Painavalla koneella lentäminen

[Kari Kemppi 2]

Uskottavahan se sitten kai on. Ajattelin äkkiseltään, että potkuriakseli on samansuuntainen kuin koneen pituusakseli, eli että "potkurihyrrä" pyörii saman akselin ympäri kuin minkä akselin ympäri kiertymistä siivekkeillä ohjataan, eli ei pitäisi tulla hyrrävoimaa siihen suuntaan. Mutta sitä kauttako se tulee, että kun sivuperäsinpoikkeutus kääntää nokkaa sivulle, potkurin hyrrävoima joko nostaa ylös tai painaa alas nokkaa, jolloin...hmmm...kone päätyy näiden kahden akselin yhtäaikaisen kallistuksen johdosta myös pituusakselinsa suhteen kallelleen? Taitaa se niin mennä...vai niinkö se menee, vai vieläkö hahmotin jotenkin väärin?

 

Potkurista johtuva hyrrävoima on koneeseen nähden poikittain. Ei siis potkurinakselin suuntainen vaan potkurin muodostama taso (joka on kohtisuorassa potkurinakseliin nähden). Tämä lienee hämännyt sinua.

Wikipediassa on hyvä artikkeli hyrrästä ja sen sovelluksista: http://en.wikipedia.org/wiki/Gyroscope

Siinä on kuva, josta selviää mihin suuntaan hyrrävoima vaikuttaa kun hyrrän tasoa poikkeutetaan.

 

Riippumatta sitä mihin suuntaan konetta kallistetaan on hyrrävoima 90 asteen kulmassa poikkeutukseen nähden, eli kiertää konetta. Kun tehdään pystäriä, niin sivuperäsimellä kone kääntyy (yleensä) vasemmalle ja samalla hyrrävoima kiertää konetta myötäpäivään, jota voimaa kompensoidaan siivekkeellä. Humptyssä koneen liikesuunta vaihtuu 180 astetta joko vatsan tai selän kautta korkeusperäsimen vaikutuksessa. Tällöin hyrrävoima kääntää liikkeen suunnasta riippuen joko myötä- tai vastapäivään. Humptyssä käännös on yleensä sen verran hidas ettei hyrrävoimaa juurikaan huomaa. Ellei sitten yritä tehdä eräänlaista pystäriä korkeusperäsimellä. Silloin hyrrävoiman huomaa selvästi.

 

[Juha Pesu 15]

 

Wikipediassa on hyvä artikkeli hyrrästä ja sen sovelluksista: http://en.wikipedia.org/wiki/Gyroscope

Siinä on kuva, josta selviää mihin suuntaan hyrrävoima vaikuttaa kun hyrrän tasoa poikkeutetaan.

 

 

Kiitos selvennyksestä, vaikka vaikealta tuntuu silti hahmottaa tuota hommaa. Ei kai auta kuin mennä oksennuspussikaupan kautta taitolentokonevuokraamoon ja ottaa alle kone, jolla tuota pääsee käytännössä testailemaan.

 

Tuolta mainitsemaltasi Wiki-sivulta löytyy muuten aika simppeli kuva tilanteesta, eli tämä:

 

 

 

 

Siinä spin axis on koneen pituusakselin suuntainen potkurinakseli. Input axis on koneen pystyakseli, eli kun painetaan jalkaa, nokka kääntyy sivulle. Output axis on siipisalon suuntainen akseli, eli tämän perusteella tulee hyrrävoiman vaikutuksena pitch-momenttia, kun sivuperäsintä poljetaan. Siis jos nyt oikein hahmotan, niin standardisuuntaan pyörivällä potkurilla vasenta jalkaa painettaessa tulee pitch down -momentti (siis nokka alas -efekti, selvennyksenä maallikoille, ettei se nyt tässä tapauksessa tarkoita maapallon suhteen alaspäin, vaan karkeasti ilmaistuna pilotin persreiän avautumissuunta on tässä yhteydessä se alas, oli kone miten päin hyvänsä taivaalla). Ja jos nyt siis oikein hahmotan tuon jutun, niin näiden kahden akselin suuntaisen kiertymisen vaikutuksena kone päätyy vasemmassa pystärissä ikäänkuin nousukaartoasentoon, kun tulee pitch down samalla, kun nokka kääntyy sivuperäsinpoikkeutuksen seurauksena sivulle.

 

 

[ attachment removed / expired ]

 

Eli että hyrrävoimasta varsinaisesti ei tule mitään konetta pituusakselinsa ympäri kiertävää momenttia, mutta näiden kahden muun akselin suhteen käännyttäessä kone kääntyy tuommoiseen asentoon, noinko se menee?

 

Olis tää halvempaa ja helpompaa, jos ei tarttis sitä temppukonetta ja oksennuspussia hankkia. Menikö oikein vai väärin?

[Kari Kemppi 2]

Eli että hyrrävoimasta varsinaisesti ei tule mitään konetta pituusakselinsa ympäri kiertävää momenttia, mutta näiden kahden muun akselin suhteen käännyttäessä kone kääntyy tuommoiseen asentoon, noinko se menee?

 

Olis tää halvempaa ja helpompaa, jos ei tarttis sitä temppukonetta ja oksennuspussia hankkia. Menikö oikein vai väärin?

 

Jees. Olet oikeassa. Pystärissä pitää korjata korkeusperäsimellä ja humptyssä siivekkeellä (siis gyrovoimia, ohjaimia pitää toki liikutella muistakin voimista johtuen). Meni vanhakin vipuun.

Sitä kun vääntää ja opettelee liikettä niin ei paljon loppupelissä mieti mistä mikäkin voima syntyy vaan koittaa pitää koneen oikeassa asennossa.

Mutta teorian ymmärtäminen auttaa aina myös hahmottamaan mitä pitää tehdä.

 

Aresti-katalogi ei tunne hyrräliikkeitä eikä niitä siksi nähdäkään kilpataitolennossa. Sen sijaan näytöksissä sitäkin enemmän.

[Tero Haikara 0]

Kertoisitteko vielä tällaiselle tietämättömälle, miten tämä hyrräkeskustelu liittyy painavalla koneella lentämiseen?

[Matti Huoviala 84]

...miten tämä hyrräkeskustelu liittyy painavalla koneella lentämiseen?

 

Jos ei muuten niin "tieto lisää tuskaa" osiolla. Pyörivän potkurin erilaiset voimat ja esimerkiksi äkillisen tehonlisäyksen aiheuttamat ilmiöt voisivat olla kuitenkin ihan hyvääkin pohdittavaa lensi sitten kevyemmällä tai painavammalla koneella. Joissain alkavissa sakkaustiloissa tiedosta voisi olla hyötyä.

 

-M-

[Jari J Sivula 1]

Joissain alkavissa sakkaustiloissa tiedosta voisi olla hyötyä.

 

-M-

 

Joo. Aivan sama, minkä otsikon alla hyödyllinen tieto tulee, kiitos.

 

jari

[Seppo Kolehmainen 1 822]

Hyrrävoimat, potkurin aiheuttama ilmavirran kiertymä, sakkaus. Luulin itsekin kerran nuorena lennonopettajana olevani fiksu, kunnes huomasin etten ollutkaan. Oli nimittäin kohtuullisen kylmä päivä ja aiheena pikkucessnalla sakkauksia. Säästääkseni moottoria päätin, että sakkausharjoitukset tehdään osateholla, ei mitää suurta tehoa mutta sen verran etteivät sylinterit jäähdy liikaa eikä liian äkkiä. Ajatuksena ihan hieno.

 

Sakkaustilanteessa kone kaatui välittömästi kyljelleen, aivan kuten sen pitääkin tässä tilanteessa. En vain hoksannut asiaa ennen sakkausta että olisin voinut varoittaa oppilasta. Ei siinä mitenkään käynyt mutta saatiinpahan aihe jälkibriefaukseen. En ollut itsekään sakkaillut tehot päällä muuta kuin karrtosakkauksia ja silloin sitä osaa odottaakin että kone todennäköisesti kaatuu.

 

Seppo

 

Ps. Ei tämäkään suoranaisesti liity painavalla koneella lentämiseen, anteeksi vaan     

[Kari Talvio 0]

Ei olisi varmaan huono idea jakaa tämä omaksi topiciksi.

Silloin tämän löytäisi myöhemminkin helpommin. Aihe on mielenkiintoinen ja tietopuoltakin näkyy valuvan kivasti.

[Erno Berger 0]

Jos avataan hieman vielä noita pystärissä vaikuttavia voimia, niitä on kolme, jotka täytyy ottaa huomioon pystäriä tehdessä. (Voimien suunnat pätee jenkkimoottoreille)

 

Pystäriä ajettaessa ylöspäin vauhti hidastuu ja potkurista lähtevän pyörrevirran vaikutus peräsimeen kasvaa. Tätä täytyy kompensoida painamalla oikeaa jalkaa. Ja tämän voiman takia pystäri käännetään usein vasemmalle sillä pyörrevirta avustaa vasemmalle kääntymistä. Pystärin voi toki myös tehdä oikealle, mutta se ei käänny niin helposti.

 

Pystäriä käännettäessä potkurin / moottorin gyro voima kääntää koneen nokkaa pilotista nähden ylöspäin, eli tämä pitää korjata työntämällä sauvaa eteenpäin.

 

Vauhdin ollessa hyvin pieni pystärin huipulla moottorin vääntö pyrkii kääntämään konetta pilotista nähden vasemmalle, joka pitää korjata antamalla oikeaa siivekettä. Osassa koneista siiveketeho ei riitä vastustamaan moottorin vääntöä, jolloin tehoa pitää vähentää pystärin laella.

 

Jos näitä korjauksia ei tee sauvalla, kone ajautuu herkästi selkäsyöksykierteeseen, sillä vauhti on pieni, vasen jalka on jo valmiiksi pohjassa ja voimat vääntävät koneen katolleen.

 

Näiden voimien lisäksi taitolennossa yleisesti vaikuttaa vielä P-factor voima (en tiedä tälle hyvää suomennosta), joka johtuu siitä, että suurella kohtauskulmalla potkuri kohtaa ilman oikealla ja vasemmalla puolella konetta eri nopeuksilla, josta aiheutuu suurella positiivisellä kohtauskulmalla vasemmalle vääntävä voima.

 

Jos näitä voimia haluaa tulla kokeilemaan, niin taitolennon syysleirillä on mahdollisuus päästä kokeilemaan taitolentoa! http://www.taitolento.fi/  Taitolennossa koneen hallinnasta oppii aivan uusia asioita.

 

  -Erno

 

 

[Erkki Pulkkinen 0]

Sakkaustilanteessa kone kaatui välittömästi kyljelleen, aivan kuten sen pitääkin tässä tilanteessa. En vain hoksannut asiaa ennen sakkausta että olisin voinut varoittaa oppilasta. Ei siinä mitenkään käynyt mutta saatiinpahan aihe jälkibriefaukseen. En ollut itsekään sakkaillut tehot päällä muuta kuin karrtosakkauksia ja silloin sitä osaa odottaakin että kone todennäköisesti kaatuu.

 

Eikös peruskoulutukseen sitten kuulu sakkaukset kaikenlaisilla tehoilla, minun tapauksessa opettaja on vaatinut nuo opettelemaan. Kaatuminen on ollut normi rutiini sekä tietysti siitä oikaisu. Myös alkava sakkaus on opetettu tunnistamaan ja korjaamaan. Ehkä juuri sen vuoksi olenkin väittänyt joidenkin kanssa, että heidän "sakkauksensa" on vielä kaukana sakkauksesta.

[Matti Huoviala 84]

Eikös peruskoulutukseen sitten kuulu sakkaukset kaikenlaisilla tehoilla, minun tapauksessa opettaja on vaatinut nuo opettelemaan. Kaatuminen on ollut normi rutiini sekä tietysti siitä oikaisu. Myös alkava sakkaus on opetettu tunnistamaan ja korjaamaan. Ehkä juuri sen vuoksi olenkin väittänyt joidenkin kanssa, että heidän "sakkauksensa" on vielä kaukana sakkauksesta.

 

Ennen kuin kaikenlaisilla koneilla alkaa tekemään täysin kehittyneitä sakkauksia kaikenlaisilla tehoilla ainakaan itsenäisesti kannattaa konsultoida lento-ohjekirjaa ja jotakuta tyypin hyvin tuntevaa lennonopettajaa. Etenkin lentoonlähtötehoilla tehtävissä sakauksissa on hyvät mahdollisuudet saada aikaan mielenkiintoisia lentoliikkeitä, erityisesti sellaisilla koneilla joissa teho-paino suhde on ns. kohdillaan (tehoa on, painoa ei).

Joissain tilanteissa voi olla parempi että tunnistaa lähestyvän sakkauksen kuin että kone viedään jääräpäisesti sinne ja ryhdytään koelentäjäksi.

Terve riskiarvionti on hyvä tehdä ennen harjoittelun aloittamista.

 

-M-

[Erkki Pulkkinen 0]

Ennen kuin kaikenlaisilla koneilla alkaa tekemään täysin kehittyneitä sakkauksia kaikenlaisilla tehoilla ainakaan itsenäisesti kannattaa konsultoida lento-ohjekirjaa ja jotakuta tyypin hyvin tuntevaa lennonopettajaa. Etenkin lentoonlähtötehoilla tehtävissä sakauksissa on hyvät mahdollisuudet saada aikaan mielenkiintoisia lentoliikkeitä, erityisesti sellaisilla koneilla joissa teho-paino suhde on ns. kohdillaan (tehoa on, painoa ei).

Joissain tilanteissa voi olla parempi että tunnistaa lähestyvän sakkauksen kuin että kone viedään jääräpäisesti sinne ja ryhdytään koelentäjäksi.

Terve riskiarvionti on hyvä tehdä ennen harjoittelun aloittamista.

 

-M-

 

Siis en kysynyt koneista vaan koulutuksesta

[Matti Huoviala 84]

Siis en kysynyt koneista vaan koulutuksesta

 

Sitä minäkin tarkoitin, kaikilla koneilla ei voi koulutuksessakaan tehdä kaikkia mahdollisia sakkauksen aloituskombinaatioita. Siksi kaikki eivät välttämättä ole kokeneet samaa kuin sinä tai minä. Tai joku muu.

Koulutus kaluston mukaan ja lähestyvän sakkauksen tunnistaminen päällimmäisenä keinona välttää sakkausta.

 

-M-

[Matti Huoviala 84]

Painavat lentokoneet ja niillä lentäminen

 

Tässä on taas ollut monenlaista keskustelua siitä mitä painavilla koneilla lentämisen suhteen pitäisi tehdä ja mitä ei.

Ajattelin hieman avata asiaa oman kokemukseni valossa. Kokemusta minulle on kertynyt eri ilmailulajien sekakäyttäjänä erilaisista koneista lentopainoiltaan 250-4000kg.

 

Mikä on painava kone?

Liian painava on helppo määritellä, se on tietenkin yli koneen sallitun painon. Sen sijaan mikä on painava ja mikä kevyt on hieman monipuolisempi asiakokonaisuus.

 

Eräs osatekijä on oikeastaan koneen siipikuormitus sen hetkisellä kuormauksella. Eräällä Cessna-merkkisellä koneella olen lentänyt siipikuorman vaihteluvälillä 67-100kg/m2 lentopainon vaihdellessa reilusta tonnista reiluun puoleentoista. Toisella ”yleisilmailu”koneella taas lentopaino oli huomattavasti suurempi (4 tonnin nurkilla) mutta siipikuorma oli maltillinen 55kg/m2. Ultrissa tyypillinen siipikuorma on ollut 30-40kg/m2. Purjelentokoneissa lentopainot ovat vaihdelleet 250-700kg välillä ja siipikuormitukset vastaavasti 18-54kg/m2 (vaihteluväli eräällä tyypillä on noin 35-53kg/m2, painot vastaavasti 350-525kg).

Tällä sekakalustolla sakkausnopeudet ovat vaihdelleet n. 50-130kmh välillä.

 

Miten paino (massa) vaikuttaa?

Paino tuo jatkavuutta ja suurempi paino edellyttää jonkimoista suunnittelua ja ennakointia painon ja nopeuden aiheuttaman liike-energian hallinnassa. Tähän lentotoiminnassa liittyy myös korkeuden tuoman potentiaalienergian hallinta (joka loppumetreillä käytännössä on kuitenkin nopeuden hallintaa). Suuri paino ei sinällään ole ongelma, painava kone ei esimerkiksi hidastu kovin nopeasti liian pienelle nopeudelle. Toki painava kone myös kiihtyy hitaammin (ja tarvitsee enemmän tehoa) sitten kun se on saatu hidastumaan. Kevyt kone saattaa hidastua ylimääräisen ilmanvastuksen ansiosta hyvinkin nopeasti (tuulimyllynä pyörivä potkuri, laskutelineeseen sidotut kanootit yms..). Vastaavasti kevyehkö kone reagoi esimerkiksi tehon lisäykseen nopeammin kuin painava. Nämä seikat tulevat hyvin esille noissa lentämissä painon vaihteluväleissä. Lisäksi voisi muistaa sen, että suuri paino saattaa näkyä myös suoritusarvojen yläpään pienenemisenä (nousukyky, matkanopeus ja sitä kautta toimintamatka).

 

Miten siipikuorma vaikuttaa?

Siipikuormalla ei sinällään ole isoa merkitystä kun pysytään koneen rajoitusten sisällä. Lentokone on hyväksytty lentämään ko. painoilla ja niistä seuraavilla siipikuormituksilla. Koneen käyttäytyminen eri siipikuormilla saattaa kuitenkin poiketa siipikuorman vaihteluvälistä riippuen paljonkin ääripäiden välillä. Sakkausnopeus on selkeä muuttuva tekijä ja siitä seuraa mm. erilaiset nopeudet vaikkapa lähestymiseen tai nousussa käytettäväksi. Tyypillisesti lento-ohjekirjoissa annetaan erilaisia nopeuksia käytettäväksi eri kuormauksille mikäli valmistaja on katsonut vaikutuksen merkittäväksi. Esimerkin Cessnan siipikuormitus voi vaihdella 50% (jopa lennon aikana), samoin tyypillisellä purjekoneella. Ultrilla vaihtelu lennon aikana harvemmin on yhtä suurta, mutta eri lennoilla vaihtelu voi olla 40% luokkaa. Nämä on laskettu kevyestä kuormauksesta suurimpaan sallittuun päin. Joka tapauksessa sakkausnopeuteen vaikutus on vähintäänkin havaittava ja yhdessä massan muutosten kanssa lentokoneen käyttäytyminen siis voi samalla tyypillä olla painavan tai kevyen tuntuista.

 

Mitä muuta sitten voi havaita?

Paino jollain tavalla kulminoituu sakkauskäyttäytymiseen, ainakin sakkausnopeuden muutoksina. Muita itse havaitsemiani muutoksia ovat mm. itse sakkauksen tapahtuminen joissain koneissa hyvinkin terävänä virtauksen irtoamisena ja voimakkaana nokan putoamisena painavan koneen tilanteessa verrattuna kevyeen koneeseen. Moottorilla varustetuissa koneissa on tullut tosin eteen muutaman konetyypin tapauksessa sellainen ilmiö jossa kevyt kone suurella teholla sakatessa käyttäytyy täysin eri lailla kuin sama härveli painavana eikä ero aina ole ollut miellyttävään suuntaan kevyellä kuormalla.

Muita vaikutuksia on ollut sitten lähtö ja laskumatkan kasvaminen sekä pehmeiden kiitoteiden tuomat lisähaasteet.

Paino tietty vaikuttaa myös koneen rakenteisiin, erityisesti laskutelineiden osalta. Ilmassa vaikutus ei aina ole yksiselitteinen. Koneita on hyväksytty eri luokkiin (esim. normal ja utility) eri painojen kanssa. Lisäksi samalla koneella voi olla eri käyttörajoituksia painon tai ohjaajien lukumäärän mukaan vaikka kuormitusmonikerran suhteen. On olemassa sellaisia koneita jotka eivät painavana ylitä sallittua G-rajaa mutta kevyenä sen voi ylittää. Vastaavasti on olemassa koneita joilla G-rajat ovat pienemmät painavana kuin kevyenä.

 

Miten noita painon vaihteluita voisi huomioida?

Lennonvalmistelussa täytyy aina ottaa kantaa siihen, millä lailla kone on kuormattu ja mikä sen suorituskyky ja käyttäytyminen tulee olemaan valitulla kuormauksella. Sen perusteella sitten tulisi miettiä mitkä seikat vaativat erityishuomiota. Lähtö- ja laskumatkat, nousukyky, sakkausnopeudet ja muut käytettävät nopeudet tulee miettiä valitun kuormauksen perusteella. Samoin kannattaa miettiä sääolojen vaikutus koneen lennettävyyteen valitulla kuormauksella. Puuskainen ja hankala keli ja painava kone ei aina ole paras yhdistelmä esimerkiksi laskutelineen pitkää ikää ajatellen.

Aerodynamiikan puolelta purjelentäjille hyvinkin tuttu polaarikäyrä on toki vaikuttamassa myös tuulettimella lentävissä koneissa. Polaarikäyrän väärälle puolelle joutumista kannattaa välttää ja myös ymmärtää käyrän käyttäytyminen eri painoilla. Jos vaikkapa lentoonlähdössä käyttää kevyen koneen nopeusarvoja voi nousukyky olla merkittävästi huonompi painavalla koneella kun ko. nopeus on väärä painavalle koneelle.

 

Lyhyesti, lensit sitten millä tahansa, huomioi kuormauksen vaikutus ja arvioi lennon riskit sen mukaan.

 

-M-

[Peter Lord 191]

Pienen kertauksen sallinette....

 

Olettakaamme että "tavallisen näköinen" lentokone on kuormattu maksimi-lentoonlähtöpainoonsa siten, että massakeskiö on sallitun alueen takarajalla.

 

Ja toisen kerran sama kone, sama massa mutta massakeskiö on sallitulla eturajalla.

 

Miten näiden koneiden käyttäytyminen (ilmassa) poikkeaa toisistaan ja miksi?

 

Kummassakotapauksessa kokonaisvastus on suurempi?

Kummassako tapauksessa pituusvakavuus on pienempi?

 

Peter

[Juha Lampi 274]

No se takapainoinen on liukkaampi mutta epävakaampi, koska korkkari ei haraa niin rajulla kohtauskulmaerolla...  ???

[Lauri Lahtinen 3]

 

Kummassakotapauksessa kokonaisvastus on suurempi?

Kummassako tapauksessa pituusvakavuus on pienempi?

 

Peter

 

Massakeskiö eturajalla on kokonaisvastus suurempi ja takarajalla pituusvakavuus pienempi. Eturajalla mm. stabiliteetti, ohjainvoimat ja sakkausnopeus kasvavat, takarajalla pienenevät.

[Erkki Pulkkinen 0]

Pienen kertauksen sallinette....

 

Olettakaamme että "tavallisen näköinen" lentokone on kuormattu maksimi-lentoonlähtöpainoonsa siten, että massakeskiö on sallitun alueen takarajalla.

 

Ja toisen kerran sama kone, sama massa mutta massakeskiö on sallitulla eturajalla.

 

Miten näiden koneiden käyttäytyminen (ilmassa) poikkeaa toisistaan ja miksi?

8

Kummassakotapauksessa kokonaisvastus on suurempi?

Kummassako tapauksessa pituusvakavuus on pienempi?

 

Peter

 

Jatkokysymyksenä on että kuinka painava betonipuntti saa roikkua koneen kannuksessa, jolloin koneen tehot eivät enää riitä saattamaan konetta hidaslennosta normaaliin lentoasentoon?

[Peter Lord 191]

Massakeskiö eturajalla on kokonaisvastus suurempi ja takarajalla pituusvakavuus pienempi. Eturajalla mm. stabiliteetti, ohjainvoimat ja sakkausnopeus kasvavat, takarajalla pienenevät.

 

Näin on. Kerrotko meille, MIKSI näin on.

 

Esimerkiksi miten massakeskiön sijainti korreloi koneen pituusvakavuuden kanssa? Miksi takapainoisen koneen pituusvakavuus on heikompi kuin etupainoisen?

 

Mitä pituusvakavuus tarkoittaa?

 

Esim. Jos puuska nostaa yllättäen koneen nokkaa, niin miten "positiivisesti pituusvakava" kone käyttäytyy. Ja miksi ?

[Heikki Tynys 40]

Kuvittelenko omiani vai kirjoittaako Sheldon Cooper suomalaisella salanimellä Flight Forumille? ???