21. Problemi stabilnosti

POSEBNI PROBLEM: TEMELJITA PORUŠITEV VZGONA
Pri normalnem letu ima T rep aerodinamično prednost, vendar v določenih položajih lahko pride do popolne porušitve vzgona. Ko se glavno krilo približa kritičnemu vpadnemu kotu in se mu začne rušiti vzgon, postane brazda toka za njim zelo široka. Ker se v takem primeru nos modela dvigne, rep pa spusti, pride višinski stabilizator v področje motenega toka in izgubi učinkovitost. Pri popolni porušitvi vzgona na krilu se višinski stabilizator lahko nahaja popolnoma v motenem toku. Nizko postavljen višinski stabilizator ima v tem primeru prednost, saj se moten tok za krilom lahko nahaja nad njim, zato je lahko bolj učinkovit kot običajno.
Ko se smerni in višinski stabilizator znajdeta v brazdi toka za krilom izgubita učinkovitost. Višinsko krmilo je kljub polnemu odklonu neučinkovito. Pri porušitvi vzgona zračni tok nad trupom in ostalimi deli ustvari močan vrtinec, ki lahko doseže tudi visoko postavljene stabilizatorje. V tem položaju nobeno krmilo, razen morda zakrilc, nima učinka. Tudi krilca so popolnoma neučinkovita.
Če ne poznamo pravega vzroka za takšno nenadno vedenje nas lahko v zraku preseneti. Model lahko nenadoma postane nevodljiv in s trupom v vodoravni legi plosko prileti v tla z minimalno hitrostjo naprej. Temu je lahko vzrok nenadni sunek vetra ali preostra akrobacija, motor pa zelo redko lahko potegne model iz tega stanja.
Ponavadi lahko takšne primere zmanjšamo z uporabo nižje ležečega višinskega stabilizatorja. Na ta način bo sicer izgubil nekaj zmogljivosti pri normalnem letu, vendar je to bolje kot izguba modela. Temu problemu se lahko izognemo tudi z večanjem razpona stabilizatorja ali uporaba V-loma na najem. S tem se vsaj nekaj stabilizatorja nahaja izven škodljivega vrtinca. Postavitev višinskega stabilizatorja še višje ima enak učinek, vendar pa se pojavi problem toge in lahke gradnje. Premik težišča nekoliko naprej povzroči boljšo stabilnost modela pri normalnem letu in na ta način lahko v največji meri zmanjšamo nevarnost globoke porušitve vzgona. Tudi oblika trupa lahko prispeva k izboljšanju vodljivosti med globoko porušitvijo vzgona. Širši trup proizvaja močnejši vrtinec kot ožji. Tudi daljšanje in krajšanje trupa pripomore k spremembi nastalega vrtinca in lahko reši problem. Uporaba zakrilc lahko povzroči močan moment na krilu in lahko premaga škodljivost vrtinca. Po drugi strani pa spojlerji in zračne zavore ustvarijo še večje vrtince in problem še poslabšajo.

POSEBNI PROBLEM: STRMOGLAVLJENJE JADRALNEGA MODELA
Jadralni model lahko včasih ostane brez kontrole in nadaljuje strm let navzdol. Čeprav ima višinski stabilizator poln odklon navzgor model nadaljuje let skoraj navpično ali celo več. Hiter refleks modelarja lahko tako situacijo reši le s sunkom palice za višino naprej in tako zopet vzpostavi pravilen tok zraka preko krila. Tak slučaj se ponavadi zaključi z lomom modela, če pa je reakcija modelarja pravilna in model dovolj visoko ga lahko rešimo.
Vzrok za takšno obnašanje modela je premajhna mirujoča meja, kar je posledica prevelike lege težišča nazaj. Takemu modelu moramo za povečanje stabilnosti pomakniti težišče bolj naprej. To je na prvi pogled zelo težko razumeti saj model v takšnem slučaju zelo energično povesi nos in občutek imamo, kot da je model v nosu pretežak. Če je model pravilno uravnotežen bo vodljiv tudi pri strmem spuščanju.
Drugi vzrok za takšno obnašanje modela je lahko tudi premalo toga gradnja. Krila z ukrivljenim profilom imajo negativen moment, ki narašča s hitrostjo letenja. Premalo toga krila se začno kriviti in lahko pride do loma ali flatra. Tudi premalo togi stabilizatorji in krmilne povezave lahko pripeljejo do zmanjšanja stabilnosti pri večji hitrosti.
Dober test pri trimanju modela je strmoglavljanje. Vendar pa ga izvedemo šele takrat, ko model dodobra spoznamo in ugotovimo, da je dovolj tog. Test izvedemo tako, da model usmerimo v strm let pod kotom od 45 do 60° za nekaj sekund da model pridobi na hitrosti. Jasno je, da ta test izvajamo na večjih višinah. Ko poravnamo krmila, opazujemo model kako reagira. Če model lepo uboga in se prične izravnavati je vse v redu, v nasprotnem primeru pa se lahko znajde v nevarni situaciji. Nekateri akrobatski jadralni modeli, ki so zelo nevtralno stabilni, z zravnanim višinskim krmilom nadaljujejo strm let. Ti modeli so čisto na robu, zato jim je potrebno povečati stabilnost s premikom težišča naprej. Stabilen model je med ravnim letom lepo ubogljiv na komando višine. Ko odklonimo krmilo navzdol se model prične spuščati, hitrost naraste in zaradi tega ima model težnjo, da se vrne zopet v raven let. Ko se model zravna nadaljuje let nekoliko navzgor, v tem trenutku ga je potrebno izravnati s komando višine, v nasprotnem primeru prične nihati po višini. Tako obnašanje je normalno in varno.
Če je težišče modela postavljeno bolj nazaj, celo pri nizki hitrosti ustvarja vzgon tudi višinsko krmilo in na njem se zato pojavi inducirani upor. Višinski stabilizator, ki ne proizvaja vzgona, ima tudi najmanjši upor, to pa dosežemo s tem, da je težišče na približno 33% globine krila ali bolj naprej, odvisno od ukrivljenosti profila na krilu.
Kot smo omenili že v poglavju o stabilnosti, lahko stabilnost modela spreminjamo z lego težišča. Te spremembe imajo neposreden učinek na občutljivost višinskega krmila. Nekateri piloti, predvsem začetniki, imajo raje ubogljiv model, ki ne zahteva neprestanih popravkov in je striman za eno določeno hitrost letenja. Drugi pa imajo raje bolj občutljiv model in pomaknejo težišče bolj nazaj, to pa lahko pomeni, da se model med spuščanjem noče poravnati.

POSEBNI PROBLEM: ZELO MAJHNI MODELI
Pri nizkih in celo podkritičnih Re številih se tok nagiba ločiti od krila. Pri majhnih modelih je ta sprememba zelo nenadna. Pri hitrem letenju leti tak model v varnem območju Re števil, ko pa se mu hitrost zmanjša in pride v področje kritičnega Re števila, se mu zračni tok ob krilu odtrga. Če ima model dovolj višine ga lahko rešimo iz tega nevarnega položaja. Z ločitvijo toka na krilu se temu spremeni moment, ki zmanjša stabilnost. Rešitev tega problema je uporaba kril z večjo globino ali uporaba profila, ki je manj občutljiv na nizka Re števila. Tak profil je zelo podoben ravni plošči, vendar pa zato trpijo letalne lastnosti modela.

SMERNA STABILNOST
Dolg in vitek trup se poskuša zavrteti prečno v smer leta. Smerni stabilizator ima nalogo da to prepreči. Veliko metod za določitev velikosti smernega stabilizatorja je bilo objavljenih, toda nobena se ni izkazala kot točna. Najenostavnejša metoda je pomanjšati silhueto pravega letala, čeprav tudi ta ni povsem zanesljiva. Najboljše rezultate še vedno dobimo s poskusi, upoštevati pa moramo, da sta površina smernega stabilizatorja in V-lom krila tesno povezana.

PLOŠČATO VALJANJE
Če ima model majhen smerni stabilizator in velik V-lom krila, se lahko pojavi ploščato valjanje. Model, ki ga zmoti sunek vetra se nagiba k bočnemu drsenju. V-lom krila na to odgovori tako, kot prikazuje risba.

Ploščato valjanje

Model se obrača proti bočnemu drsenju, krilo pa se v tej smeri dvigne. Ker se trup poskuša zavrteti bočno v smer leta pride do odklona smeri in to se povečuje dokler se krilo zelo ne dvigne in zavrti model v drugo smer. Takšno nihanje je lahko zelo močno in krila lahko dosežejo celo navpični položaj. Da se temu izognemo, moramo povečati površino smernega stabilizatorja, zmanjšati V-lom krila ali celo oboje. Model z ustrezno velikim smernim stabilizatorjem se bo valjanju upiral s tako imenovanim učinkom vetrnice. Manjši V-lom krila pri stabilnem modelu zmanjša drsenje v stran in zato model manj spremeni smer letenja. Za dobro stransko stabilnost potrebujemo zato velik smerni stabilizator in majhen V-lom krila.

SPIRALNA NESTABILNOST
Večanje smernega stabilizatorja in manjšanje V-loma krila lahko privede do nasprotnega učinka, ki ga imenujemo spiralna nestabilnost.

Spiralna nestabilnost

Manjše bočno drsenje je lahko vzrok za krepak odklon učinka vetrnice. Če je V-lom premajhen je stabilizacijska sila V-loma krila premajhna in notranje krilo nima dovolj hitrosti zato se mu poruši vzgon. Za spiralno nestabilen model je za padec kriv odklon iz smeri ali ostro povečanje bočnega drsenja. Ko smerni stabilizator z učinkom vetrnice zavrti model, ta prične bočno drseti, na notranjem krilu se poruši vzgon in krilo omahne. Let se nadaljuje v spirali in ker se nagnjenost modela povečuje je let vedno bolj strm proti zemlji.
Vsi DV modeli so v neki meri spiralno nestabilni. Model že zelo zgodaj nakaže, da bo omahnil v spiralo zato ga lahko preprosto izvlečemo iz tega manevra. Ko se nos modela spusti rahlo povlečemo za krmilo višine in odklonimo krilca in smerno krmilo v nasprotno smer vrtenja modela. Nasprotno je ploščato valjanje, ki se zelo nenadoma pojavi in potrebuje pravilne in počasne odklone krmil, da model umirimo. Odkloni morajo biti nasprotni trenutnemu režimu vrtenja in v enakem časovnem intervalu kot se vrti model. Če te komande niso pravilne lahko valjanje postane še močnejše. Druga metoda, ki je zelo pogosto uspešna je odklon višinskega krmila navzdol, da model pridobi na hitrosti. Spremeni se vzgonski koeficient in s temu tudi sile na krilo.
Vsak konstruktor teži k temu, da bo model špiralno in smerno stabilen, vendar je pri visokem vpadnem kotu in majhni hitrosti špiralno stabilnost zelo težko doseči. Ta namreč zahteva zelo velik V-lom krila in majhen smerni stabilizator. Pri veliki hitrosti in velikem V-lomu krila bo model težil k nihanju iz ene strani na drugo, zato potrebuje velik smerni stabilizator. To pa zopet vodi k špiralni nestabilnosti. Pri modelih, ki so konstruirani za določeno hitrost letenja to ni problem. Za modele, katerim se hitrost letenja zelo spreminja pa je potrebno določiti kompromis. Pri termičnih jadralnih modelih, ki večino leta krožijo v termiki, moramo največjo pozornost posvetiti špiralni stabilnosti. To pomeni velik V-lom in majhen smerni stabilizator. Špiralna stabilnost pa je manj pomembna pri modelih, ki letijo ob pobočjih. Tem modelom povečamo smerni stabilizator in zmanjšamo V-lom. Vendar pa moramo biti previdni pri zavojih, da model ne preide v špiralni let. Ponavadi tega ne moremo zadržati s smernim stabilizatorjem, zato moramo nekoliko povečati V-lom krila.

Objave iz iste kategorije: