Az alábbiakban a légi közlekedésben, főleg a polgári légiforgalomban használt, a repülésről szóló szócikkekben gyakrabban előforduló alapfogalmak rövid ismertetései olvashatók. Egyes fogalmakról önálló szócikk is létezik.
Alapvető mértékegységek a repülésben
A vízszintes távolságot mérföldben (mile(s), ejtsd: májl(z)), ebben az esetben a tengeri mérföld (nautical mile, nm) mérik. A magasságot lábban (feet, ft, ejtsd: fít) adják meg, ahol 1 ft = 0,3048 m. A repülési magasságot bizonyos esetekben repülési szintben (flight level, FL) adják meg, 1 FL = 100 ft, de a nulla szint a légnyomás és a repülési helyzet szerint változik. A vízszintes irányt fokban mérik. Az időt órában, percben és másodpercben adják meg, de sok esetben nem az adott helyi időzóna szerinti értéket, hanem a greenwichi időt, pontosabban az egyezményes koordinált világidőt (UTC) használják.
A felhajtóerő keletkezése
A merev szárnyú repülőgépeknél a gépet a levegőben tartó aerodinamikai felhajtóerőt a szárny hozza létre. Ennek kulcsa a szárnyszelvények jellegzetes alakja. A felhajtóerő keletkezésének lényege az, hogy a szárny felületének felső íve hosszabb, mint az alsó, emiatt a felső ív felett gyorsabban áramlik a levegő. Bernoulli törvénye értelmében a nyomása kisebb, mint a szárny alatt, ezért a szárnyat lentről felfelé tolja az így keletkezett erő. Mindeközben a szárnynak viszonylag kicsi a légellenállása, köszönhetően a csepp alakú profilnak.
A légáramlás és a felhajtóerő kapcsolata
A szárny körüli légáramlást a gyakorlatban úgy hozzuk létre, hogy a repülőgépet mozgatjuk előre a levegőben, hajtóművek segítségével legyőzve a légellenállást. A nagyobb áramlási sebesség nagyobb felhajtóerőt hoz létre. A felhajtóerővel kapcsolatban egy nagyon fontos feltételt kell kiemelnünk: közvetlenül a szárny felső íve fölött a levegőnek örvénymentesen, laminárisan kell áramlania. Ha az áramlás leválik, vagyis turbulenssé (örvénylővé, kavargóvá) válik, akkor a felhajtóerő nagysága a töredékére esik, a légellenállás pedig ugrásszerűen megnő. Ilyen történik, ha a levegőnek a szárnyhoz viszonyított sebessége egy küszöbérték alá csökken, ha a szárnyállásszöge túl nagy, vagy ha a szárnyprofil ideális alakját rárakódott jég változtatja meg.
Szárnygeometria és vezérlés
A szárnyszelvények többsége olyan, hogy az állásszögük növelésével nő a felhajtóerő is, és kisebb mértékben a légellenállás is. A szárny megfúvási irányának azt az irányt nevezik, amerről a menetszél a szárnnyal találkozik. A menetszél vízszintes, de ereszkedéskor vagy emelkedéskor attól eltér, és a gép orrmeredeksége is változik. Az alaphelyzetben levő szárnyat a szél a névleges belépőélénél érinti először, és a kilépőélnél hagyja el. A szárny húrja (chord line) a két pontot összekötő egyenes. Amikor a szárny állása meredekebbé válik, a valódi belépőéle lejjebb csúszik, és megváltozik a felhajtóerő nagysága és eloszlása is. Belépőélnek nevezik általánosságban a szárny első, domború részét is. A mindenkori felhajtóerő és a légellenállás irányvektorainak metszéspontja a szárnyprofil aktuális nyomásközpontja. A megfúvási irány és a húr közötti mindenkori szög a szárny állásszöge.
A szárny mereven rögzítve van a törzshöz, így a szárny állásszögét úgy változtatják meg, hogy a törzs hossztengelyét enyhén előre vagy hátra billentik, ezt a pilóta a magassági kormánnyal szokta szükség szerint irányítani. A szárny húrja és a törzs hossztengelye nem párhuzamos, a húr általában néhány fokkal a hossztengely fölé mutat. A gép hossztengelyének a vízszintessel bezárt szöge az orrmeredekség. A húr állásszöge nem csak a törzs billentésével változhat: a féklapok leengedésével a kilépőél alacsonyabbra kerül, a húr hátrabillen, így az állásszög megnő, de eközben az orrmeredekség nem változik.
A repülőgép kormányrendszere
Magán a gép súlyát hordozó fő szárnyon kívül a törzshöz még kétféle szárnyfelület szokott tartozni, a farokrésznél: a két vízszintes irányú stabilizátor és a függőleges irányú vezérsík. A gép haladási irányát a géptest valamilyen elfordításával változtatják meg. A csűrőlapok (ailerons) a szárny kilépőélein vannak, egymással ellentétesen mozdulnak el, és a hossztengely körüli, orsózó elfordulást indítanak. A magassági kormánylapok (elevators) a stabilizátor kilépőélein vannak, és a vízszintes kereszttengely körüli bólintó vagy emelkedő elfordulást hozzák létre. Az oldalkormánylap (rudder) a vezérsík kilépőélén van, és a függőleges kereszttengely körüli elfordulást hozza létre.
Minden ilyen erő a kormánylap kitérítésének mértékével arányos, és egymással kombinálva használják. A kormánylapok tartós, kis mértékű kitérítésének az az eredménye, hogy a gép egy, a semleges helyzettől eltérő helyzetben marad, így például a magassági kormány enyhe nyomása a gép orrát tartja lejjebb. A kitérített állású kormánylapot a levegő megpróbálja visszatolni, ez az erő a kitérítés mértékével és a sebességgel is arányos. A pilóta által a kormányra kifejtendő erő csökkentésére szolgáló egyik legrégebbi módszer a trimmlapok használata. A kormánylap kilépő élén egy kisebb felületű lap van, amely a kormánylappal ellentétes irányban tér ki, olyan erőt létrehozva, amely a kormánylapot a kitérített helyzetben próbálja megtartani. Ha valamelyik kormánylapot tartósan kitérített állapotban kell tartani, akkor a pilóta karja a csökkentett erő ellenére is elfárad, és nem is tud a térképpel, navigációval, mással foglalkozni. Ezért a trimmlapokat állíthatóvá tették, és ennek köszönhetően a kormányerő teljesen kiegyensúlyozható. Az előbbiekkel látszólag ellentétben ennek jótékony hatása van, így ugyanis a kormánylap erőmentes állapota egy kitérített helyzet lesz. Ha tehát a kormányt valamilyen hatás ellensúlyozásra kissé kitérítve kell tartani, akkor elég a trimmlap helyzetén állítani, a kormánylap ezzel automatikusan elmozdul, és megtartja új, erőmentes helyzetét. Ily módon a gép lassú kormányozása, még inkább egy stabil repülési helyzet felvétele érhető el. Ha a gép megfelelően "ki van trimmelve", akkor a kormány használata nélkül is stabilan repül.
Ilyen helyzet másképp is előállítható, így például a Concorde-on a törzs közepén és a farokban levő üzemanyagtartályok között üzemanyag átszivattyúzásával tudták a gépet kissé orrnehézzé vagy faroknehézzé tenni, ami megváltoztatta a gép állásszögét. A csűrőtrimmre, és ezáltal a csűrőlap kitérítve tartására olyankor kerülhet sor, ha a két szárny súlya vagy az azokon ébredő felhajtóerő valamiért aszimmetrikussá válik, például féloldalas jegesedés, eltérően fogyasztott üzemanyag vagy féloldalas szél miatt.
Kiegészítő szárnymechanizmusok
A szárnyon többféle kiegészítő elem van elhelyezve, amelyek mozgatása a pilóták feladata a szükséges helyzetekben. Orrsegédszárny (5,6) - a belépőél elé nyíló elem, amely biztosabbá teszi a szárny felett a lamináris áramlást, kisebb sebességnél is. Egyes géptípusokon a kritikusközeli sebességnél automatikusan kinyílik (Krüger-lap). Sok típusnál fűthető, vagy a gumis borítása légbefúvással deformálható.
Kétféle funkciójú féklap van: az egyik valóban a fékezést szolgálja, kinyitva a levegő beleütközik és lassítja a gépet. Féklap (flap) néven inkább más, lefelé nyíló vagy hátracsúszó szárnymechanizációs elemekről beszélünk. Ezeknek nem fő feladatuk a gép fékezése, hanem a szárny feletti áramlás meghosszabbítása a céljuk, ezzel megnövelve a szárnyon keletkező felhajtóerőt. Erre azért van szükség, mert a leszálláskor a gépek lassítanak, hogy a futópályára való érkezés minél finomabb legyen, és a fékút is rövidebb legyen. A szárny feletti áramlás lassulásával közelebb kerül az örvényesedés és az átesés lehetősége. Kinyitott féklappal a szárny alacsonyabb sebességnél is létrehozza a szükséges felhajtóerőt, vagyis a leszállási sebesség biztonságosan csökkenthető. Számos válfaja van, különféle előnyökkel, nagy gépeken legtöbbször az ívelőlap nevű típust használják. Ez lehet réselt is, ami azt jelenti, hogy az ívelőlap előtti hézagon át a szárny alól is levegő fúj át, az ívelőlapra simulva, ez a légáramlás laminaritását biztosítja kisebb sebességnél is.
Siklás és repülési helyzetek
Hajtómű nélkül a gép lelassul, a felhajtóerő csökken, a gép ereszkedni kezd. A pálya hajlásszöge az aktuális pályaegyenes vízszintessel bezárt szöge. Siklópályáról akkor beszélünk, ha a gép egyenletesen ereszkedik, a pálya a vízszintes alá mutat, a hajlásszöge negatív. Az elméleti siklószám azt mutatja, hogy a gép hajtómű használata nélkül, ideális esetben, teljes szélcsendben hány méter előrehaladás közben süllyed 1 métert. Ez az érték egy mértékegység nélküli arányszám. A 15-ös siklószám 15 méter alatt 1 méternyi süllyedést jelent. Másképp tekintve: egy 15 km-re levő futópálya ekkor csak úgy érhető el, ha a gép aktuális magassága (legalább) 1 km. Kisebb siklószöghöz nagyobb siklószám tartozik.
Leállt hajtóművel való siklás lehetséges távolságának kiszámításakor figyelembe kell venni azt is, hogy a gép a bedöntésekor, fordulás közben többet veszít a magasságából, mint egyenes repüléskor, továbbá a lassuló gépnek egyre nő a siklószöge. Rendes esetben a leszállás utolsó fázisa, a besiklás során a gép hajtóművei működnek, de alacsony teljesítményen. A siklószöget a felhajtóerő csökkenti (javítja), a légellenállás növeli (rontja). Ezért az elérhető legjobb siklószám függ a levegő sűrűségétől, ebből következően a magasságtól és a hőmérséklettől, továbbá a levegőhöz viszonyított sebességtől is. A siklószöget, siklószámot rontani és rövid időre javítani a szárnymechanizációs elemekkel lehet.
Stabil repülés és sebességszabályozás
Ha a gép elért egy egyenletes sebességet és stabilan repül, akkor a trimmekkel beállítható a kormánylapoknak az a helyzete, amely a gépet vízszintes, egyenes repülésben tartja. (Ez természetesen csak nyugodt, egyenletes szélre vagy szélcsendre érvényes.) Ilyenkor a kormányt nem is kell tartani, és ehhez nincs szükség robotpilótára sem. Ha csökkentjük a hajtómű teljesítményét, akkor a légellenállás kicsit lassítja a gépet, ami miatt csökken a szárnyra ható felhajtóerő, és a gép ereszkedni kezd, majd a gép hamarosan ismét felvesz egy stabil repülési helyzetet. A repülőgép aerodinamikai jellegzetességei miatt viszont az történik, hogy a gép sebessége visszaáll az előbbi értékre, csak továbbra is ereszkedik. Ugyanígy ha a hajtómű teljesítményét növeljük, a gép emelkedni kezd, de megtartja a sebességét. Bármilyen furcsa is, de a kiegyensúlyozott helyzetben repülő gépnek az emelkedését-ereszkedését a gázadással szabályozhatjuk, a sebességét pedig a magassági kormánnyal, pontosabban a finomabban állítható magassági trimmel. Ezért a magassági kormányt ilyenkor néha "sebességi kormánynak" is nevezik.
A nagyobb gépeken a fentieket már nem kézzel szabályozzák, hanem a robotpilótára (FCU) bízzák. A magassági trimm a gépek többségénél valahol a kapitány térdénél, a középső konzolon levő nagy kerékkel állítható, ma már nem kézzel, hanem például a kormányon levő kapcsolókkal mozgatott motorokkal. A gép oldalirányú stabilitását elsősorban a gép szárnyainak enyhén felfelé emelkedő elhelyezésével érik el, egy stabil tervezésű gép a dőlésből magától visszaáll egyenes helyzetbe. Műrepülésre tervezett gépeknél a szárnyakat vízszintesen helyezik el, semleges, jól kormányozható viselkedést létrehozva.
Átesés és dugóhúzó
Az átesés (stall) az a helyzet, amikor a szárny feletti légáramlás laminárisból turbulensre változik, emiatt ugrásszerűen lecsökken a felhajtóerő és megnő a légellenállás. Ilyenkor a gép hirtelen "leadja az orrát" és gyorsan süllyedni kezd; úgy viselkedik, "mintha átesnénk a magas kerítés túloldalára". Az átesés jellegzetes előidézője az, ha "elkopik a sebesség", tehát a túlerőltetett emelkedés, vagy leszállás közben a túlságosan levett gáz miatt a gép nagyon lelassul. Az átesésből a gép általában beavatkozás nélkül is kijut, amikor a sebessége ismét elegendővé válik. Ám balesethez vezethet, ha a hirtelen süllyedni kezdő gép alatt nincs ehhez elegendő magasság, de az átesés során a gép irányt is változtathat, a legrosszabb esetben pedig dugóhúzóba esik.
Minden szárnyprofilról és repülőgépről ismert, hogy milyen állásszögnél milyen sebesség az átesés küszöbsebessége, és amikor ehhez közeli sebességgel kell repülni, például leszálláskor, akkor féklap, ívelőlap, orrsegédszárny kinyitásával erősítik meg az áramlást, tolják lejjebb a sebességi küszöböt. Az áteséshez közeli helyzetre különféle eszközök hívják fel a pilóta figyelmét. A nagy gépeknél a kormányt egy szerkezet hevesen rángatni kezdi, ez a kormányrázó. Az azonnali átesés megelőzésére elsősorban előre kell tolni a kormányt, leengedni a gép orrát, amitől az felgyorsul, és a légáramlás normalizálódik.
A két szárnyon sosem teljesen egyforma a levegő áramlása. Ebből következik, hogy az átesés küszöbsebességét is rendszerint előbb éri el az egyik szárny, amely emiatt lebillen, elveszítve az őt emelő felhajtóerőt. Könnyen alakul ki ilyen helyzet olyankor, ha a gép kis sebességgel túlságosan szűkre vett fordulóba kezd. Nagy repülőgépek ritkán kerülhetnek dugóhúzóba, mert erre a gép "hajlama" is kevesebb, és a vezetésekor az utasok érdekében a szűk fordulókat is kerülni szokták.
Hajtóművek és üzemanyagrendszer
A feladata a gép előrehaladásához szükséges tolóerő biztosítása. Enélkül a légellenállás lelassítja a gépet. Felfelé irányuló légmozgás (pl. termik) révén egy terület fölött a hajtómű nélküli (vitorlázó) gép is tud emelkedni, ha a siklószáma elég nagy.
Az első repülőgép-hajtómű légcsavaros volt, ez ma is használatban van, mert az üzemanyag-fogyasztása rövidebb távokon és kisebb sebességeknél jobb, mint más hajtóműveké. Meghajthatja dugattyús motor, elektromos motor is, de ultrakönnyű gépeknél az izomerővel történő meghajtást is sikerült működőképessé tenni, kísérleti vagy sportcéllal. A robbanómotoros légcsavaros hajtómű egy nagy erejű válfaja a turbólégcsavar, amelyben gázturbina adja a meghajtást. A légcsavar tollának keresztmetszetét megnézve láthatjuk, hogy az is szárnyszelvény alakú.
A nagy utasszállító és a harci gépeken alkalmazott meghajtás a gázturbinás sugárhajtómű, régies nevén hőlégsugaras hajtómű. A hajtóerő egy részét a hajtűmű propellerszerű első lapátkoszorúja, másik részét közvetlenül az elégő üzemanyag által létrehozott, hátrafelé kilövellő forró levegő hozza létre. Mivel a hajtómű a levegőellátását saját maga végzi, a beindításához fel kell pörgetni, ezt ma egy segédhajtómű (APU) által befújt levegővel oldják meg. Főleg különlegesen nagy magasságban, ritka levegőben haladó, kísérleti vagy harci gépeknél használják a rakétahajtóművet.
Egy hajtómű leállása, ha nem okoz tüzet vagy a szárny roncsolódását, nem katasztrófahelyzet, a pilóták kiképzést kapnak az ilyenkor követendő eljárásra is. A sugárhajtóműves gépek után nagy magasságban látható kondenzcsík nem füst, hanem a hajtóműből kiáramló égéstermék szinte láthatatlan szemcséire kicsapódó (kondenzálódó) apró vízjég-cseppek, amelyeket a levegő áramlásai a magasban tartanak.
A repülőgépek az üzemanyag egy részét a törzsben levő tartályokban tárolják, de a nagyobb része a szárnyakba kerül. A tartályokból elektromos szivattyúk viszik az üzemanyagot a hajtóművekbe. Ezekkel a szivattyúkkal az egyik tartályból egy másikba is át lehet helyezni az üzemanyag egy részét, ha a súlyelosztás szempontjából az válik kedvezőbbé. Indulás előtt a pilóták számítják ki az úthoz szükséges üzemanyag mennyiségét.
Hogyan repülnek a repülőgépek?
tags: #babahordozo #polya #angolul