Stoupání

autor: David Dosoudil

Která ze sil, vytvářená letounem, způsobuje že letadlo stoupá ?

Úplně správně je to excess thrust, resp. česky přebytek tahu.

Pokud chceme stoupat, zvětšíme úhel náběhu (lidově "přitáhneme k sobě", což není vždy totéž ;). Pokud přitom nezvýšíme tah, bude se s dalším přitahováním snižovat postupně dopředná rychlost až do nástupu pádu. Pokud zvýšíme tah jenom natolik, abychom vybalancovali nárůst odporu, budeme držet hladinu se zvýšeným úhlem náběhu. Ale abychom mohli stoupat, musíme jednak zvětšit úhel náběhu a druhak zvýšit výkon motorů nad hranici potřebného tahu pro balancování odporu - a tomu se říká excess thrust. Čím je menší rezerva tohoto přebytku (rozdíl mezi maximem dostupným z motorů a minimem potřebným pro balancování odporu), tím letadlo méně stoupá, až dosáhne úrovně, kdy stoupat dále nedokáže. Nutno podotknout, že moderní vysoce výkonné motory mají přebytku tolik, že je dostup limitován jinými záležitostmi, o kterých jsem psal nedávno v souvislosti s havárií Tu-154.

A na závěr ještě sumarizace (snad to půjde i bez obrázku).

U rovnoměrného, přímočarého, neakcelerovaného letu ve stejné výšce existuje následující rovnováha sil:

• odpor balancovaný tahem
• tíha balancovaná vztlakem (pomineme teď jednu drobnost, kterou si nechám na nějakou z příštích otázek ;)

Vztlaková síla má působiště v centre of pressure a je kolmá na vektor směru letu, odpor směřuje dozadu rovnoběžně s vektorem směru letu, tíha směřuje proti vztlaku z těžiště a tah směřuje z motorů v dopředném směru jejich podélné osy. Když letadlo stoupá, vektor vztlaku je posunutý mírně dozadu, balancující opačně směřující tíhovou složku. Protože ale celková tíha působí kolmo dolů (zvětšená o složku tíhy směřující dozadu díky úhlu náběhu), vztlak je tak menší než celková tíha. A protože tuto dozadu směřující složku tíhy je třeba vybalancovat (přidává se tak k odporu směřujícímu daným směrem dozadu), jediná síla směřující proti této složce kterou k tomu máme je přebytek tahu. Z toho taky vyplývá, že úhel stoupání (gradient) může být jen takový, kolik máme přebytku tahu, abychom vybalancovali onen přírůstek odporu, způsobený dozadu směřující složkou tíhy.

A ještě pár vzorečků jako důkaz ;o)

• L = W cos y (vztlak, tíha, úhel - vztlak balancuje jen kolmou složku tíhy)
• T = D + W sin y (tah, odpor, tíha, úhel - celkový tah musí být adekvátní součtu odporu a dozadu působící složky tíhy)
• % gradient = T - D / W * 100 (úhel vyjádřený gradientem, tah, odpor, tíha - T-D je onen excess thrust a čím je větší než tíha, tím více to stoupá - pod větším úhlem, větším procentuálním gradientem)

Z toho taky vyplývá:

• odporu se taky někdy říká thrust required
• ztráta jednoho motoru znamená sice 50% úbytek tahu, ale 75% úbytek excess thrust
• tak jak excess thrust ubývá (s výškou, vyšší teplotou vzduchu, vlhkostí, výškou - resp. obecně nižší hustotou), tak to hůř stoupá, až to nakonec nestoupá vůbec ;)
• to že tah má působiště v motorech má taky svoje zajímavé důsledky, např. při jeho zvýšení (páka s bodem rotace v těžišti)

OT: Zabudnite na všetky, vztlaky, ťahy, odpory, gravitácie, dynamické tlaky atď.... Lietadlá lietajú vďaka sile peňazí ;o)