A fülcsukás - aerodinamikai megközelítésben

A fordítás közzétételéhez a Gleitschirm Magazin főszerkesztője írásban hozzájárult.
(Thermik Verlag, Stelzhamerstraße 18. A-4600 Wels;
tel: ++43 (0) 7242/45224-0; fax: ++43 (0) 7242/45224-22,
( http://www.gleitschirm-magazin.com/ )
További sokszorosítás csak a szerkesztőség, és a fordító írásos beleegyezésével jogszerű!

Az alábbi cikknek nem az a célja, hogy teljesen összekuszálja a fülcsukásról, erről az egyszerű manőverről szóló ismereteinket, hanem az, hogy gyakorlati tudásunkat mélyebb elméleti ismeretekkel ötvözve hozzájáruljon biztonságunkhoz.

A fülcsukás végrehajtásánál az ernyőnknek éppen azt a hátrányos tulajdonságát használjuk ki, hogy hordfelülete nem merev. Ez a tulajdonság turbulens viszonyok között rendszeresen meglepetéseket okoz csukódások formájában, viszont ez teszi lehetővé számunkra azt is, hogy a turbulenssé, vagy viharossá váló levegőből fülcsukás, frontstall vagy B-stall segítségével menekülhessünk.

A fülcsukás a legbarátságosabb süllyesztőmanőver. Az áramlás nem válik le a szárnyról, nincs nagy túlterhelés, ami a pilóta számára kellemetlen, sőt, kritikus lehetne. A többi süllyesztőmanőverhez képest a süllyedés mértéke fülcsukásban szerénynek mondható¹, míg a vízszintes sebesség nagyjából változatlan marad. Fülcsukással simán földet lehet érni. Egyszerűen kiszámítható, hogy a 3,5 m/s-os süllyedési érték melletti földetérés 62 cm-es magasságból történő leugrásnak felel meg, ami könnyedén tompítható, ha nem jár vele túl nagy vízszintes sebesség. Fülcsukással olyankor érdemes leszállni, amikor nagyon szűk helyre akarunk beszállni, vagy ha a végrárepülésünk egy váratlan termikelszakadás miatt meghosszabbodik. ²

Annak ellenére, hogy a pilóta számára semmi durvaságot nem jelent, a fülcsukás radikális beavatkozás a szárny aerodinamikájába: az ernyőre jellemző minden lényeges érték (felület, oldalviszony, siklószám, merülés, profilellenállás, állásszög, sőt, az ernyő alakja is) megváltozik.

Mérési értékek

Az alább kiszámított értékeket gyakorlati repülés során mért értékek támasztják alá. A mai ernyők³ többségének adatai nagyjából megegyeznek, de természetesen léteznek kivételek. A mért adatok meglepőek lehetnek: a fülcsukás során a vízszintes sebességünk kisebb, mint az alapsebességünk, annak ellenére, hogy sokkal gyorsabbnak érezzük a repülésünket.⁴
5 m/s-os merülést a méréseink során képtelenek voltunk elérni, pedig az ernyőtesztek általában ilyen értéket közölnek. Még kinyomott lábgyorsítóval is 4 m/s alatt maradt a merülősebesség, hacsak nem csuktuk le a fesztáv 2/3-át.

1. táblázat

A hordfelület megváltozása

A mai ernyők legtöbbjénél 3 fő tartózsinór van oldalanként, és zsinórcsoportonként. Ha a szélső ?A" zsinórokat lehúzzuk, a fesztáv kb. 33%-kal csökken. (lásd 1. ábra)

1. ábra

Egy 26,2 m2 vetületi felületű ernyő felülete kb. 21,3 m2-re csökken fülcsukás során. Míg tehát a fesztáv 1/3-ával lett kisebb, a felület csak 1/5-ével csökkent.

A 4,6-es vetületi oldalviszony (ami 5,5-es kiterített oldalviszonynak felel meg) fülcsukásnál 2,5-re, vagyis 45 %-kal csökken. A súlyerő természetesen nem változik. A 3 kg/m2-es felületi terhelés (kiterített felületre vonatkoztatva) 4,2 kg/m2-re nőtt.

Ha az állásszög nem változna, a sebességünk fülcsukáskor 11%-kal nőne. A mérési eredmények viszont azt mutatják, hogy a vízszintes sebesség nemhogy nő, de kb. 10%-kal csökken. Ez a sebességcsökkenés az állásszög nagy mértékű megnövekedésével magyarázható. Az állásszög növekedés azért is nyilvánvaló, mert a siklásunk sokkal rosszabbá válik. (lásd 2. ábra)

2. ábra
Állásszög növekedés (a profil húrja és a megfúvás iránya között)

Pusztán geometriailag ez úgy nézne ki, mintha az állásszögünk több mint 10 fokkal megnőtt volna, ami brutális érték, ha belegondolunk, hogy egy hagyományos ernyő profiljának állásszög-tartománya a trimmeletlen állapot, és a teljesen lehúzott hátsó trimm között kb. 11 fok, és a letrimmelt ernyő állásszöge 4 fok körül van. 14 fokos állásszögnél már leválik az áramlás. Hogy mégsem ez történik, azt tapasztalatból tudjuk. Segítségünkre van ugyanis az ?indukált állásszög" jelensége.

Az indukált állásszög

A 3. ábra egy siklóernyő számítógép által megrajzolt állásszög diagramját ábrázolja.

3.ábra
Egy siklóernyő profil (NACA 2415) felhajtóerő diagramja az állásszög függvényében

-2 fokos állásszögnél egyáltalán nem termelődik felhajtóerő. 9 fokos állásszöghöz tartozik a legnagyobb felhajtóerő. Ha az állásszöget tovább növeljük, leszakad az áramlás. A nulla és a maximális felhajtóerő közötti 11 fokos állásszög tartomány viszont csak egy elméleti érték, ami végtelen hosszú szárnyra vonatkozik, olyan szárnyra, amelynek nincs szárnyvégi örvénylése. A gyakorlatban ilyen nem létezik. A levegő eltérítődik, mielőtt eléri a szárnyat.

A 4. ábra egy olyan ernyőt ábrázol, aminek a profilját látszólag 12 fokos áramlás éri. Az áramlásnak ennél a szögnél kellene leválnia. Valójában az áramlás csak 7 fokban éri az ernyőt. Az áramlás 5 fokkal már azelőtt eltérítődött, mielőtt elérte a szárnyat. A látszólagos és a tényleges állásszög közötti különbséget az aerodinamikában indukált állásszögnek nevezzük.

4. ábra
látszólagos állásszög = indukált állásszög + ható állásszög

Az indukált állásszög nagysága két dologtól függ: az oldalviszonytól, és a felhajtóerő tényezőtől. Az 5. ábra és a 2. táblázat ábrázolják az állásszög, és a felhajtóerő összefüggéseit különböző oldalviszony esetén.

5. ábra
Minél kisebb az oldalviszony, annál nagyobb a nulla, és a maximális felhajtóerő közötti tartomány.
Ez azt jelenti, hogy a kupola kevésbé érzékenyen reagál az állásszög változásaira.

2. táblázat

Minél kisebb az oldalviszony, annál nagyobb az indukált állásszög. Míg 10-es oldalviszonynál az áramlás 14,4 fokos állásszögnél válik le, 2,5-es oldalviszony mellett adott profil esetén csak 21,5 fokos állásszögnél válna le az áramlás. Minél kisebb tehát az oldalviszony, annál kevésbé érzékenyen reagál az ernyő az állásszög változására.

Ha az indukált állásszög nem létezne, még a fülcsukás is horror manővernek számítana a nagy átesés- és zsákrepülés veszély miatt.

Ez a jelenség teszi lehetővé, hogy szinte minden profil esetében rövid időre - egy-két másodpercre - az ernyőnket az áteséshez tartozó állásszögnél néhány fokkal még nagyobb állásszögűre fékezzük, anélkül, hogy azonnal leválna az áramlás. Ez alatt a rövid idő alatt a felhajtóerő olyan csúcsértékeket ér el, amit szélcsatornában, stacionárius áramlás mellett nem lehet elérni.

Különösen ügyeljünk a lecsökkenő vízszintes
sebességre erős szeles lejtőzéskor

A légellenállás

Kis oldalviszonyú ernyőknél a légellenállás a szárnyvégi örvénylés miatt drasztikusan megnő. A számítások viszont azt mutatják, hogy a siklószám kívánt ?leromlása" nem csak a megnövekedett ellenállásra vezethető vissza. A becsukott fülek az összellenállásnak kb. 1/3-át, vagy még nagyobb hányadát jelentik.

A segédmotoros vitorlázó-repülők jól tudják, hogy a propeller sokkal nagyobb légellenállást okoz, amikor lassan forog, mint amikor le van állítva. Hasonló okból a becsukott fülek a flatterolásuk miatt különösen nagy légellenállást okoznak.

Gyorsítsunk!

Az az érzésünk, hogy becsukott fülekkel gyorsabban repülünk, pusztán szubjektív érzés, és abból adódik, hogy fülcsukva - lábgyorsítózás nélkül - gyorsabban közelítünk a talajhoz, amiből arra következtetünk, hogy a vízszintes sebességünk is nagyobb. Valójában a levegőhöz képest lassabbak vagyunk, és nagyobb az állásszögünk.

Annak ellenére, hogy a nyitott kupolarész állásszöge látszólag túlságosan nagy, az áramlás - az indukált állásszögnek köszönhetően - nem válik le. Mindazonáltal meg kell fogadnunk a tapasztalt pilóták tanácsait, és használnunk kell a lábgyorsítót, amikor fülcsukással akarunk süllyeszteni. Ezzel megelőzhetjük a zsákesést, vagy az átesést.

Az ilyen kis mértékű fülcsukás nem ér semmit. Húzzuk le rendesen a
szárnyvégeket, és gyorsítsunk, így érhetjük el a kívánt süllyedési értéket.

A fülcsukás aerodinamikai jellemzői összefoglalva

A fülcsukás csökkenti a kupola felületét, és

• növeli a felületi terhelést,

• csökkenti a fesztávot, és ezzel az oldalviszonyt,

• a kisebb oldalviszony miatt növeli az indukált ellenállást, és

• ezáltal csökkenti a siklószámot,

• növeli az állásszöget,

• és ezért a zsákrepülés határán repül az ernyőnk, ha nem gyorsítunk.

   

1 és finoman szabályozható (a lektor megjegyzése)

2 A fülcsukás gyakorlati tudnivalóiról lásd: ?A három legfontosabb süllyesztőmanőver? című Gleitschirm fordítást. (a fordító megjegyzése)

3 A cikk 1998-ban íródott (a fordító megjegyzése)

4 Léteznek ennek ellentmondó mérési értékek. Lásd: ?Bíró Ernő - Siklóernyő manőverek, instabilitások, repüléstechnikai hibák? című írásában található speedogramot. (Madártoll 1998. márciusi száma) (a fordító megjegyzése)