Aeromystiikan pähkinä

[Peter Lord 187]

Jälkeläinen Oskari luki lomilla ollessaan LentoRuk:in aeromystiikan tenttiin.  Ja esitti siinä sivussa viattoman kysymyksen:

 

"Miten lentokoneen sakkausnopeus ja sakkauskohtauskulma muuttuvat maavaikutuksessa ?"

 

(ts. jos hypoteettisella ilma-aluksella sakkausnopeus tietyssä konfiguraatiossa olisi vaikkapa 80 kt ja sakkauskohtauskulma esim. 17 astetta, ns. vapaassa virtauksessa, niin mihin suuntaan ko. arvot muuttuvat  - vai muuttuvatko - kun lennetään maavaikutuksessa (Ground Effect)).

 

Menin tietysti antamaan lapselle suoralta kädeltä mutu-vastauksen jota olenkin joutunut sitten päivittämään (lue: häpeämään). 

Menneellä viikolla olen käynyt aiheesta mielenkiintoisia  keskusteluita alan miesten kanssa, ja hupaisaa on, että en ole saanut kahta samanlaista vastausta.

 

Mutta TÄÄLTÄhän kaikki mahdollinen ilmailuviisaus löytynee, vai mitä?

 

Eli mitenkäs ne muuttuvat?

Hyvästä perustellusta vastauksesta tarjoan pullakahvit sitten jossakin joskus.

(tai pullakaljat, joita ns. Tosi Miehet ...)

 

Peter

[Jorma Laiho 448]

Joulupukki toi kirjan Laine-Hoffren-Renko "Lentokoneen aerodynamiikka ja lentomekaniikka". Sivulta 398 löytyy vastausta pähkinään: "...maavaikutuksen takia sakkausnopeus saattaa olla jonkin verran suurempi kuin maavaikutuksen ulkopuolella". Perustelujakin löytyy kohdasta 17.4, jossa käsitellään maavaikutusta.

Suosittelen kirjaa muutenkin, selviää moni muukin mysteeri.

[Sami Mäntyharju 12]

Hmm..voi kun löytäisin kuvan asiasta, se kertoo enemmän kun seittemäntoista pohojalaasta murahrusta.

Sakkausnopeus pienenee ja lentokoneella voidaan lentää suuremmalla kohtauskulmalla maavaikutuksessa koska siipi taittaa ilmavirtauksen taaksepäin ja antaa työntövoimaa jolloin ilmavirtaus ei pääse pyörteilemään liikaa - virtaus pysyy paremmin kiinni. Ja maavaikutuksen vaikutusmatka on suurinpiirtein sama kuin ko. koneen kärkiväli..näinhän teoriamatskuissa lukee taitaa Peterillä kuitenkin olla konpa kyseessä ? 

[Nils Rostedt 13]

Kokeillaan onnea 

 

eli sakkausnopeus ja -kohtauskulma ei sinänsä muutu. Sen sijaan koska korkeusperäsimen teho heikkenee  maavaikutuksessa (siiven downwashin suunnan muutoksesta johtuen) nokka alkaa painua alas normaalia suuremmassa nopeudessa (tarvitaan lisää vetoa sauvasta ja vetovara loppuu aikaisemmin kuin maavaikutuksen ulkopuolella). En kutsuisi tätä vielä sakkaukseksi, koska virtaus on edelleen kiinni siivessä. Oliko sinnepäin? 

[Peter Lord 187]

Hmmm.. 

Mielenkiintoista.

Kolme vastaajaa, kolme erilaista vastausta, 

 

Mietitäänpäs ensin tuota sakkauskohtauskulmaa.  Etsikää jostakin tyypillinen maksiminostovoimakertoimen käyrä (C_L versus Alpha.)

 

Onko siiven maksiminostovoimakerroin C_Lmaavaikutuksessa

a) pienempi

b) sama

c) suurempi

kuin vapaassa virtauksessa?

 

Edelleen,

 

tuottaako maavaikutuksessa oleva siipi maksiminostovoimakertoimen

a) pienemmällä

b) samalla

c) suuremmalla

kohtauskulmalla (Alpha)

kuin vapaassa virtauksessa?

 

 

[Peter Lord 187]

Joulupukki toi kirjan Laine-Hoffren-Renko "Lentokoneen aerodynamiikka ja lentomekaniikka". Sivulta 398 löytyy vastausta pähkinään: "...maavaikutuksen takia sakkausnopeus saattaa olla jonkin verran suurempi kuin maavaikutuksen ulkopuolella". Perustelujakin löytyy kohdasta 17.4, jossa käsitellään maavaikutusta.

Suosittelen kirjaa muutenkin, selviää moni muukin mysteeri.

 

Siteeraapa vaan vapaasti ko. kirjan lausumaa sakkausnopeuden kasvamisen perusteluista.

Tämä kun ei ole mikään kompakysymys vaan kaikki info on tervetullutta.  Näyttää nimittäin siltä että me lentäjät uskomme että lentokone vaan jotenkin mystisellä tavalla "lentää paremmin" maavaikutuksessa. Ja siitä mutu:lla päädytäänkin helposti siihen että tietysti sakkausnopuden täytyy silloin olla pienempi ja sakkauskohtauskulman tietysti suurempi.

 

Mutta taru ei liene totuutta ihmeellisempi....

 

Peter

 

 

[Kari Virtanen 1]

Simulaattorin lentomalleja pähkäillessä törmäsin opinnäytetyöhön lentokoneen maavaikutuksen mallintamisesta, ja vieläpä suomenkieliseen: http://www.aeronautics.hut.fi/edu/theses/full_thesis/Valikangas_Ari_2006.pdf

[Jorma Laiho 448]

No siteerataan, uskoisin, että herrat Laine-Hoffren-Renko osaavat asiansa, kun opettavat näitä asioita tuolla Otaniemessä. Eli suoraan sivuilta 188-189 eräs pätkä:

"Maavaikutuksessa siiven nostovoimakerroin voi joko kasvaa tai pienentyä. Jos laskusiivekkeet ovat kiinni ja kohtauskulma ei ole lähellä sakkauskohtauskulmaa, nostovoimakerroin kasvaa hieman maavaikutuksen takia, kun kohtauskulmaa pidetään vakiona. Deltasiiven nostovoimakerroin voi kasvaa huomattavasti maavaikutuksessa. Yleensä myös nostovoimakertoimen kaltevuus voi hieman kasvaa. Jos kohtauskulma on lähellä sakkauskulmaa tai jos nostovoimakerroin on suuri ja laskusiivekkeet ovat auki, nostovoimakerroin pienenee maavaikutuksessa. Tämä johtuu siitä, että irtaantuminen tapahtuu aikaisemmin ja virtausnopeus hidastuu maavaikutuksessa. Erityisesti alatasokoneilla nostovoimakertoimen maksiarvo voi pienentyä, jos laskusiivekkeet ovat avattuna." Eli ei ihme , että saat erilaisia vastauksia, mutta uskon itse tähän professorien selitykseen.

En jaksa monistaa tähän koko kirjaa, mutta seuraavassa kirjan pätkässä on sitten selostus tuosta edellä mainitusta nokan nyökähtämisestä alaspäin, kun tullaan sakkausnopeuden rajoilla maavaikutukseen. Eikös tämmöinen haaveri ollut taannoin Malmillakin, kun kellukekone kynsi yllättäen maata kellukkeen kärjellä.

 

Peter voisi tarjota ne pullakahvit kirjan tekijöille....

 

[Jorma Laiho 448]

Selailin nopeasti läpi tuon Kari Virtasen löytämän Ari Välikankaan oivallisen diplomityön, työn takaa löytyikin tunnettuja nimiä. Kannattaa selailla läpi alkuosa ja yhteenveto. Näyttäisi siltä, että aeromystiikkaa on vielä selvitettävänä. Selviää myös , mihin TKK:n lentotekniikan laitos tarvitsee CSC:n uutta supertietokonetta.

Oikeastaan Ari Välikangas on kahvit ansainnut...Ilo havaita, että TKK:ssa diplomitöiden taso on edelleen korkea ja myös lentotekniikkaa opiskellaan.

[Peter Lord 187]

Kiitokset vaan tähänastisista vastauksista. 

Olisiko nyt jollakulla rohkeutta vastata esitettyihin kysymyksiin noin yhteenvedon omaisesti ?

 

i. Miten sakkausnopeus muuttuu maavaikutuksessa ?

ii. Miten sakkauskohtauskulma muuttuu maavaikutuksessa ??

 

Peter

[Manu Skyttä 0]

Kiitokset vaan tähänastisista vastauksista. 

Olisiko nyt jollakulla rohkeutta vastata esitettyihin kysymyksiin noin yhteenvedon omaisesti ?

 

i. Miten sakkausnopeus muuttuu maavaikutuksessa ?

ii. Miten sakkauskohtauskulma muuttuu maavaikutuksessa ??

 

Peter

 

Rohkenisin suosittaa yhteenvedoksi tuota Jorman lainausta "Lentokoneen aerodynamiikka ja lentomekaniikka" -kirjasta. Jos joku ko. trion kanssa eriävään mielipiteeseen päätyy, niin otan mielellään vastaan myös uusia opetuksia aiheesta hyvine perusteluineen

 

Manu

[Peter Lord 187]

Kiitän kehotuksesta, Manu.

Lienenkö sisälukusokea, mutta en vielä suoraan osannut tulkita lukemaani sen suhteen, miten sakkausnopeuden kanssa käy. 

Löydätkö sinä siitä suoran maininnan ko. lainauksesta?

 

Peter

[Jorma Laiho 448]

Jos kohtauskulma on lähellä sakkauskulmaa tai jos nostovoimakerroin on suuri ja laskusiivekkeet ovat auki, nostovoimakerroin pienenee maavaikutuksessa. Tämä johtuu siitä, että irtaantuminen tapahtuu aikaisemmin ja virtausnopeus hidastuu maavaikutuksessa.

 

eli tästä tekstistä seuraa, että esim. jos oletetaan, että tietyssä asussa tuo sakkausnopeus on 80kt , niin se SUURENEE eli on yli 80kt niin merkilliseltä kuin se tuntuukin.

[Jorma Laiho 448]

Koitan selittää lisää, vaikka tuo Manu olisi varmaan parempi tenttikysymysten tarkastaja, oma pätevyys kun on toisella tekniikan alalla. Asiaa sivutaan myös Välikankaan diplomityössä sivulla 27. Siinä todetaan erääseen lähteeseen viitaten, että erityisesti laipoilla paine (siiven alapinnalla) lisääntyy maavaikutuksessa ja tästä seuraa, että virtaus irtoaa aiemmin. Virtauksen irtoaminen aiemmin aiheuttaa myös sakkauksen aikaistumisen (aiemmin tarkoittaa  tässä siis suuremmalla nopeudella laskuun tultaessa kuin korkealla vauhtia hidastellessa) ja myös maksiminostovoimakerroin pienenee. Välikangas toteaa myös, että osaksi tämän takia STOL-koneet ovat usein yläsiipisiä (maavaikutus on suurempi alatasolla). Toivottavasti selvitti hiukan.

 

[Jaakko Kuusisto 3]

Kiitokset vaan tähänastisista vastauksista. 

Olisiko nyt jollakulla rohkeutta vastata esitettyihin kysymyksiin noin yhteenvedon omaisesti ?

 

i. Miten sakkausnopeus muuttuu maavaikutuksessa ?

ii. Miten sakkauskohtauskulma muuttuu maavaikutuksessa ??

 

Peter

 

Vastaanpas kaikkien naurujen uhallakin;

 

i. Miten sakkausnopeus muuttuu maavaikutuksessa ?

 

V: Ei muutu mihinkään suuntaan.

  Kone sakkaa  samalla mittarinopeudella, liitää vain maavaikutuksessa hieman pidemmälle.

 

 

ii. Miten sakkauskohtauskulma muuttuu maavaikutuksessa ??

 

V: siipi sakkaa aina samalla kohtauskulmalla, siis ei muutu.

 

JOS nuo arvot muuttuisivat, olisivat ne ilmoitettu koneen Lentokäsikirjassa.

 

 

 

 

[Jorma Laiho 448]

Mistä sen tietää vaikka Jaska tietäisi asian käytännön puolen. Niinpä Välikangas toteaakin diplomityössään: Pinnan läheisyys vaikuttaa myös koneen mittalaitteisiin....Hyvä tosiaan muistaa, että minkä suhteen mitäkin mitataan.

Olisi kiva nähdä, mitä noissa diplomityössä vilahtelevien koneiden (Tu-144, F-106, XB-70 jne...) käsikirjoissa lukee maavaikutuksesta, jotain varmaan on vaikuttanut, kun on ahkeraan tutkittu. Onkohan niin, että tällä (sakkaus maavaikutuksessa) jutulla onkin vain "akateemista merkitystä" ? Mitä niissä CessnaPiperien käskirjoissa muuten lukee tästä maavaikutuksesta yleensä? Sen verran tiedän minäkin, että -60/70-lukujen vaihteessa yritettiin mitatata antenneja Piper Cherokeella, johon oli tehty noin puolen metrin siivenjatkeet (ei menis enää läpi katsastuksista jne...).  Yagiantennin tyngät oli siivenjatkeen sisällä. Oli hiukan turvallisempi, kuin antenni laskutelineessä nippusiteellä ! Pilottien mukaan muuten meni mukavasti, mutta laskeutumisesta ei meinannut tulla mitään, kun kone vaan liiteli. Onneksi ei sakannut kesken liitelyn, niinkuin tuossa diplomityössä varoitellaan käyneen jossain maavaikutuskokeissa. Mittauksissa oli muitakin pulmia ja siirryimme antennimittauksissa helikopteriin ja LF/MF-hommissa Arrowiin toisenlaisella kärkiantennilla.

Kiva tätä maavaikutuspulmaa on toisaalta joululomilla pohtia, oppii samalla uutta !

 

Tähtinen jr. voisi varmaan hankkia sieltä ilmavoimista ihan ns. virallisen vastauksen ?

 

[Oskari Tähtinen 0]

Tähtinen jr. voisi varmaan hankkia sieltä ilmavoimista ihan ns. virallisen vastauksen ?

 

Ilmavoimat on epäsuorasti ottanut itse asiassa fiksuimman lähestymistavan asiaan. Koulutusmateriaaleissa maavaikutus ohitetaan yhden dian sivuhuomautuksella indusoidun vastuksen oppitunnin yhteydessä , jossa vain todetaan siis alastaitteen ja sitä kautta indusoidun vastuksen pienentyvän maavaikutuksessa.

 

Koska itse aikaisemmassa lentokoulutuksessa olin kuullut maavaikutuksen merkityksestä variantteja maasta taivaaseen, heräsi mielenkiinto saada asiaan viimeinkin joku selko.  Ja ihan pätevän oloinen selkohan täällä tuntuu vallitsevankin. 

 

Pitää vielä noilta aeromystiikaan guruilta kysyä mikä heidän käsityksensä on asiasta, mutta mahtavatkohan Hornet-miehet enää muistaa nostovoiman yhtälöstä muuta kuin L=V^2...

 

-Oskari

 

[Petri Hellemaa 0]

Olisi kiva nähdä, mitä noissa diplomityössä vilahtelevien koneiden (Tu-144, F-106, XB-70 jne...) käsikirjoissa lukee maavaikutuksesta, jotain varmaan on vaikuttanut, kun on ahkeraan tutkittu.

Onkohan Tu-144:n maaefektillä osuutta videon alussa näkyvään pomppimiseen laskussa?

http://www.aviapedia.com/videos/civilian/Tu-144/Tu-144_landing.wmv

 

[Jaakko Kuusisto 3]

Onkohan Tu-144:n maaefektillä osuutta videon alussa näkyvään pomppimiseen laskussa?

http://www.aviapedia.com/videos/civilian/Tu-144/Tu-144_landing.wmv

 

 

Pomppalasku johtuu yksinomaan liian suuresta  nopeudesta.

Kone haluaa vielä lentää ja ohjaaja haluais tulla jo laskuun.

[Guest Simonen]

Mitä niissä CessnaPiperien käskirjoissa muuten lukee tästä maavaikutuksesta yleensä?

 

Eipä niissä lue mitään maavaikutuksesta sakkausnopeuteen. Niinkuin Jaska sanoi jos sillä olsi vaikutusta se kyllä kerrottaisiin lentokäsikirjassa. Itse luulen että vaikutus on niin vähäinen että kysymys on lähinnä akateeminen...

[Tuomo Seppälä 0]

Mielenkiintoinen pähkinä, ja näkisin vaikutuksen olevan moniselitteinen, ja siksipä oikeaa vastausta ei löydy.

 

Jos tullaan laskuun ilman laskusiivekkeitä, maavaikutus nostaa siiven nostovoimaa jolloin yksiselitteisesti sakkausnopeus laskee. Kohtauskulmasta en sano mitään, mutta uskoisin sen pienenevän maavaikutuksesta, johtuen suurenevasta paine-erosta ala ja yläpinnan suhteen.

 

Mitä tulee aeromystiikkaan ja lentämiseen, niin ne ovat loppujen lopuksi aika kaukana toisistaan. Yritin itse löytää vastausta mielenkiintoisesta Gary V. Bristowin kirjasta ACE: The Technichal Pilot Interview, joka antaa moniselitteisesti vastauksia moniin lentotekniikkaan liittyviin kysymyksiin. Kirja on tarkoitettu "preppaukseksi" työhaastattelun teknistä osaa varten, joten kirjoitusasu ja vastaukset ovat hyvin lentäjälähtöisiä.

 

Kirja mainitsee ja selittää maavaikutuksen ja yksiselitteisesti antaa vastaukseksi nostovoiman kasvavan maaefektin vaikutuksesta. Tämä on siis vain kirjan mielipide, ja ehkä enemmän käytännönläheinen.

 

Ei varsinaisesti vastaa kysymykseen, mutta onpahan taas yksi mielipide lisää. Ja saa nauraa 

 

-tuomo

[Jaakko Kuusisto 3]

Jos täällä jatkuu samanlainen ystävällinen henki  , niin kaikki uskaltavat vastailla ja kertoa mielipiteistään täällä.

 

--tästä on hyvä jatkaa--

[Aki Suokas 80]

Sen sijaan koska korkeusperäsimen teho heikkenee  maavaikutuksessa (siiven downwashin suunnan muutoksesta johtuen) nokka alkaa painua alas

 

Tähän (tuntemukseen) voi vaikuttaa se että indusoitu vastus vähenee maavaikutuksessa (laskua tehdessä). Ja toisaalta siiven nostovoima siirtyy taaksepäin. Katso. Ja startissa efekti on toisinpäin.

Lisäisin kysymykseen vielä sen että ollaanko lentoonlähdössä vai laskussa?