Kategorija: Novice
Sre09Dec2009

Različni načini zaviranja letal

Informacije
Borut Podgoršek
obracalnik_potiska_img_6113.jpgS pojavom reakcijskih motorjev so se  v letalstvu odprle nove meje. Hitrostni, višinski in drugi rekordi so postajali vedno višji in večji. Hkrati s temi rekordi so se večale tudi zunanje dimenzije letal in predvsem njihova masa. Reakcijski motorji so omogočali večje maksimalne vzletne mase letal in tudi višje hitrosti letenja. To je posledično pomenilo tudi višje pristajalne hitrosti letal. Letala različnih kategorij imajo seveda različne pristajalne hitrosti, skupno pa jim je to, da se morajo kar najhitreje in najvarneje ustaviti na pristajalni stezi. Prva letala so bila dokaj počasna in lahka, zato tudi njihovo ustavljanje na pristajalni stezi ni bilo težavno. Zadoščale so zavore, ki so jih imela letala vgrajena v sklopu pristajalnega podvozja. Pozneje so letalom dodali tudi zračne zavore, kar je pristajalno pot še dodatno skrajšalo.

Zavorni sistem

Gibalna količina, ki je produkt mase in hitrosti, je pri današnjih letalih (potniških, vojaških, transportnih …) prevelika, da bi ji lahko nasprotoval le zavorni sistem na pristajalnem podvozju (slika 2.1). Zato so se pojavile potrebe po dodatnem sistemu ali sklopu sistemov v letalih, ki bi varno in učinkovito nasprotovala tej gibalni količini. Razvili so različne metode, ki jih danes uporabljajo vsa sodobna letala. Glede na kategorijo in namembnost letala konstrukterji izberejo najbolj učinkovit zaviralni sistem.

polozaj_zavornega_bobna_na_pristajalnem_podvozju_letala.jpg
zavorni_boben.jpg











Slika 2.1: Položaj zavornega bobna na pristajalnem podvozju letala (levo) in zavorni boben (desno)

Zračne zavore
Zračne zavore so poleg zavornega sistema na pristajalnem podvozju najbolj pogosto uporabljen dodatni sistem za zaviranje letal (od jadralnih do potniških). Običajno so vgrajene na zadnjem delu krila (slika 2.2) in se ob pristanku razpnejo navzgor in/ali navzdol, odvisno od konstrukcijske rešitve. S tem se upor letala močno poveča, njegova hitrost pa posledično zmanjša. Pri manjših potniških letalih je zračna zavora lahko vgrajena tudi v rep letala in se ob pristanku letala razpre. Zračne zavore so zelo učinkovite, njihova zanesljivost pa je zelo velika.

polozaj_zracnih_zavor_na_krilu.jpg
zracna_zavora.jpg











Slika 2.2: Položaj zračnih zavor na krilu letala (levo) in zračna zavora (desno)

Zaviralno padalo
Najbolj množično ga uporabljajo vojaška letala. Zaviralno padalo je praviloma shranjeno v zadnjem delu repa in se lahko ob pristanku s posredovanjem pilota ali brez njega sproži (slika 2.3). Padalo se razpne in letalu se hitrost zmanjša. Pri določeni minimalni hitrosti se potem padalo sprosti z letala. Padalo se pozneje pobere, zloži in spet uporabi. Ta sistem pomožnega zaustavljanja je zelo varen in učinkovit in ne predstavlja velikega stroška. Zaviralno padalo pri ustavljanju uporabljajo tudi Nasini space shuttli.

zaviralno_padalo.jpg
Slika 2.3: Zaviralno padalo v razprtem položaju tik po pristanku letala

Zaviralna kljuka
Zelo grob način zaustavljanja letal predstavlja zaviralna kljuka. Uporablja se predvsem v primerih, ko letala pristajajo na prostoru z zelo omejeno dolžino pristajalne steze. V večini primerov je to na letalonosilkah. Dolžina pristajalne steze je v teh primerih izjemno kratka, pristajalna hitrost letala pa ostane nespremenjena v primerjavi s pristajanjem na konvencionalnem letališču, kjer je dolžina steze neprimerno daljša. V tem primeru letalo ob pristanku izpod zadnjega dela trupa ispusti posebno zaviralno kljuko, ki na pristajalni ploščadi zapne za jeklenico (slika 2.4). Več jeklenic je običajno razpetih pravokotno na smer pristajanja in so med seboj oddaljene po več metrov. Tako lahko pilot ob pristanu z zaviralno kljuko ujame katero koli od njih. Letalo se ustavi hitro in sunkovito.

zaviralna_kljuka.jpg
Slika 2.4: Zaviralna kljuka v dvignjenem in spuščenem položaju

Letalski vijak
Letala, pri katerih vlečno oziroma potisno silo ustvarjajo letalski vijaki, lahko kot dodatni sistem za zaustavljanje uporabljajo spremenljiv korak vijaka. Princip delovanja je povezan z vpadnim kotom propelerja glede na smer dotekajočega zraka (slika 2.5). Pri določenem vpadnem kotu propeler proizvaja zaviralno silo, ki ustavi letalo. Ta sila je lahko tudi tako velika, da lahko letalo po zemlji vozi vzvratno.

spremenljiv_korak_propelerja.jpg
Slika 2.5: Spremenljiv korak propelerja omogoča učinkovito zaustavljanje letala

Obračalnik potiska
Obračalnik potiska je sistem, ki pomaga letalu zavirati po pristanku. Običajno je obračalnik potiska vgrajen na turboreakcijske in turboventilatorske motorje potniških, tovornih, transportnih letal ter letal splošne aviacije. Obračalnik potiska ni nepogrešljiv sistem na teh letalih, je pa v veliko pomoč pri varnem in hitrem zaviranju letal po pristanku in zato skoraj nepogrešljiv.

Sistem, ki je vgrajen na turboreakcijske in turboventilatorske motorje, omogoča predvsem potniškim in tovornim letalom precej krajše pristajalne poti. Del zraka, ki teče skozi motor (vroči ali hladni del), preusmerimo s posebnimi usmerjevalnimi šobami. Smer toka zraka se pri tem spremeni za več kot 90° v primerjavi z pritekajočim zrakom in tako dosežemo zaviralni učinek (slika 2.6).

Obračalniki potiska (v nadaljevanju OP) so konstruirani tako, da preusmerijo hladni ali vroči zrak iz motorja v nasprotno smer gibanja letala. Obračalnik potiska ne sme vplivati na delovanje motorja niti takrat, ko je aktiviran. Deli sistema obračalnika potiska, ki prihajajo v stik z vročim delovnim zrakom, morajo biti izdelani iz gradiv, ki prenašajo visoke temperature. Hkrati morajo biti lahki, zanesljivi in učinkoviti. Poleg vsega naštetega morajo zadostiti tudi aerodinamičnim zahtevam. To pomeni, da morajo biti aerodinamično pravilno oblikovani in ko niso v uporabi (zloženi), ne smejo dodatno povečevati prečnega preseka motorja, ki bi posledično pomenil večji upor letala. V fazi delovanja morajo lopute obračalnika potiska preusmeriti vsaj 40 % maksimalne potisne sile, ki jo motor lahko razvije. Danes sta najbolj uporabljena obračalnika potiska na turboreakcijskih in turboventilatorskih motorjih školjkasti (clam shell reversers) in kaskadni (cascade reversers) obračalnik.

kombiniran_obracalnik_potiska.jpg
Slika 2.6: Kombiniran obračalnik potiska v položaju, ko deluje

Pri kombiniranem (kaskadni in školjčni) OP (slika 2.6) se del obtočnega (hladnega) zraka prek loput preusmeri skozi kaskade v okolico. Prav tako se del (vročega) zraka, ki teče skozi motor, preusmeri ob njegovem izstopu iz izpušne šobe motorja. V tem primeru se dve loputi v obliki školjke, ki sicer lahko tvorita del izpušne šobe, premakneta v tok iztekajoših izpušnih plinov in ga preusmerita za več kot 90°. Na ta način dobimo zaviralni učinek.

Različni načini zaviranja v kombinaciji z zavornim sistemom omogočajo letalu v različnih vremenskih razmerah (mokra, zasnežena ali poledenela pristajalna steza) varno ustavljanje. Na sliki 2.7 je razvidno, da se (pri pogojih standardne atmosfere) dolžina pristajalne poti z uporabo obračalnika potiska močno skrajša. Krivulja a predstavlja dolžino pristajalne poti brez uporabe obračalnika potiska in sorazmerno zmanjševanje hitrosti letala s prevoženo razdaljo. Krivulja b prav tako predstavlja dolžino pristajalne poti, tokrat v kombinaciji zavor in obračalnika potiska. Kot je razvidno s slike 2.7, se dolžina pristajalne poti zmanjša, prav tako pa občutno hitreje pade tudi hitrost letala po pristanku. Znan je primer letalske nesreče, ko računalnik ni prepoznal WOW stanja (eden od pogojev, da se obračalnik potiska vključi) in zato ni vključil obračalnika potiska. Letalo se zaradi tega ni pravočasno ustavilo in je treščilo v zgradbo na koncu pristajalne steze.

pristajalna_pot.jpg
Slika 2.7: Primerjava dolžine pristajalne poti letala z uporabo zavor (daljša pot) in v kombinaciji zavor in obračalnika potiska (krajša pot)

Iz opisanih primerov je povsem razvidno, da vsi zaviralni sistemi niso uporabni za vse kategorije letal, lahko pa se uporabljajo v različnih kombinacijah.

Avtor: Borut Podgoršek