaziera si a altitudinilor, poate afecta semnificativ eficienta si economia operatiunilor.
Consumul de combustibil depinde de puterea folosita, asadar consumul minim de combustibil in zbor rectiliniu la orizontala va avea loc la viteza pentru puterea minima. Aceasta viteza este cunoscuta ca viteza de autonomie, din moment ce permite perioada cea mai lunga de zbor cu un consum minim de combustibil. Aceasta viteza este folosita pentru a intarzia anumite actiuni, de exemplu atunci cand asteptati sa se ridice ceata pe care ati intalnit-o la aerodromul destinatie.
De obicei se doreste acoperirea unei distante maxime cu o anumita cantitate de combustibil, si viteza la care se poate obtine acest lucru este viteza cu cea mai buna raza de acoperire. Din moment ce rata de acoperire a distantei este viteza, si rata de consum a combustibilului depinde de putere, viteza cu raza de acoperire maxima va fi aceea in care raportul putere / viteza este cel mai mic. Acesta situatie are loc atunci cand linia de la origine este tangenta curbei. In cazul celorlalte viteze, linia de la origine catre punctul de pe curba, va fi mai adanca si raportul putere/viteza cel mai mare, determinand un consum de combustibil mai mare pe mila.
In conditii de vant puternic de fata, viteza cu cea mai buna raza de acoperire va fi un pic mai mare - debitul marit de combustibil fiind compensat de o viteza mai mare care permite mai putin timp pe ruta pentru ca vantul de fata sa fie 'simtit'.
In mod contrar, viteza cu raza de acoperire maxima va fi un pic mai mica atunci cand va exista vant de coada. Vantul nu va afecta viteza de autonomie, din moment ce factorul important este timpul si nu distanta.
Trebuie subliniat ca cifrele de performanta in zborul de croaziera, date de fabricant, presupun o tendinta corecta a combinarii vitezelor.
Fig. 32-140
Analiza grafica din Fig. 32-140 reprezinta o apropiere teoretica. In practica, trebuie sa apelati la Manualul de Zbor, din moment ce acesta va contine tabele de performanta. Prin compararea vitezei fata de sol si a debitului de combustibil, viteza si altitudinea pentru cea mai buna raza de acoperire pot fi calculate.
Fig. 32-141, 142
Masa si centrajul
In acest capitol va vom arata cum sa incarcati corect o aeronava si sa va asigurati ca masa acestuia si centrul de greutate sunt in limitele normale.
In aviatie, folosim termenul "masa" in loc de termenul uzitat in limbajul de zi cu zi, "greutate". Exista de asemenea o diferenta stiintifica intre cei doi termeni, aceasta constand in faptul ca termenul "greutate" ia in calcul si gravitatea.
Masa aeronavei
Definitii ale maselor
Masa aeronavei pe care o folosim in calcularea masei totale este precum urmeaa.
Masa initiala de baza
Aceasta masa include cadrul, motorul, echipamentul fix (care este folosit pentru toate operatiunile), combustibilul neutilizabil, tot uleiul si alte elemente necesare pentru toate zborurile. Masa initiala de baza nu include:
. pilotul;
. capacitatea utila (pasageri si incarcatura);
. orice balast (pentru echilibru)
. combustibil utilizabil
Fig. 33-143
Masa initiala
Aceasta masa este aceeasi cu masa initiala de baza cu exceptia faptului ca include doar uleiul care nu poate fi evacuat. Masa initiala si centrul sau de greutate se afla dupa o cantarire licentiata a aeronavei si sunt specificate in Manualul de Zbor.
Masa cu care se opereaza
Anumiti operatori vor determina masa de operare pentru un anumit avion. Operatorul poate nominaliza elementele incluse in masa de operare - poate sau nu sa includa toate elementele necesare zborului (piloti, echipament, etc) dar nu va include combustibilul utilizabil.
Diferiti operatori pot defini diferite mase de operare pentru acelasi avion in functie de ce decid sa includa. Daca folositi masa de operare, asigurati-va ca stiti ce este si ce nu este inclus.
Daca se foloseste masa de operare, aceasta va fi trecuta pe foaia de incarcare si centraj in dreptul mase initiale de baza. Deoarece aceasta din urma este o cantitate clar definita iar masa de operare nu, vom folosi greutatea initiala de baza pentru calculele de pe foaia de incarcare si centraj.
Masa fara combustibil (ZFM - zero fuel mass)
Aceasta masa reprezinta masa totala a avionului (gross mass) fara combustibilul utilizabil din aripi - include pilotul, incarcatura, dar fara cobustibil utilizabil.
Fig. 33-144
Masa totala (Gross Mass)
Este greutatea totala a avionului (inclusiv masa sa) la un moment dat. Reprezinta masa initiala plus pilotul, plus incarcatura (pasageri si cargo), balast (daca exista) si combustibil.
Fig. 33-145
Aceasta greutate nu ar trebui sa depaseasca masa maxima permisa pentru respectiva manevra. La decolare, GM (gross mass) nu trebuie sa depaseasca MTOM (maximum take-off mass, structurala) sau limitarea performantei TOM. La aterizare, GM nu trebuie sa depaseasca MLM (structurala) sau LM cu performanta limitata.
Fiecare aeronava are limitari de greutate atasate. Acestea depind de rezistenta structurala a aeronavei, operatiunile pentru care este creat, si manevrarea fiind aspectele ce trebuiesc luate in considerare.
Masa maxima pentru rampa
Greutatea maxima pentru rampa este greutatea totala maxima permisa inainte de rulaj. Poate depasi masa maxima de decolare cu marja de combustibil pentru rulaj. In timp ce acest lucru nu este specificat la multe aeronave usoare, exista si exceptii, asadar trebuie sa fiti vigilent vizavi de masa pentru rampa.
Cessna 172, spre exemplu, are o marja de 3 kg pentru rulaj (consumul de combustibil pe timpul rulajului), asadar masa pentru rampa poate depasi masa maxima permisa cu aceasta cantitate.
Masa maxima pentru decolare (MTOM - Maximum Take-Off Mass) - structurala
Este masa maxima permisa pentru decolare.
Masa limitata de performanta pentru decolare
Uneori o limitare a performantei (pista scurta, obstacol inalt pe culoarul de decolare, vant sau inclinatie nefavorabila, temperatura mare, presiune barometrica mare, mai exact altitudine densimetrica) va limita respectiva decolare la o masa mai mica decat MTOM-ul structural.
Cititi graficele de performanta din Manualul de Zbor.
Masa maxima la aterizare (MLM - Maximum Landing Mass) - structurala
Este masa totala admisa pentru aterizare. Pentru multe aeronave usoare MLM este acelasi cu MTOM, si puteti decola cu o masa maxima si sa va intoarceti imediat pentru o aterizare fara sa depasiti limitele. MLM-ul altor aeronave poate, din motive de structura, sa fie mai mic decat MTOM. In acest caz, consumul de combustibil trebuie sa fie suficient pentru a reduce masa totala la o valoare mai mica decat masa de aterizare maxima.
NOTA: Masa initiala de baza va fi diferita pentru fiecare avion in parte, si este intotdeauna specifiata in Manualul de Zbor al avionului respectiv.
Fig. 33-146
Masa de aterizare limitata de performanta
Uneori, o limitare a performantei (pista scurta, un obstacol pe calea de aterizare facand necesara o aterizare cu un touchdown la o distanta mai mare, inclinatie sau vant nefavorabil, altitudine densimetrica mare). Pot limita acea aterizare la o masa mai redusa decat MLM-ul structural.
De ce masa avionului este restrictionata
Forta principala generata pentru a echilibra masa este forta portanta. Magnitudinea sa depinde de aripa, viteza si densitatea aerului (rho sau ρ).
Viteza este limitata de puterea disponibila de la elicea motorului, aripa este fixata de catre constructor si densitatea aerului nu poate fi controlata de pilot. Daca nu se poate obtine o portanta egala cu greutatea, atunci aeronava nu poate mentine un zbor rectiliniu la orizontala.
Un avion supraincarcat se va comporta precar, va fi greu manevrabil si poate suferi de asemenea avarii ale structurii. Din punct de vedere al performantei, un avion supraincarcat va avea:
. o viteza de intrare in limita mai mare;
. o viteza de decolare mai mare;
. o performanta la urcare mai slaba (unghi si rata);
. zbor la un plafon mai redus;
. autonomie mai slaba;
. o viteza de aterizare mai mare;
. franare excesiva;
. manevrabilitate scazuta;
. distanta de decolare mai mare;
. consum mai mare de combustibil;
. distanta acoperita mai mica;
. distanta de aterizare mai lunga.
Incarcarea aeronavei
Elementele care trebuie cantarite pentru determinarea incarcarii unei aeronave sunt:
. tot cargo;
. echipamentul mobil;
. bagajul;
. ocupantii, inclusiv bunurile personale.
Cunoscand greutatea exacta a pasagerilor este, bineinteles, cel mai bine, dar greutatile aproximative care se pot folosi sunt:
. un copil mic 8 kg (sub 2 ani)
. un copil 48 kg (sub 15 ani)
. un adult 77 kg
NOTA: 1 kg = 2,2 lb (aproximativ)
Alte restrictii de greutate
Pot exista alte restrictii de greutate, cum ar fi limitare de greutate pentru compartimentul de bagaje, etc. Acestea sunt specificate in Manualul de Zbor sau inscriptionate pe tablite in avion.
Masa de combustibil
Combustibilul are o gravitatie specifica de 0,72 Avgas (100/130)
Uleiul are o gravitatie specifica de 0,96 (synthetic), 0,90 (mineral)
O gravitatie specifica de 0,72 inseamna ca Avgas 100/130 are o greutate de numai 0,72 de ori precum un volum egal de apa. 1 litru de apa cantareste 1 kg, asadar 1 litru de Avgas 100/130 cantareste 0,72 kg.
1 galon imperial de apa cantareste 10 lb; si
. 1 galon imperial de Avgas cantareste 7,2 lb; si
. 1 galon US de Avgas cantareste 6,0 lb.
Este responsabilitatea pilotului de a se asigura ca limitele referitoare la mase nu sunt depasite. La multe aeronave usoare nu este posibila existenta cimultana a unui rezervor plin, numar maxim de pasageri si incaracatura.
Echilibrul avionului
Fortele, Momentele si Datele
Momentul de schimbare al unei forte depinde de 2 lucruri:
Fig. 33-147
Daca un corp (obiect) nu se roteste, atunci momentele in care "doreste" sa se modifice in sensul acelor de ceasornic, trebuie echilibrate perfect de momentele in care "doreste" sa se schimbe in sens opus acelor de ceasornic.
Fig. 33-148
Folosind pivotul ca punct de informatie:
. Momentele in sensul acelor de ceasornic = 3 x 2 = 6.
. Momentele in sensul opus acelor de ceasornic = 6 x 1 = 6.
Deoarece se afla un echilibru, nu exista moment de schimbare rezultant. Putem calcula momentul de schimbare referitor la orice punct de informatie.
Sa presupunem ca alegem partea stanga a barii ca punct de informatie.
Fig. 33-149
. Momentele in sensul acelor de ceasornic = 3 x 3 = 9.
. Momentele in sensul opus acelor de ceasornic = 9 x 1 = 9, mai exact nu exista moment de schimbare rezultant.
Sa presupunem ca alegem o unitate de 1 punctin stanga barii ca punct de informatie.
Fig. 33-150
. Momentele in sensul acelor de ceasornic = (6 x 1) + (3 x 4) = 18.
. Momentele in sensul opus acelor de ceasornic = 9 x 2 = 18.
Puteti observa ca alegerea unui punct de informatie este irelevanta in ceea ce priveste rezultatele. Daca sistemul este in echilibru, momentele luate de la orice punct de informatie vor avea o rezultanta zero.
Pe aceeasi linie, atunci cand luam in considerare echilibrul unui avion nu conteaza unde se alege punctul de informatie. Fabricantul nominalizeaza unul, in Manualul de Zbor, si pe acest punct se bazeaza toate graficele.
Unitatile pentru indexare
Unitatile unui moment de viraj sunt acelea formate din forta x distanta si pot fi pounds.inch sau kilogram.milimetru. La o forta de 200 kg care actioneaza la 300 mm de la punctul de informatie, momentul sau este (200 kg x 300 mm) = 60.000 kilogram.mm. Din moment ce de obicei rezultate sunt cifre mari, se obisnuieste impartirea lor cu 1.000, si in loc de 60.000 kg.mm, avem 60 unitati pentru indexare (unde 1 IU, index unit, = 1.000 kg.mm)
Efectul pozitiei CG-ului in Manevrarea Aeronavei
In zbor rectiliniu la orizontala, portanta este egala cu greutatea si tractiunea cu rezistenta la inaintare. Aceste 4 forte principale furnizeaza 2 cupluri care au momente de schimbare care nu sunt tot timpul in echilibru. Forte suplimentare sunt furnizate de catre stabilizatorul vertical pentru a compensa acest lucru. Forta stabilizatorului are un moment de schimbare la avionul inclinat (cu botul in sus sau in jos), in jurulcentrului de greutate. Eficacitatea sa depinde de magnitudinea si lungimea distantei de la punctul de echilibru la vectorul pe care se aplica forta de la CG.
Orice miscare a centrului de presiune pe aripi (prin care actioneaza forta portanta), sau a centrului de greutate (prin care actioneaza greutatea), va necesita o forta de echilibrare diferita din partea stabilizatorului vertical.
Forta portanta pe care o poate produce stabilizatorul depinde de viteza sa. Asadar, eficacitatea sa la viteze mici indica exact cat de mult se poate schimba lungimea distantei de la punctul de echilibru la vectorul pe care se aplica forta catre CG, prin miscarea acestuia. Motivele pentru limitarile miscarilor catre inainte si inapoi ale CG-ului sunt, pe scurt, urmatoarele:
. Daca CG-ul este inainte, stabilizatorul vertical are o distanta lunga de la punctul de echilibru la vectorul pe care se aplica forta si avionul este foarte stabil in plan inclinat, mai exact, rezista oricarei miscari de inclinare. Pozitia catre inainte a CG-ului este limitata pentru a asigura faptul ca profundorul are un moment de schimbare disponibil suficient pentru a invinge stabilitatea naturala si avionul se "umfla" avand "botul" greu la decolare si aterizare, care are loc la viteze mici atunci cand profundorul este mai putin eficient.
. Avand CG-ul catre inapoi, avionul este mai putin stabil cand avionul este inclinat. Pozitia catre inapoi a CG-ului este limitata in asa fel incat stabilitatea statica a avionului (abilitatea sa de a mentine o atitudine stabila a "botului" avionului) si efectul asupra profundorului, la mansa, sa fie satisfacator.
Miscarea pozitiei CG-ului
Pe masura ce se consuma combustibil, pe timpul unui zbor, schimarea de greutatea care rezulta afecteaza atat greutatea totala si pozitia CG-ului avionului. Inaintea zborului, trebuie sa luati in considerare urmatoarele elemente:
. masa la decolare (masa totala maxima a zborului); si
. greutatea fara combustibil (ca si cum tot combustibilul utilizabil s-ar fi consumat; nu este indicat sa ajungeti la acest punct in zbor)
Pozitia CG-ului la masa de aterizare poate fi de asemenea obtinuta daca se doreste acest lucru.
Rezervoarele de combustibil sunt create in asa fel incat sa se afle langa CG, iar pe masura ce combustibilul se consuma, CG-ul sa nu se deplaseze semnificativ. La avioanele cu aripi catre inapoi vor exista dificultati in a obtine asta. Desigur, miscarea pasagerilor si a cargo-ului va schimba de asemenea pozitia CG-ului.
Limitele reale de miscare inapoi si inainte ale CG-ului vor fi diferite pentru mase totale diferite ale avionului. Fabricantul prezinta de obicei in Manualul de Zbor, printr-un grafic al greutatii totale versus pozitia CG.
Fabricantii de avioane vor specifica un punct de informatie pe care se bazeaza graficul si de la care toate distantele masurate de la punctul de echilibru la vectorul pe care se aplica forta. Daca putem calcula momentul de schimbare pentru o anumita masa totala, in jurul acestui punct de informatie, si pozitia CG-ului, reprezentandu-l pe graficul fabricantului, putem sa observam daca garanteaza sau nu echilibrul avionului.
Daca punctul de pe graficul CG versus GM (Gross Mass) este in spatiul alocat, totul este in regula. Daca nu, va trebui sa modificam incarcatura avionului, pana cand cerinetele de masa si echilibru vor fi satisfacute.
In urma unui accident, doua dintre aspectele investigate mai intai sunt veificarea licentei pilotului si daca aeronava era operata in limitele de masa si centraj.
Perspectiva matematica pentru Masa si Centraj
Apelati la Fig. 33-151. Obtinem masa totala prin adaugarea diferitelor componente ale maselor - in acest caz, 2,200 lb (1 kg = 2,2 lb).
Obtinem momentul total prin adaugarea diferitelor componente ale momentelor. Componentele diferitelor mase actioneaza in pozitii cunoscute raportate la informatiile concrete. Fiecare din acestea are un moment, pe care il putem calcula prin inmultirea masei individuale a distantei de la punctul de echilibru la vectorul pe care se aplica forta, de la punctul de informatie. De exemplu:
222 lb de combustibil x 90,9 inci = 20, 180 lb.in
= 20,18 lb.in / 1.000
= 20,18 IU
Obtinem momentul total prin insumarea tuturor momentelor datorita acestor componente ale maselor. Se aduna la 202,72 lb.in / 1.000.
Referindu-ne la graficul de incarcare, observam ca 2.200 lb si 202.72 lb.in/1.000 intra in limitele categoriei normale.
Daca dorim sa calculam pozitia CG-ului prin care toate aceste mase, combinate in masa totala, pot fi considerate ca actionand, efectuam un mic calcul;
Suma momentelor individuale = momentul total
= masa totala x distanta de la punctul de echilibru la
vectorul pe care se aplica forta
202.720 lb.in = 2.200 lb x distanta de la punctul de echilibru la vectorul
pe care se aplica forta
Distanta de la punctul de echilibru la vectorul pe care se aplica forta = 202.720 / 2.200
Distanta de la punctul de echilibru la vectorul pe care se aplica forta = 92.15 inci
Fig. 33-151
Calculele de masa si centraj ale aeronavelor sunt directe, mai ales dupa o perioada de practica.
Perspectiva grafica asupra Masei si Balansului
Anumiti fabricanti mai atenti furnizeaza un mic grafic de incarcare care ne permite sa trecem masa, sa trasam o linie orizontala catre linia ajutatoare, sa "mearga" vertical si sa citeasca momentul. Fig. 33-152
Metoda foii de incarcare si centraj.
Folosind o foaie de incarcare si centraj este chiar mai simplu decat metodele anterioare, matematica si grafica. Fig. 33-153
Informatii:
Masa initiala a aeronavei 830 kg, 270 unitati pe index
. 1 pilot, 4 pasageri
. Masa maxima a bagajelor permise: 90 kg (40 in fiecare)
. Cantitate maxima de combustibil 356 litri (252 kg)
Fig. Tabel pag. 359, 33-152
Avand dispunerea pasagerilor prezentata anterior, pozitia CG-ului se afla exact in interiorul limitei inferioare. O mai buna dispunere ar fi 2 pasageri pe Randul 2, 1 pasager in Randul 3, avand ca efect pozitionarea CG-ului in zona corespunzatoare insemnand astfel o aeronava mai stabila in zbor.
Trebuie sa fiti foarte atent asupra trecerii cifrelor corecte, mai ales cele ale masei initiale de baza si a unitatilor sale de index, in foia de incarcare si centraj. Acesta este punctul de plecare. Verificati intotdeauna acest aspect.
Am folosit 77 kg masa standard pentru un adult. Fabricantul graficului ne-a usurat munca prin impartirea linillor prin diviziuni de 77 kg de-a lungul partii inferioare, fiecare diviziune reprezentand o persoana adulta. Doi adulti pe un rand inseamna 154 kg in coloana masei si 2 diviziuni pe scala indexului de unitati.
De-a lungul partii superioare a scalei fabricantul a asezat diviziuni de 50 kg pentru a ne usura munca in cazul in care transportam bagaje sau alte lucruri pe randurile de scaune. Observati faptul ca randul de incarcare nr. 1 (R1) si incarcarea compartimentului de bagaje din fata au efectul de a deplasa CG-ul catre inainte.
Incarcarea randului nr. 2 si in spatele acestuia, inclusiv spatiul de bagaje din spate, va deplasa CG-ul catre inapoi. La acest avion, combustibilul are un IU de zero, mai exact, rezervoarele se afla in datele respective, asadar, pe masura ce se consuma combustibil in aer, momentul va ramane neschimbat.
Bunuri periculoase
Exista multe bunuri pe care nu ar trebui sa le luati in avion. Unele sunt legale iar altele ilegale. Umatoarea lista cuprinde elemente care ar putea fi periculoase zborului:
. explozibil;
. bunuri inflamabile (inclusiv chimicale care s-ar putea evapora odata cu castigarea de altitudine, brichete, chibrituri, alcool, etc);
. materiale radioactive;
. substante infectante;
. substante corozive (spre exemplu acid sulfuric slab intr-o baterie de rezerva)
. materiale magnetice (care ar putea influenta busola magnetica - asadar nu asezati castile, spre exemplu, langa aceasta)
Fig. 33-153
Imobilizarea bagajelor si cargo-ului
Bagajul ar trebui imobilizat in asa fel incat sa nu se deplaseze pe timpul zborului si sa determine o schimbare a CG-ului care, in cazuri extreme, ar putea duce la pierderea controlului, sau, daca are libertate de deplasare in cabina, ar putea rani personalul sau deteriora aparatura sau obstructiona accesul la aceasta. Aceeasi procedura este valabila altor elemente precum extinctorul.
Majoritatea compartimentelor de bagaje au puncte de legare prin care incarcatura este securizata cu sfoara sau plasa. Daca bagajul se afla pe un scaun destinat unui pasager, acesta poate fi securizat prin folosirea centurii de siguranta.
Turbulenta de siaj
Pe masura ce o aripa produce portanta, zona cu presiune statica mare de sub ea determina formarea unui curent de aer la varful aripii catre zona cu presiune scazuta de deasupra. Cu cat este mai mare diferenta de presiune, cu atat este mai mare curentul de aer de la varful aripii.
La unghiuri de atac mari necesare pentru a produce portanta necesara la viteze mici, se formeaza vortexuri mari catre inapoi. Pe masura ce avionul se deplaseaza catre inainte, in urma sa, pe directia aripilor, ramane o "trena" de vortexuri.
Fig. 34-154
In timp ce o aeronava mare si grea este dirijata pentru decolare sau instruita pentru aterizare, unghiul de atac este mare. Vortexurile de la varfurile aripilor pot fi atat de puternice incat sa influenteze negativ o aeronava aflata in urma sa. Acesti curenti sunt invizibili dar reali. Acest efect este cunoscut sub numele de turbulenta de siaj.
Turbulenta de siaj din spatele unui Boeing 747 poate afecta semnificativ, spre exemplu, un 737 sau DC-9, si poate destabiliza avioane mai usoare.
Pentru a evita astfel de accidente, ATC permite operarea avioanelor usoare, in urma celor de linie mari, numai dupa 3 minute de la decolarea celor din urma (sau la o distanta de 8 nm daca aterizeaza), pentru a se dispipa vortexurile formate.
Toti pilotii trebuie sa fie constienti de turbulenta de siaj deoarece exista posibilitatea ca ATC sa nu ofere o distanta suficienta pentru separarea aeronavelor. Este la fel de importanta separarea de avioanele mari in zona de circuit, turul de pista. Deoarece aici acestea au viteze mici la unghiuri mari de atac si se creaza, de asemenea, turbulente.
Vortexurile vor avea tendinta sa piarda treptat din inaltime (curenti descendenti) si sa se deplaseze in directia vantului. Pentru a evita aceste zone periculoase trebuie sa aveti in minte miscarea lor in aer si, bineinteles evitarea lor.
Fig. 34-155
. Un vant lateral va determina deplasarea vortexurilor dinspre latura pistei aflata in directia vantului.
. Un vant de fata sau un vant de spate le vor transporta pe pista in directia vantului.
. In conditii de vant zero sau vant usor si variabil, vortexurile vor "plana". Conditiile de atmosfera calma pot fi foarte periculoase - intarzierea decolarii sau schimbarea pistei sunt actiuni indicate.
Evitarea turbulentei de siaj
Scopul principal al evitarii turbulentei de siaj este evitarea oricarei treceri prin aceasta, mai ales in zbor.
La Decolare
Cand decolati din spatele unei aeronave mari care tocmai a decolat, incepeti decolarea de la capatul pistei pentru ca atunci cand va veti desprinde de sol (airborne), zona respectiva sa fie la distanta fata de cealalta aeronava. Daca nu sunteti sigur, mai intarziati decolarea.
Nu apelati la o decolare de la o pista intersectata (mai scurta decat lungimea totala a pistei) in spatele unei aeronave mari, din moment ce aceasta va poate aduce traiectul mai aproape de turbulenta de siaj.
Pilotati in asa fel incat sa evitati vortexurile prin urcarea nu foarte brusca (dar nici prea lenta, din moment ce viteza reprezinta un factor de siguranta daca intrati in turbulenta de siaj) sau sa evitati zona turbulenta.
Fig. 34-156
Asteptati cateva minute dupa aterizarea unui avion, chiar daca acesta a aterizat pe o pista care doar intersecteaza pista dvs.
Fig. 34-157
In zona de circuit
Evitati zborul sub sau in urma avioanelor mari. Zburati la cateva sute de picioare deasupra, o mie de picioare sub sau contra vantului fata de acestea. Zilele linistite cand nu exista turbulente care sa "rupa" vortexurile sunt probabil cele mai periculoase.
Fig. 34-159
La apropiere pentru aterizare
Cand va aflati in spatele unui avion mare care aterizeaza, zburati deasupra pantei sale de aterizare si aterizati mult dupa punctul sau de touchdown. Acest lucru este posibil, atunci cand va aflati intr-un avion usor si aterizati pe o pista lunga folosita si de avioanele mari.
Fig. 34-159
Cand aterizati pe o pista unde doar ce a decolat o aeronava mare, punctul de contact cu pista trebuie sa fie mult inaintea celui de desprindere a avionului mare.
Fig. 34-160
Daca un avion aflat in fata dvs. a intrerupt apropierea si s-a ridicat din nou, turbulenta sa de siaj va fi foarte puternica si periculoasa pentru aeronava din urma sa. In aceasta situatie, ar trebui sa va schimbati panta de aterizare.
Fig. 34-161
Suflul
Nu faceti confuzia intre turbulenta de siaj (vortexurile de la varfurile aripilor) cu suflul motoarelor, care este aerul la viteza mare provenit de la motorul cu jet sau de la elice, in special cele turbo. Suflul poate fi periculos pentru o aeronava usoara care ruleaza la sol in spatele unui avion jet sau unuia cu elice. Fiti atenti la pozitonarea avionului dvs. fata de aeronavele mentionate mai sus.
Fig. 34-162
Vortexurile de tip rotor de la elicopter
Elicopterele genereaza vortexuri de tip rotor puternice, mai ales atunci cand este la mica distanta de sol, si rotoarele suporta intreaga greutate a elicopterului.
Fiti foarte atenti cand rulati sau aterizati langa elicoptere care ruleaza la mica distanta in aer, din moment ce vortexurile de tip rotor se vor deplasa in directia spre care bate vantul dar se poate indrepta si catre pista.
Asadar, mentineti o distanta de siguranta chiar mai mare decat fata de un avion de marime aproximativa cu cea a elicopterului, indiferent in ce faza de zbor s-ar afla.
Efectul solului
Caracteristicile zborului avionului se schimba atunci cand este foarte aproape de sol sau orice alta suprafata, deoarece:
. poate zbura la o viteza mica decat atunci cand se afla la altitudine, si
. poate zbura la aceeasi viteza folosind mai putina tractiune decat atunci cand este la altitudine.
Capacitatea cea mai buna de zbor a unui avion atunci cand se afla exact deasupra unei suprafete se numeste efectul solului.
Pasarile stiu totul despre efectul solului si se intampla adesea sa observam pasari mari de apa, spre exemplu, care zboara in voie deasupra valurilor, aparent fara niciun efort. Pasarile nu inteleg din punct de vedere fizic efectul solului, dar cu siguranta stiu sa-l exploateze la maxim. Multi piloti intra la randul lor in aceeasi categorie - cunosc existenta efectului dar nu prea stiu exact fenomenul.
In capitolele despre portanta si rezistenta la inaintare am luat in considerare avionul ca zburand la distanta mare fata de sol. Nu exista nicio piedica contra curentului descendent din spatele aripilor, si nici curentului ascendent din fata aripilor. Nu exista nicio restrictie asupra formarii vortexurilor de la varful aripilor.
Fig. 35-163
Cand un avion zboara aproape de sol, suprafata solului interfereaza cu curentul de aer din jurul aripilor, restrictionandu-l in mai multe feluri. O suprafata aflata in apropiere:
. restrictioneaza curentul ascendent si cel descendent, si
. restrictioneaza formarea vortexurilor liniare si celor formate la varfurile aripilor.
Cand un avion este influentat direct de efectul solului, reactia totala asupra aripii este perpendiculara pe curentul de aer liber si rezistenta la inaintare indusa este mai mica, comparata cu situatia in care nu este influentata de efectul solului.
Efectul solului devine evident atunci cand avionul se afla deasupra solului la o inaltime mai mica decat lungimea anvergurii aripilor sale. Efectul este mai accentuat cu cat aripa este mai aproape de sol.
Fig. 35-164
Prin definitie termenul de efect al solului se refera la influenta aerodinamica generala asupra unui avion cand se afla in apropiere de o suprafata. Desi aripile, fuselajul si stabilizatorul vertical vor fi influentate de efectul solului, de departe cel mai pregnant efect il are asupra aripii.
Efectul solului reduce deplasarea curentului ascendent si descendent, iar efectul de amortizare produce mai multa portanta.
Prin reducerea curentului ascendent din fata aripii si a celui descendent din spatele ei, suprafata solului actioneaza ca o perna, determinand aripa sa castige mai multa portanta, desi atitudinea de inclinatie reala a avionului este posibil sa fi ramas neschimbata.
Efectul solului determina reducerea vortexurilor liniare si a celor de la varfurile aripilor dar si o rezistenta la inaintare indusa mai scazuta in aerul liber.
Va amintiti din capitolul Rezistenta la inaintare faptul ca am impartit rezistenta la inaintare totala in 2: rezistenta indusa care este un produs al portantei, si rezistenta parazita, care nu este asociata direct cu producerea de portanta.
Vortexurile de la varfurile aripilor, dar si cele liniare din spatele bordului de fuga sunt o cauza majora a rezistentei induse. Asadar, atunci cand o suprafata aflata in apropiere restrictioneaza formarea acestora, rezistenta indusa va fi mai mica, prin urmare rezistenta totala asupra avionului va fi, la randul ei, mai mica.
Cunoasteti faptul ca, in zbor rectiliniu la orizontala, rezistenta este echilibrata de tractiune. Reducerea rezistentei la inaintare atunci cand va aflati aproape de sol sau apa, inseamna ca poate fi mentinuta aceeasi viteza folosind tractiune mai putina. Asadar, aeronavele cu o putere mai mica pot fi capabile sa mentina viteza de zbor atunci cand sunt influentate de efectul solului, chiar daca nu pot mentine acea viteza in aerul liber, la distanta fata de sol.
Exista destule cazuri de aeronave multi-engine care au pierdut puterea de la unul sau mai multe motoare si, zburand cu putere realmente limitata, fara sa mai poata urca si parasi suprafata respectiva (sol sau apa), dar bazandu-se pe efectul solului pentru a mentine zborul.
Rezistenta la inaintare indusa are valoarea cea mai mare la unghiuri mari de atac, asadar este semnificativa la viteze mici si unghiuri mari de atac, situatie tipica pentru decolari si aterizari. Solul este (de preferat) la o distanta rezonabila la efectuarea acestor manevre specifice, in asa fel incat efectul solului va juca un rol important.
La o distanta de sol egala cu anvergura aripilor exista o reducere a rezistentei la inaintare de 1%, devenind mai semnificativa cu cat avionul este mai aproape de sol. La o inaltime egala cu numai 1/10 din anvergura aripii, rezistenta indusa este redusa cu aproximativ 50%. (Nu este nevoie sa retineti aceste cifre, ci doar pentru a va face o idee de cat de semnificativ poate fi efectul solului).
Efectul solului la aterizare
La apropierea pentru aterizare, din momentul in care avionul intra sub influenta efectului solului la o inaltime aproximativ egala cu cea a anvergurii aripilor, veti avea o senzatie de plutire - rezultata din portanta suplimentara (provenita de la coeficientul marit al acesteia) dar si a decelerarii reduse (datorita unei rezistente la inaintare scazute).
La majoritatea aterizarilor nu se doreste mentinerea vitezei - scopul fiind de fapt reducerea acesteia. De aceea este important la mica inaltime si atunci cand suntem influentati de efectul solului, sa ne asiguram ca maneta de gaze este catre inapoi, la o valoare redusa, luand in special in considerare reducerea rezistentei la inaintare datorita efectului solului.
Viteza suplimentara la apropierea pentru aterizare si o mai buna capacitate de zbor a unui avion aflat sub influenta efectului solului, pot cauza aparitia unei distante de plutire considerabile inainte de punctul de contact cu pista. Nu ne dorim acest lucru, in special pe benzile de aterizare de o lungime minima ceruta.
Efectul solului la decolare
Pe masura ce avionul urca si se indeparteaza de efectul solului la decolare, coeficientul de portanta va scadea la aceeasi atitudine de inclinatie a aeronavei (capacitatea de portanta a aripii va fi mai scazuta). Rezistenta indusa va creste datorita vortexurilor liniare dar si a celor formate la varfurile aripilor, iar intreaga atitudine se schimba acum catre inapoi de la curentul de aer perpendicular la cel liber. Cu aceasta crestere a rezistentei, viteza va tinde sa scada, avand aceeasi tractiune.
Asadar avionul nu se va comporta la fel de bine in aerul liber precum atunci cand este influentat de efectul solului. Veti simti o decadere a performantei la urcare pe masura ce avionul se indeparteaza de efectul solului. Trebuie retinut acest aspect daca operati pe piste scurte sau piste care au la capat marginea unei stanci sau alte obstacole.
Odata aflat la distanta fata de suprafata solului, performanta la urcare va fi mai mica - un bun motiv pentru a nu forta avionul sa se desprinda la o viteza prea mica deoarece, desi ar putea zbura influentat de efectul solului, nu va reusi sa se indeparteze de acesta, este foarte posibil sa revina la sol.
Rezumat
Cele doua efecte rezultate principale ale efectului solului sunt:
Ambele situatii determina formarea unui efect de plutire aproape de sol. Exista alte doua aspecte care trebuie retinute in ceea ce priveste efectul solului:
Vantul de forfecare
Un lucru cert este faptul ca orice aeronava, si implicit, orice pilot va avea de-a face toata cariera cu vantul de forfecare. Acesta poate sa fie sever sau moderat.
Terminologie
Vantul de forfecare este definit ca o schimbare a directiei vantului si/sau a vitezei sale, inclusiv curentii ascendenti sau descendenti. Orice schimbare a vitezei vantului (fie in directie sau viteza) pe timpul unei deplasari de la un punct la altul reprezinta de fapt un vant de forfecare. Cu cat schimbarea este mai puternica si distanta mai scurta in care se desfasoara fenomenul, acesta din urma, vantul de forfecare, este mai puternic.
Curentii descendenti si cei ascendenti sunt componente verticale ale vantului. Cei mai periculoasi curenti de acest gen sunt cei asociati cu furtunile.
Sintagma vant de forfecare de nivel redus este folosita pentru specificarea vantului de forfecare (daca exista), pe panta de apropiere inainte de aterizare, de-a lungul pistei dar si pantei initiale de decolare. Vantul de forfecare aproape de sol (mai exact sub 3.000 feet) este de obicei cel mai periculos pentru siguranta avionului.
Turbulenta inseamna vartejuri in atmosfera care variaza in functie de timp si loc.
Efectele vantului de forfecare asupra aeronavei
Majoritatea cazurilor noastre au implicat avioane care zboara intr-o masa stabila de aer care are o miscare constanta fata de sol, mai exact conditii de vant calm. Am observat cum un avion care urca avand vant de fata constant va avea un gradient de urcare mai bun fata de aceeasi situatie cu vant de spate, si cum un avion va plana mai mult timp deasupra solului, deplasandu-se in directia in care bate vantul si nu contrar acestuia.
In realitate, o masa de aer nu se deplaseaza absolut constant - vor exista rafale si curenti ascendenti, schimbari ale vitezei si directiei vantului, aspecte intalinite de aeronava atunci canb zboara in interiorul acesteia. In acest capitol vom arunca o privire asupra efectelor temporare provocate de vantul de forfecare asupra traiectului unui avion.
O situatie tipica de vant de forfecare
Destul de des, atunci cand vantul este relativ calm la sol, la cateva sute de picioare deasupra solului conditiile de vant calm si variabil se schimba deodata intr-un vant puternic si constant. Daca luam in considerare un avion care efectueaza o apropiere pentru aterizare, in aceste conditii, putem observa efectul vantului de forfecare.
Fig. 36-165
Un avion care zboara va avea o anumita inertie in functie de masa sa si viteza relativa fata de sol. Daca avionul are un TAS de 80 kt si o componenta de fata de 30 kt, atunci viteza inertiala a avionului deasupra solului este (80-30) = 50 kt.
Cand avionul zboara jos, in aer linistit, componenta de fata scade rapid la 5 noduri. Viteza inertiala a avionului deasupra solului este in continuare 50 kt, dar noul vant de fata de numai 5 kt reprezinta ca TAS-ul sau a revenit deodata la 55 kt.
Pilotul va observa o scadere brusca a IAS-ului dar si o schimbare a performantei avionului - la o viteza de 55 noduri, performanta va fi destul de diferita decat cea la 80 kt. Reactia normala ar fi o marire a puterii sau coborarea botului avionului pentru a recastiga viteza, si pentru a evita ratarea scurta a intrarii pe traiect in locul indicat.
Pilotul poate accelera avionul si reveni pe traiectul dorit prin schimbari ale atitudinii si puterii. Cu cat vantul de forfecare este mai intens, cu atat mai multe ajustari ale atitudinii si puterii vor fi necesare.
Efectul de ratare lunga
Acesta este cauzat de vantul de forfecare care apare si care determina aeronava sa treaca pe deasupra traiectului de zbor si / sau o crestere a IAS-ului. De asemenea, botul avionului poate avea tendinta de a se ridica. Efectul de ratare lunga se poate datora zborului intr-o zona cu vant de fata intens, un vant de spate scazut, sau un curent ascendent.
Efectul de ratare scurta
Acesta este cauzat de un vant de forfecare care are ca rezultat zborul unui avion pe o traiectorie mai scurta decat cea dorita si/sau o scadere a IAS-ului. De asemenea, botul avionului va avea tendinta sa coboare. Efectul de ratare scurta se poate datora zborului intr-o zona cu un vant de fata in scadere, un vant de spate in crestere, sau intr-un curent descendent.
Retineti ca efectul real al vantului de forfecare depinde de:
Efectul de schimbare a directiei vantului de forfecare
Acest efect este cauzat de un vant de forfecare care are ca rezultat efectul initial al avionului de schimbare a directiei vantului pe masura ce avionul se deplaseaza pe traiect. Ar putea fi descris ca efect de ratare scurta, urmat de unul de ratare lunga.
Acest efect se intalneste des la apropierea pentru aterizare, cand lucrurile se deruleaza mult prea rapid pentru a avea timp sa analizam exact ceea ce se intampla in ceea ce priveste efectul vantului. Pilotul trebuie sa ajusteze tractiunea in functie de cum se impune in situatia respectiva.
Fig. 36-137
Efectul vantului lateral
Acest efect este cauzat de un vant de forfecare ce impune o schimbare rapida a capului aeronavei pentru a mentine drumul dorit (intalnit la apropierile si aterizarile cu vant lateral deoarece componenta vantului lateral se schimba pe masura ce se apropie de sol).
Fig. 36-168
Cauzele vantului de forfecare
Cauzele aparitiei vantului de forfecare includ scaderea intensitatii vantului datorita suprafetei terenului accidentat, schimbarile bruste de relief, furtunile, norii cumulonimbi, norii cumulus mari (curenti descendenti puternici caracteristici unei furtuni, rafale), curenti de tip jet la joasa inaltime, activitate termala, brize de mare, etc.
Evitati furtunile si norii cumulonimbi din moment ce efectele vantului de forfecare in apropierea lor poate fi sever. Fulgerele puternice provenite din baza norilor se vor raspandi pe masura ce se apropie de sol. Efectul initial poate fi unul de
ratare lunga urmat de ceea ce poate fi o ratare scurta extrema.
Fig. 36-169
|
