Když jsme s Bohouškem Hořeních sestavovali zhruba před 40 lety knížku „Letecké modelářství a aerodynamika“, bylo slovní spojení uvedené jako název tady toho příspěvku málo pravděpodobné, i když ne zcela nemožné ani v té době.  V této době totiž již pan Verner provozoval svého „Broučka“, což byl podstatě větší motorový model. Viděl jsem ho a s jeho tvůrcem ve VLZÚ v Praze i mluvil.

Dnes je situace v občanském letectví naštěstí již  zcela odlišná. Přesto nebo právě proto toto slohové domácí cvičení sestavuji.

 

Je pravděpodobné, že článek na podobné téma bude zveřejně časem i v modelářském časopise RC Revue.

Aby však naši příznivci, které by mohla tato informace minout nepřišli zkrátka, připojuji několik souvětí a obrázků  s podobnou náplní nápadů a snad i hlubších myšlenek.

Snad stojí za připomenutí tři příklady kluzáků z poválečných iniciativ u nás.

 

 

 

Co jsou ULL ledaskdo ví, ale možná nebude ke škodě, když to rámcově připomenu, když si budeme tohoto odvětví aviatiky  v tomto příspěvku trochu všímat a to hlavně  kluzáků.

Ultra lehké letouny-ULL jsou sportovní létající zařízení. Pravidla a předpisy pro jejich stavbu a provozování jsou dána příslušnými dokumenty Letecké amatérské asociace s sídlem v Praze.

Jednomístná ULL nemají mít větší letovou hmotnost než 300 kg a u letounů dvoumístných je to maximum 450 kg. Při tom jejich minimální ještě bezpečná rychlost letu za bezvětří nemá přesáhnout 65 km/h vůči zemskému povrchu, nad nímž se snaží udržet v atmosféře Země a dokonce proniknout co nejdále.

Jednou ze skupin ULL jsou i  ultralehké kluzáky, které nemají mít větší hmotnost za letu než 220 kg.

Jinou podskupinou ULL jsou tak zvané mikrokluzáky (microlift gliders) u nichž je limitováno zatížení jejich nosných ploch hodnotou 18 kg/m². Což je o něco málo více než 180 N/m². Pro letecké modeláře je to v jejich jazyce 183,5 g/dm².

Mnohé modely letadel mají zatížení svých nosných ploch podstatně vyšší než například 100 N/dm².  Jedná se zejména o tak zvané makety jejchž předlohami jsou skutečné letouny. Mohou to být však i kluzáky-modely  létající vysokými rychlosti, jež při dynamickém plachtění na svazích  již  přesáhly hodnoty  650 km/h.

Jak blízko tedy již mají letečtí modeláři, jež jsou podhoubím všeho letectví k tomu, aby začali zhotovovat skutečné létající stroje do nichž by usedli a létali.

Mají k tomu již velmi blízko a o tom podávají důkazy svými obřími modely, jak patrno třeba z prvního obrázku. A na to chci v tomto povídání upozornit.

Zkusím porovnat některé okolnosti, které letecké modelářství zatím odlišují od těch nadšenců co se pustí do stavby vlastního létajícího skutečného stroje. Mnozí z nich jsou nebo byli leteckými modeláři, což si myslím, že je jejich výhoda.

V čem asi může být rozdíl mezi gigantickým dálkově ovládaným modelem letadla a skutečným ULL?

Ve výpočtech a konstrukci je rozdíl patrný. Stejně tak i v potřebných znalostech  aviatiku provázejících okolnostech, to jest o aerodynamice a mechanice letu.

V používaných materiálech  a technologiích již ne tolik.

Ve vlastní stavbě, pokud odhlédneme od  velikostí potřebných výrobních ploch už zase ne tolik.

Ve financích je zřejmě rozdíl výrazně vyšší i když mnohé modely letadel vyžadují investiční náklady v řádu statisíců korun.

V procesu schvalování k provozu je rozdíl zatím hodně velký.

Takže proč by měli letečtí modeláři opouštět prostředí obřích modelů letadel a stavět letadla skutečná, byť i jen třeba ULL?!?!

Na to není zcela jistě jednoduchá odpověď.

Přesto se pokusím přiblížit několika příklady  to, že stavba ULL není zase tak nepřekonatelná a úžasné poznatky,dojmy a někdy i nečekaná dobrodružství tak nabytá v létání ve vlastním amatérsky postaveném letounu, jsou s jinými životními zážitky nesrovnatelná.

Nyní uvedu několik zajímavých informací, které snad budou i pro těch málo našich čtenářů pokládajících Akademie letectví za příliš „rozvlááááčnou“, kde se stejně podle jejich mínění dozvědí jen tolik co již znají odjinud.

Začnu například tím, že jsou k dispozici údaje o tom jak hmotná by mohla být konstrukce křídla kompletně potaženého 3 mm topolovou překližkou. Tato hodnota je  podle skutečnosti například pro ULL s rozpětím 12 m a motorem o výkonu cca 25 KW kolem 57 kg. Jestliže je plocha křídla cca 9 m², má jednotková plocha takového křídla hodnotu cca 6,5 kg/m².Takovéto křídlo opatřené přiměřeně tlustým profilem, třeba 18% ním, má pak při pevnostní zkoušce průhyb na koncích menší než 13 cm. 

Když by drak takového ULL kluzáku měl křídlo zhotovené z přiměřeně velké torzní skříně, hlavního kompozitového nosníku, žeber a například plátěného potahu, pak by se jednotková hmotnost jeho draku mohla nacházet v rozmezí 4 až 4,5 kg/m².

A jak je to zase na druhé straně u modelů letadel?

Na příklad takto:

-polystyrenové jádro s balzovým potahem 1 mm tlustým……………. 8 g/dm²

-polystyrenové jádro s dýhovým potahem 0,5 mm tlustým……..10 -19 g/dm²

-polystyrenové jádro s kompozit. potahem 0,6 mm tlustým…………22 g/dm²

-žebra, nosníky a papírový lakovaný potah…………………………….4 – 6 g/dm².

Zkusme nyní posoudit předběžně následující úvahu související s mikro kluzákem:  maximální hmotnost                                    220 kg                                        maximální zatížení nosné plochy                  18 kg/m²

pak je velikost nosné plochy                         12,2 m².

Jestliže bude křídlo mít plochu 10 m², pak by mohlo mít hmotnost 42 kg. K tomu přibude pilot s svými 80 kg, trup 60 kg a ostatní hmotnost 10 kg. Výsledek je pak 192 kg a to je mimo limit ULL mikro kluzáků, protože zatížení nosné plochy je 19,2 kg/m².

Když zvolíme nosnou plochu větší, dejme tomu 11 m² a tlustšího pilota s tělesnou hmotností 85 kg pak se změní celková hmotnost kluzáku na  197 kg a zatížení nosné plochy klesne na 17,9 kg/m². A už jsme v povoleném limitu.

Pokud budeme posuzovat ustálený klouzavý let tak, za těchto okolností budeme potřebovat generovat součinitel vztlaku o něco menší než 1. A to zase není nijak obtížné.Takových možností je hodně.

A jak by to tedy mohlo konkrétně vypadat?

Zvolíme mikro kluzák o rozpětí 11,5 m s nosnou plochou 11 m² a letovou hmotností 197 kg. Počítá se v tom se 85 kg pilotem.

Nosná plocha bez vzpěr a klapek, pouze s křidélky a aerodynamickými brzdami je vybavena profilem o tloušťce téměř 18% a s prohnutím 4,6%. Dosažitelný maximální součinitel vztlaku 1,5 umožňuje bezpečný provoz ještě při minimální rychlosti kolem 50 km/h. Maximální rychlost by nemusela přesahovat 190 km/h. 

Při předpokládaném součiniteli škodlivého odporu do 0,008 by mělo být dosahováno klouzavosti 23 při rychlosti 85 km/h a minimálního klesání 0,8 m/sec při 61 km/h.

Porovnejte tyto očekávané výkony se Šohajem a Krajánkem,  když ponecháme  Honzu vlídně bokem.

A pak je tu možná i jiná varianta, když k tomuto stroji přidáme motor 15KW, vrtuli o průměru 1,05 m, startér, baterii, podvozek a nádrže s 10 l paliva pro půlhodinový let. Výsledná hmotnost tohoto ULL, už to není mikro kluzák, by nemusela překročit 260 kg. Pořizovací náklady by však vzrostly o cca 160000 Kč.

Při předpokládaném nárůstu součinitele škodlivého odporu a uvažovaném ovlivnění obtékání trupu a ocasních ploch vrtulovým proudem může být minimální rychlost letu kolem 58 km/h. Maximální klouzavost pak asi 20 a minimální klesání cca 1 m/sec. Uvažovaný motor by měl zajistit stoupání rychlostí 3 m/sec při cca 130 km/h nebo maximální rychlost vodorovného letu za bezvětří 160 km/h. Účinnost vrtule by měla být 80 %.

Náčrt profilu nosné plochy a přibližný tvar vrtule jsou v následujícím obrázku.

 

Snad bude lepší uvést několik obrázků o tom jak je možné celkem úspěšně koncipovat mikro kluzáky a také jejich nadřazené kategorie v ULL.

 

 

 

 

 

 

Snažil jsem v tomto příspěvku napovědět, že není nepřekonatelné postavit svůj vlastní ULL, pokud k tomu jsou dostatečné finanční prostředky a potřebné permanentní odhodlání. Je to vstup do vyšší třídy aviatiky a tomu se málo vyrovná.

Poletování s nimi, se skutečnými letadly,  je dokonce poněkud jednodušší ve srovnání s tím jaké nesnáze musí překonávat letecký modelář snažící se přimět svůj výtvor ze zemského povrchu prohánět se atmosférou Země podle svých představ a možností, nejen intelektuálních.

 

28. 2. 2018 © Jaroslav Lněnička

 

P.S.

Ještě by stálo za to dodat, že je po oboustranné dohodě je možné využít negativní formu pro stavbu trupu mikro kluzáku či ULL a nemalé množství přípravků pro stavbu křídla a to pro rozpětí od 10 do 13 m. To by mohlo zkrátit dobu stavbu i vynaložené náklady významně.

P.S.II

A ještě dodám, že potřebný výkon motoru pro start dlouhý 100 m na měkké vlhké trávě by byl 16 KW a pro 150 m délku  13 KW. 

1.3.2018

J. Lněnička