Miksi pilli soi jyrkissä kaarroissa?

[Mikko Sokero 1]

Kinastelimme kaverini kanssa eräällä lennolla jyrkän kaarron jälkeen. Kysymys erittäin yksinkertaisesti: miksi sakkausvaroituspilli soi jyrkissä kaarroissa, vaikka tuhannessa jalassa on nopeutta noin 100 knotsia? Kone oli Cessna 152.

 

Kerron jälkeenpäin oman versioni... 

[Tuomas Kuosmanen 51]

No sakkaus ei ainakaan liity ollenkaan ilmanopeuteen vaan pelkästään kohtauskulmaan.

 

//Tuomas

 

[Mikko Sokero 1]

No sakkaus ei ainakaan liity ollenkaan ilmanopeuteen vaan pelkästään kohtauskulmaan.

 

//Tuomas

 

Juu-u. Samoja lainalaisuuksia kuin "korkeus kaasulla ja nopeus nokan asennolla laskuun tultaessa"... 

[Tuomas Kuosmanen 51]

jeps. Jyrkässä kaarrossa tietty kohtauskulmaa pitää olla melkoisesti että kallistuksen kadottama nostovoima saadaan kompensoitua, joten g-sakkaus voisi hyvin olla edessä, josko se siitä alkaisi pilli rääkyä?

 

//t

[Jani Hintikka 1]

...ja kaarrossa sakkausnopeus kyllä kasvaa, mutta tapahtuu aina samalla kohtauskulmalla 

[Guest Misukka]

En tiedä moposta kun en oo sillä lentänyt mutta ainakin Bravon pilli soi vissiin suunnilleen 10kts ennen sakkausnopeutta. Ihan fysiikan lakejakin katottaessa jos vedät esim 60 asteen kallistuksella niin kone sakkaa nopeudella joka on 1,41 kertaa sakkausnopeus normaalilennossa.

[Harri Heikkilä 16]

Pilli soi koska pilliin menee ilmaa joka soittaa sitten sitä sakkauspilliä. Helppo kysymys. 

 

Mutta miksi vanhan Cherokeen sakkausvaroitin varoittaa vaaputuksessa aina toiselle puolelle kallistettaessa?

 

/Harri  8)

[Jani Hintikka 1]

Mutta miksi vanhan Cherokeen sakkausvaroitin varoittaa vaaputuksessa aina toiselle puolelle kallistettaessa?

 

/Harri  8)

 

Onko varoittimen kieli johtoreunassa saanut kolhua jossain matkan varrella ja toimii "väärin". Nimittäin vanhassa Cherokeessa jolla itse vaaputtelin, rakkine ei moista tehnyt 

 

EDIT: tai siis ei pilli soi, vaan syttyy varoitusvalo 

[Vieras]

En ole kyseisen laitteen tekniikkaan tutustunut mutta eikö kääkkä - tai oikeastaan sen kielianturi siiven johtoreunassa reagoi virtauksen turbulenttisuuteen eikö ainoastaan nopeuteen? Tällä tavoin kääkkä reagoi siis kuten kuuluukin siipivirtauksen häiriöihin (irtoamiseen) eikä nopeuden alenemiseen. Häiriöt voivat johtua esim. kohtauskulman kasvamisesta liian pienen nopeuden takia (normaali sakkaus), kohtauskulman ja kuormitusmoninkerran kasvamisesta tiukoista kaarroista tai liikehtimisestä johtuen, windshearista tai kovista puuskista jne. Mikön esimerkkitapauksessa olisi kyse nimenomaan tuosta g-sakkausvaroituksesta.

 

[Jani Hintikka 1]

En ole kyseisen laitteen tekniikkaan tutustunut mutta eikö kääkkä - tai oikeastaan sen kielianturi siiven johtoreunassa reagoi virtauksen turbulenttisuuteen eikö ainoastaan nopeuteen? Tällä tavoin kääkkä reagoi siis kuten kuuluukin siipivirtauksen häiriöihin (irtoamiseen) eikä nopeuden alenemiseen.

 

Doch! Jos ajattelee nimenomaan tuon kyseisen laitteen pelkkää toimintaperiaatetta, niin juuri näinhän se tekeekin 

Hyvin yksinkertaista....

[Antti Laukkanen 15]

Meniköhän se silleen, et 1/cos(kallistuskulma) ja siittä neliöjuuri, nii saapi sen kertoimen, jolla sakkausnopeuden kasvu ko. kallistuksella on laskettavissa. Eli esimerkinomaisesti 1/cos60 on pauttiarallaa 1/0,5=2 ja neliöjuuri kakkosesta tunnetusti lähellä 1,41:tä?

 

-A-

[Olli Jaarinen 0]

Meniköhän se silleen, et 1/cos(kallistuskulma) ja siittä neliöjuuri, nii saapi sen kertoimen, jolla sakkausnopeuden kasvu ko. kallistuksella on laskettavissa. Eli esimerkinomaisesti 1/cos60 on pauttiarallaa 1/0,5=2 ja neliöjuuri kakkosesta tunnetusti lähellä 1,41:tä?

 

Jepulis, juurikin näin. Syy on juurikin se mitä tässä on edellä kierrelty ja kaarreltu. Vinossa ollessaan siipi tarvitsee enemmän kohtauskulmaa saadakseen aikaiseksi saman nostovoiman pystysuoran komponentin, eli siis sen mikä pitää koneen ilmassa. Esim 60 asteen kallistuksessa suurin osa siiven kehittämästä voimasta menee horisontin suuntaisesti, eli koneen kääntämiseen (oletteko koskaan miettineet miksi konetta käännetään kallistamalla) ja ainoastaan tuo cos(kallistuskulma) osuus koneen nostamiseen. Kuten Antti edellä totesi, cos60 = 0.5,  tarvitaan 60deg kallistuksella tuplasti nostovoimaa vaakalentoon verrattuna. Koska nostovoimaa syntyy L(ift) = Siivenmuoto*Siipipinta-ala*Tiheys*Nopeus^2, olettaen että nopeus kaarrossa on sama kuin äsken vaakalennossa, ainoa tapa saada lisää nostovoimaa on muuttaa siiven muotoa elikkä lentäjäpojan kannalta kohtauskulmaa. Koska siipi sakkaa aina samalla kohtauskulmalla sakkauspilli alkaa huutamaan aikaisemmin ja kone myös sakkaa aikaisemmin, Antin esittämän kaavan mukaisesti. Sama tilanne vaikuttaa myös muissa lentotiloissa kuin kaarrossa. Asia on niin simppeli, että sakkausnopeus on aina sakkausnopeus suorassa vaakalennossa * neliöjuuri G-luvusta. Vastaavasti G-luku on 1/cos(kaarroksen_jyrkkyys)

 

Edellä mainituista syistä johtuen riittävän ilmanopeuden säilyttäminen laskukierroksessa on äärimmäisen tärkeää. Ajatelpaaka tilanne jossa on lennetty vähän alinopeutta, esim. mopolla 50KIAS perusosaa. Jos finaalikaarros jää hieman myöhäiseksi niin siinä äkkiä tekee mieli ottaa vähän enemmän kallistusta ja vetää sauvasta vähän G-tä. Tuli 1,5g ja kone sakkaa siihen paikkaan. Kaikki voivat lukea taannoisesta ilmailusta mitä sitten tapahtuu..

 

blue skies, turvallisia ilmanopeuksia ja loivia finaalikaartoja,

-- Olli

[Jouni Olavi Rautio 66]

Asia onkin jo käsitelty, mutta Cessnan pilli on siitä metka että voi vikaantua kesken lennon, ja vielä niinpäin että soi kroonisesti... 

 

Miksei tietysti se lirppukin voi Piiperissä tai vaikka Bravossakin jumittua, mutta ei semmosta ainakaan mun kohdalle sattunut.(ei tietysti ole mikään kattava otanta)

Bravossahan ne pirun lirput kypsyivät yksi toisensa jälkeen(hiljenivät), hassu viritys, se valo nimittäin killittää siellä kojelaudan alla piilossa... summeri siinä tais hoidella pilotin herätyksen.

 

 

[Juha Stenberg 0]

Pilli soi koska pilliin menee ilmaa joka soittaa sitten sitä sakkauspilliä. Helppo kysymys. 

 

Mutta miksi vanhan Cherokeen sakkausvaroitin varoittaa vaaputuksessa aina toiselle puolelle kallistettaessa?

 

/Harri  8)

 

En tunne konetyyppiä, mutta jos anturi sijaitsee siivessä, niin kallitettaessa alas painuvan siiven kohtauskulma kasvaa. Mitä nopeampi kallistusliike on, sitä suurempi on kohtauskulman kasvu. Pienillä nopeuksilla kohtauskulman suhteellinen kasvu on suurempi kuin suurilla nopeuksilla vaikka kallistusnopeus olisi sama?

 

Niin, ja eikö kohtauskulma kasva myös siiven kärkeen päin mentäessä? Kärjessähän on suurempi pystysuora liike kuin tyvessä.

 

Juha

 

 

[Sami Kaikkonen 0]

niin kallitettaessa alas painuvan siiven kohtauskulma kasvaa.

 

Vaiko juuri toisinpäin?

[Jouni Laukkanen 55]

Vaiko juuri toisinpäin?

 

Ei vaan juuri siin, että kasvaa. Tämän vuoksi lentokoneen siivissä voi toteutua erisuuruiset kohtauskulmat ja jossakin vaiheessa alaspainuva siipi sakkaa nostovoiman säilyessä edes osittain ylösnousevassa siivessä -> syntyy autorotaaatio, jota taas melko yleisesti kutsutaan nimellä syöksykierre.

[Jaakko Kuusisto 3]

Pilli soi, koska

pillin puoleissa siivessä on saavutettu sakkauskohtauskulmaa varoittava  arvo ja ilmavirta imee ohjaamosta ilmaa , soittaen samalla sitä pilliä.

[Mikko Sokero 1]

Siipi sakkaa AINA samalla kohtauskulmalla. Eikös se näin mene...

[Jukka Ruoti 1]

Siipi sakkaa AINA samalla kohtauskulmalla. Eikös se näin mene...

 

Kyllä se periaatteessa niin menee, tietyssä lentoasussa oleva siipi sakkaa aina samalla kohtauskulmalla. Käytännössä asiaan vaikuttaa myös siiven saavuttavan virtauksen tasaisuus ( esim. toisen lentokoneen jättöreunapyörre saattaa tehdä koko kohtauskulmakäsitteestä vitsin), sekä siiven pinnan epätasaisuudet, joilla saattaa olla siiven profiilista riippuen suurikin vaikutus asiaan. Sade ja jopa pikkuötökät saattavat pilata tehokkaasti siiven virtausominaisuudet ja huonontaa siiven ominaisuuksia merkittävästi (jokainen Pik-20 purjekoneella sadekuuroon joskus joutunut muistaa edellämainitun varmasti hyvinkin elävästi).

 

Ehkäpä vaarallisin siiven ominaisuuksia pilaava mörkö on kuitenkin jää, surullisia esimerkkejä sen vaikutuksesta kaikenlaisiin nosto- ja työntövoimaa tuottaviin pintoihin on enemmän kuin riittävästi. Kohtauskulma jolla (edes kevyesti) jäätynyt siipi sakkaa on arvoitus jota kukaan pilotti ei haluaisi lähteä kokeilemaan.

 

Vielä pikku selvennys alkuperäiseen kysymykseen: Siiven nostovoimaa ajatellessamme voimme jakaa siiven nostovoiman kahteen eri komponenttiin. Niistä toista kutsutaan vertikaalikomponentiksi (joka siis vaikuttaa pystysuoraan) ja toista horisonttaalikomponentiksi (vaakasuoraan vaikuttava osa). Silloin kun kone lentää suoraan ja kaartamatta siiven nostovoimasta on 100% tätä pystysuoraan vaikuttavaa. Jotta lentokone pysyisi vaakalennossa (vakionopeudella lentäessään) siiven pystysuoran nostovoiman täytyy olla yhtä suuri kuin koneen massa. 

 

Kun kone asetetaan kaartoon konetta kallistamalla siiven nostovoimaan syntyy myös vaakasuora komponentti kaarron suuntaan. Tämä nostovoiman vaakasuora komponentti on itseasiassa juuri se voima joka saa koneen muuttamaan suuntaansa. No niin, mitä tapahtuu vakioteholla ja -nopeudella lentävälle koneelle, jos osa lentokorkeuden ylläpitämiseen tarvittavasta pystysuorasta nostovoimasta muutetaan konetta kallistamalla vaakasuoraksi nostovoimaksi? No, koska pystysuorasta komponentista "lainataan" osa vaakasuoraksi komponentiksi, niin pystysuoraa nostovoimaa ei enään ole riittävästi kumoamaan koneen massaa, niinpä itse kone alkaa vajota alaspäin. Nyt pilottimme vetää sauvasta lisätäkseen kohtauskulmaa, jolloin siipi tuottaa enemmän (myös pystysuoraa) nostovoimaa jolla lentokorkeus voidaan säilyttää. On myös muistettava lisätä tehoa moottoriin koska lisääntynyt nostovoima aiheuttaa lisää indusoitua vastusta ja koneen nopeus muutoin pienenee. (jolloin vetoa on taas lisättävä korkeuden ylläpitämiseksi, jolloin vastus lisääntyy ja lentonopeus pienenee, jolloin vetoa on taas lisättävä... jne.)

 

Jujuna koko hommassa yksinkertaistettuna on se että mitä enemmän konetta kallistetaan kaartoon, sitä enemmän pystysuoraa nostovoimaa vaihtuu vaakasuoraksi komponentiksi ja sitä enemmän nostovoimaa => siiven kohtauskulmaa on kasvatettava  lentokorkeuden ylläpitämiseksi. Jossain vaiheessa, kun kaarto on riittävän jyrkkää, kohtauskulma kasvaa niin suureksi että sakkausvaroitin rääkäisee. Tässä ollaankin sitten saavuttu elävään esimerkkiin vanhan hokeman kanssa: "siipi voi sakata missä asennossa vaan ja millä nopeudella vaan", upeeta vai mitä? ;D

 

Nyt tietysti joku ihmettelee miksi jotkut koneet pystyvät kaartamaan 90 asteen "seinäkaartoa" korkeutta menettämättä? Edellämainitun teorian mukaanhan 90 asteen kaarrolla lentävän koneen siiven nostovoimasta 100% on vaakasuoraa komponenttia ja 0% on tuota "normaali" lentämiseen tarkoitettua pystysuoraa komponenttia??? Juju on siinä että siipi ei ole ainoa nostovoimaa tuottava osa lentokoneessa. 90 asteen kaarrossa korkeutensa pitävä kone (ja pilotti) on tietysti harvinaisuus johon monet eivät pysty. Touhu vaatii yleensä melkoista taitolentoon kelpaavaa menopeliä jonka rahkeissa on riittävyyttä, eli moottoritehoa on riittävästi ja koneen runko on suunniteltu niin että se tuottaa kylkilennossa riittävän määrän nostovoimaa pitääkseen masiinan taivaalla. Enivei, tuo onkin sitten jo taitolentäjien puuhaa, eikä sitä kannata kokeilla kotona....

 

jukka

[Mikko Sokero 1]

Kyllä se periaatteessa niin menee, tietyssä lentoasussa oleva siipi sakkaa aina samalla kohtauskulmalla. Käytännössä asiaan vaikuttaa myös siiven saavuttavan virtauksen tasaisuus ( esim. toisen lentokoneen jättöreunapyörre saattaa tehdä koko kohtauskulmakäsitteestä vitsin), sekä siiven pinnan epätasaisuudet, joilla saattaa olla siiven profiilista riippuen suurikin vaikutus asiaan. Sade ja jopa pikkuötökät saattavat pilata tehokkaasti siiven virtausominaisuudet ja huonontaa siiven ominaisuuksia merkittävästi (jokainen Pik-20 purjekoneella sadekuuroon joskus joutunut muistaa edellämainitun varmasti hyvinkin elävästi).

jukka

 

Tämän kun referoin kaverilleni, niin voitto tuli kotiin kiistassa...

 

Kiitos, Jukka. Ja tietysti muillekin kiitos.