skrypt.pdf

Materiały szkoleniowe

dla

Zapoznawczego

Kursu

Szybowcowego

Aeroklub Warszawski

największa szkoła lotnicza w Polsce

Warszawa 2002

Żeglowanie w przestworzach

Szybownictwo to jedna z najpiękniejszych dyscyplin lotniczych. Istotę tego sportu

znakomicie oddaje jego niemiecka nazwa Segelflug – lot żaglowy. Rzeczywiście, podobnie

jak poruszane siłą wiatru jachty, również szybowce mogą utrzymywać się w powietrzu

godzinami i pokonywać nawet bardzo duże odległości wykorzystując jedynie siły natury –

pionowe ruchy powietrza wywołane ogrzewaniem Ziemi przez Słońce.

Ludzie często nie mogą uwierzyć, że „samolot bez silnika” nie spada od razu na ziemię, a w

dodatku leci tam, gdzie skieruje go pilot. Wystarczy jednak przypomnieć sobie składane z

papierowych kartek samolociki – „gołębie”, które wyrzucone z ręki z gracją przelatują

odległość kilku metrów. Dokładnie tak samo jest z szybowcami – nawet, gdy pionowe ruchy

powietrza ustają, szybowiec, wykorzystując energię potencjalną zgromadzoną w postaci

wysokości, lotem ślizgowym może jeszcze pokonać dystans wielu kilometrów.

Krajobraz szybownika: kominy, żagiel i fala

Najpiękniejsze w szybownictwie jest właśnie wyszukiwanie prądów wznoszących. Pionowy

ruch powietrza zwany jest w lotniczej mowie termiką. Na terenach nizinnych szybownicy

wykorzystują tzw. kominy termiczne – słupy wznoszącego się prosto w górę znad ogrzanej

ziemi powietrza. Napotykając komin, pilot rozpoczyna krążenie, starając się utrzymać

szybowiec w strefie największych noszeń – trzeba pamiętać, że ciepłe powietrze stopniowo

ochładza się i po pewnym czasie musi z powrotem opaść w dół, jak woda tryskająca z

fontanny.

Na pewnej wysokości noszenie ustaje i szybownik opuszcza komin, udając się lotem

ślizgowym na poszukiwanie następnego – w ten sposób, wykorzystując kolejne noszenia i

utrzymując wybrany kierunek poszukiwań, można dolecieć do zaplanowanego celu,

odległego nawet o kilkaset kilometrów. Miejsce występowania kominów termicznych często

zdradzają chmury kłębiaste Cumulus, powstające gdy zawarta we wznoszącym się

powietrzu para wodna na skutek ochłodzenia kondensuje, tworząc mgiełkę. Polski rekord

odległości w przelocie po trasie trójkąta, ustanowiony przez Stanisława Kluka w 1980 roku,

to ponad 893 km.

Jeszcze ciekawiej lata się w górach. Tu pojawia się możliwość wykorzystania wiatru,

znacznie mniej niż kominy termiczne uzależnionego od pory dnia czy roku. Wiatr,

napotykając na zbocze prostopadłego do jego kierunku grzbietu górskiego, musi wiać „pod

górkę”. Używając terminologii fizycznej, jego prędkość można rozłożyć na dwie składowe –

poziomą i pionową. Składową poziomą szybowiec pokonuje lecąc pod wiatr, od grzbietu

góry, zaś składową pionową wykorzystuje do wznoszenia się (albo przynajmniej utrzymania

wysokości). Jest to tzw. lot żaglowy.

Przy odrobinie szczęścia można w ten sposób wykonywać długotrwałe loty, godzinami

„halsując” wzdłuż zbocza. Właśnie w ten sposób w 1937 roku Wanda Modlibowska

ustanowiła kobiecy rekord świata w długotrwałości lotu - 24 godziny i 14 minut (obecnie

przepisy ograniczają czas lotu ze względów bezpieczeństwa).

Spotkanie silnego wiatru z górami przy specyficznych warunkach meteorologicznych

umożliwia wykonywanie innego rodzaju rekordowych lotów szybowcowych. Gdy wieje wiatr

halny, przejście powietrza nad łańcuchem górskim (np. Tatrami) powoduje powstanie

zafalowania atmosfery – podobnie, jak przepływ wody nad kamieniem w potoku.

Zafalowanie to, układając się warstwami, sięga wysokości kilkunastu tysięcy metrów i

pozwala szybownikowi wznieść się na wysokość, na jakiej latają pasażerskie odrzutowce.

Panują tam warunki nie sprzyjające człowiekowi – temperatura jest niższa od –50 stopni, a

niskie ciśnienie powietrza wymusza korzystanie z zainstalowanej w szybowcu aparatury

tlenowej. Jednak przeżycia związane z lotem falowym, widok śnieżnobiałych chmur w dole i

ciemnobłękitenego, kryształowo czystego nieba nad głową są warte wyrzeczeń. Polski rekord

wysokości, ustanowiony w 1966 roku na używanym dziś do szkoleń drewnianym szybowcu

SZD-9 Bocian przez Stanisława Józefczaka i Jana Tarczonia, wynosi 12560 m – 11680 m nad

punktem wyczepienia.

Jak toto lata, czyli dwa łyki fizyki

Jak to się jednak dzieje, że szybowiec leci mimo braku ciągnącego go śmigła? Nawet

najprostsze wytłumaczenie wymaga sięgnięcia po matematyczno-fizyczny żargon. Gdy

szybowiec przemieszcza się do przodu, powietrze opływa jego skrzydła o specjalnie

ukształtowanym profilu. Poruszając się wzdłuż wypukłej górnej powierzchni płata ma do

pokonania nieco dłuższą drogę niż powietrze przemieszczające się wzdłuż bardziej płaskiej

dolnej powierzchni – musi więc poruszać się szybciej. Zgodnie z prawem Bernoulliego

powoduje to, że ciśnienie powietrza nad skrzydłem jest niższe, niż pod nim. Różnica ciśnień

powoduje powstanie skierowanej ku górze siły aerodynamicznej, równoważącej ciężar

szybowca.

Siłę tę możemy rozłożyć na składową prostopadłą do kierunku lotu, zwaną siłą nośną, oraz

równoległą do kierunku lotu siłę oporu aerodynamicznego, przeciwdziałającą rozpędzaniu się

szybowca. W ten sposób szybowiec porusza się ze stałą prędkością lotem ślizgowym po torze

powolutku zmierzającym w stronę ziemi.

Dzięki starannie opracowanej konstrukcji o małych oporach aerodynamicznych, prędkość

opadania szybowca (zwykle mniejsza od 1 m/s) jest wielokrotnie mniejsza od prędkości

postępowej, mierzonej w poziomie (rzędu 100 km/h). Pozwala to po rozpoczęciu lotu na

wysokości 1 km przelecieć do momentu lądowania 25 czy nawet więcej kilometrów.

Stosunek tej odległości do wysokości, na której rozpoczął się lot, nazywa się doskonałością i

na przykład dla drewnianego szybowca Bocian wynosi 26, dla nowszego, wykonanego z

kompozytów Puchacza – 30, a dla wyczynowej Diany – 48,5.

Warto tu zauważyć ważną rzecz: przyjaciółmi lotnika są wysokość i prędkość. Zapas

wysokości pozwala dłużej utrzymać się w powietrzu. Zmniejszenie prędkości poniżej

wartości minimalnej powoduje zanik siły nośnej i utratę własności lotnych szybowca czy

samolotu. Anegdotyczne zalecenie „Lataj synku nisko, powoli i zwalniaj na zakrętach” to

najlepsza recepta na fatalne w skutkach, gwałtowne zetknięcie z ziemią...

Sterowanie

Jak zapewne nietrudno zauważyć, szybowiec ma skrzydła i kadłub. Oprócz tego jednak

składa się z paru innych elementów, z nazwaniem których większość zwykłych zjadaczy

chleba miewa niejakie kłopoty.

Tylna część szybowca zwana jest – również w lotniczej gwarze – ogonem. Tam

zainstalowane są elementy odpowiedzialne w przeważającej mierze za kierunek lotu.

Stercząca do góry, nieruchoma płetwa to statecznik pionowy. Umocowana do niego

powierzchnia ruchoma to ster kierunku. Nieruchome powierzchnie po obu stronach ogona

tworzą statecznik poziomy, zaś znajdujące się za nimi powierzchnie ruchome – ster

wysokości. Nie trzeba chyba dodawać, że ster kierunku służy do zmiany kierunku lotu wokół

osi pionowej – w prawo lub w lewo, zaś ster wysokości do pochylania dziobu w dół lub

unoszenia w górę.

Warto zauważyć, że w niektórych szybowcach statecznik poziomy umieszczony jest u dołu

ogona – jest to tzw. układ klasyczny – w innych nieco wyżej (usterzenie krzyżowe), zaś w

wielu na samej górze statecznika pionowego – to usterzenie typu T. Na krawędzi spływu steru

wysokości znajduje się mała klapka, zwana trymerem lub klapką wyważającą. Odpowiednio

dobierając jej położenie za pomocą dźwigni w kabinie ustala się kąt szybowania, a więc i

prędkość, z jaką leci szybowiec, gdy pilot trzyma luźno drążek sterowy.

Nie są to jeszcze wszystkie powierzchnie sterowe szybowca. Na krawędzi spływu skrzydeł, w

pobliżu ich końców znajdują się ruchome powierzchnie – lotki. Są one połączone i poruszają

się w przeciwnych kierunkach – gdy lewa się unosi, prawa się opuszcza i odwrotnie. Lotki

służą do przechylania szybowca wokół osi podłużnej na lewe lub prawe skrzydło.

Do poruszania powierzchniami sterowymi służą pedały i drążek. Odepchnięcie drążka od

siebie powoduje opuszczenie steru wysokości, co z kolei skutkuje uniesieniem ogona,

opuszczeniem dziobu i zwiększeniem kąta szybowania. Ściągnięcie drążka na siebie ma

skutek odwrotny – ster wysokości unosi się, ogon opuszcza, dziób wędruje w górę, kąt

szybowania zmniejsza się. W ten sposób reguluje się prędkość lotu szybowca – im niżej

dziób, tym szybciej lecimy.

Pedały służą do wychylania steru kierunku. Wciśnięcie prawego pedału wychyla ster w prawo

i szybowiec skręca w prawo, lewy pedał ma oczywiście działanie odwrotne.

Każdy, kto jeździł kiedyś na rowerze wie, że przy skręcaniu nie wystarczy sam ruch

kierownicą – rowerzysta musi się jeszcze lekko przechylić w stronę wykonywanego zakrętu.

Tak samo jest z szybowcem – zakręty wykonuje się przez skoordynowane wychylenia lotek

(ruchy drążkiem w prawo lub w lewo) i steru kierunku.

Większość szybowców jest jeszcze wyposażona w hamulce aerodynamiczne. Są to

prostopadłe do kierunku lotu płyty wysuwające się z górnej i dolnej (czasem tylko z górnej)

powierzchni skrzydła. Wbrew nazwie, nie służą one do zmniejszania prędkości lotu szybowca

(funkcję tę wykorzystuje się w zasadzie tylko po przyziemieniu). Ich wysunięcie „psuje”

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: