1. Atmosfera rzeczywista i wzorcowa.
Atmosfera jest to gazowa powłoka otaczająca Ziemię. Atmosferę dzielimy pionowo:
TROPOSFERA – 0-20 km;
STRATOSFERA – 20-40 km;
MEZOSFERA – 40-80 km;
TERMOSFERA – 80-500 km (100km umowna granica kosmosu)
Do wysokości 100 km skład atmosfery jest niezmienny. Grubość poszczególnych warstw zmienia się wraz z szerokością geograficzną i ukształtowaniem terenu. Atmosfera wzorcowa jest to umowna zależność średnich wartości ciśnienia, gęstości i temperatury powietrza od wysokości określanej względem poziomu morza. Do 11 km przyjmuje się stały spadek temperatury który wynosi 6,5 stopnia C na 1 km. Powyżej 11 km temperatura wynosi -56,5 stopnia. Na poziomie morza temperatura wynosi ok. 15 stopni, ciśnienie 1013,2 hPa gęstość powietrza 1,225 kg/m3.
2. Aerodynamiczny pomiar wysokości i prędkości lotu.
Wysokościomierz działa na zasadzie pomiaru ciśnienia atmosferycznego, zmniejszającego się ze wzrostem wysokości. Do wysokościomierza jest doprowadzane ciśnienie statyczne z rurki zwanej rurką Pitota. Wysokościomierz można nastawić na trzy różne wartości ciśnienia atmosferycznego:
- Ciśnienie lotniska startu, oznaczane QFE. Wysokościomierz wskazuje wtedy wysokość względną.
- Ciśnienie na poziomie morza (QNH), dające wysokość bezwzględną.
- Standardowe ciśnienie na uśrednionym poziomie morza (QNE), czyli 1013,2 hPa (760 mm albo 29.92 cala słupka rtęci).
Prędkościomierz lotniczy mierzy ciśnienie dynamiczne strug powietrza napierających na samolot w ruchu. Konstrukcyjnie jest właściwie manometrem różnicowym, mierzącym różnicę między ciśnieniem dynamicznym z rurki a ciśnieniem statycznym. Prędkościomierz ma w pilotażu znaczenie zasadnicze, zważywszy że samolot leci dzięki prędkości względem powietrza. Powodzenie wielu manewrów, szczególnie w krytycznych fazach lotu (start i lądowanie) zależy od precyzyjnego utrzymania prędkości.
*Prędkościomierz wskazuje prędkość samolotu względem otaczającego go powietrza. Działa on na zasadzie pomiaru ciśnienia dynamicznego, czyli różnicy ciśnienia całkowitego i statycznego. Elementem pomiarowym wszystkich prędkości jest różnicowa puszka membranowa, do wnętrza której jest doprowadzane ciśnienie całkowite, natomiast do jej obudowy ciśnienie statyczne. Ugięcie się puszki jest funkcją ciśnienia dynamicznego.
3. Rodzaje prędkości w lotnictwie (prędkość rzeczywista, przyrządowa, podróżna)
Prędkość rzeczywista - prędkość lotu poprawiona o wartość wynikającą ze zmiany gęstości powietrza nazywa się rzeczywistą (TAS - True Airspeed). Jeżeli samolot nie ma prędkościomierza TAS, prędkość rzeczywistą można obliczyć pamięciowo, poprawka wynosi około 2% wartości wskazywanej na każde 300 m (1000 stóp) wysokości. Np. 5000 stóp – IAS +9%=TAS
Prędkość przyrządowa albo wskazywana (IAS - Indicated Airspeed), która nie uwzględnia zmiany gęstości powietrza z wysokością lotu (im mniejsze ciśnienie atmosferyczne, tym powietrze bardziej "oszukane"). Przy zwiększaniu wysokości lotu IAS będzie spadać, przy schodzeniu - wzrastać.
Prędkość podróżna – (GS – Ground Speed) prędkość statku powietrznego względem powierzchni Ziemi.
4. Charakterystyki aerodynamiczne (Cz od Alfa).
Cz - wsp. siły nośnej; Cx – wsp. siły oporu; L – kąt natarcia; k – doskonałość; Cz/Cx=k
5. Osiągi samolotu (prędkość minimalna i maksymalna, prędkość pionowa i najlepszego wznoszenia).
6. Układy sterowania samolotu i śmigłowca.
Samolot: ruch drążka (lewa/prawa) powoduje wychylenia lotek; ruch drążka (przód/tył) powoduje wychylenie steru wysokości; drążek od siebie -> obniżamy się; drążek do siebie -> podnosimy;
ruch orczykiem (pedałami) powoduje wychylenie steru kierunku, samolot będzie skręcał.
Śmigłowiec: ruch dźwigni skoku ogólnego i mocy powoduje zmianę kąta natarcia wirowania wszystkich łopat jednocześnie; odpowiednie wychylenie drążka sterowniczego powoduje ruch śmigłowca w dowolnym kierunku; Ruch obrotowy realizowany jest poprzez zmianę skoku śmigła ogonowego. Zmianę tę śmigłowiec realizuje w wyniku sterowania orczykiem (pedałami) przez pilota
7. Zespoły samolotu i śmigłowca.
Samolot: kadłub (z przodu kabina pilotów), skrzydła samolotu – zespoły wytwarzające siłę nośną, ogon samolotu, ster wysokości, statecznik poziomy i pionowy, usterzenie poziome i pionowe, ster kierunku, 4 silniki turbinowe odrzutowe.
Śmigłowiec: kadłub (kabina pilotów), dwa silniki turbinowe śmigłowcowe, łopata wirnika, łopata śmigła ogonowego, śmigło ogonowe, wirnik nośny, podwozie kołowe lub płozy.
8. Napędy lotnicze.
a) silnik tłokowy – klasyczny, stosowany w małych, lekkich samolotach, silnik, który do wytwarzania pracy wykorzystuje tłoki poruszające się w cylindrach. Tłoki najczęściej są połączone z wałem korbowym, od którego odbierany jest moment obrotowy.
b) turbinowy silnik odrzutowy – stosowany we wszystkich ciężkich samolotach. Wlot powietrza doprowadza je do sprężarki, która spręża powietrze i tłoczy je do komory spalania. Komora w której nieustannie palone jest paliwo, wytwarza gaz który daje energię do napędu turbiny. Turbina jest siłą napędową sprężarki. Ciąg silnika wynika z różnicy pędu gazów wpadających przez wlot i opuszczających silnik przez dyszę wylotową ze zwiększoną prędkością
c) turbinowy silnik śmigłowy, wykorzystujący turbinę gazową do poruszania zewnętrznego śmigła napędowego
d) turbinowy silnik śmigłowcowy – działa na podobnej zasadzie co silnik odrzutowy, dodatkowo jest wyposażony w drugą turbinę do rozprężania gazów która napędza reduktor, ten jest motorem napędowym wirnika.
e) dwuprzepływowy turbinowy silnik odrzutowy -wyposażony w dużej średnicy wentylator (pierwszy człon sprężarki), który spręża wstępnie powietrze i które zostaje skierowane na dwa tory: Na silnik właściwy, czyli dalsze stopnie sprężarek - kolejno niskiego i wysokiego ciśnienia i dalej do komory spalania silnika i na turbinę; do kanału zewnętrznego, z którego jest kierowane bezpośrednio do atmosfery, wytwarzając w ten sposób ciąg w sposób zbliżony do ciągu śmigła napędzanego np. silnikiem tłokowym. Gorące sprężone gazy opuszczające komorę spalania napędzają turbiny wysokiego i niskiego ciśnienia (turbiny te napędzają z kolei sprężarki) oddając im część energii a następnie wypływają przez dyszę wylotową, rozprężając się w niej i przyśpieszając, co generuje pozostałą część ciągu takiego silnika.
9. Konstrukcja skrzydeł i kadłuba.
Typy konstrukcji skrzydeł:
- skrzydło dźwigarowe, jego zasadniczą częścią są dźwigary, żebra, podłużnice. Moment zginający przenoszony jest przez pasy dźwigara, natomiast siła tnąca przez ścianki dźwigara, moment skręcający przenosi pokrycie.
- skrzydło skorupowe, wszystkie elementy przenoszą każdy typ obciążenia.
- skrzydło półskorupowe, zasadnicza część to dźwigar nieco mniejszy, jak również podłużnica. Moment zginający przenoszony jest przez pokrycie, podłużnice i dźwigary, moment skręcający przez pokrycie, natomiast siła tnąca przez ścianki dźwigarów.
Skrzydła są podstawowym zespołem płatowca samolotu, pozwalają uzyskać ok. 80% siły nośnej samolotu, decydują o stateczności i sterowności, są też podstawowymi zbiornikami paliwa.
Wymagania: aerodynamiczne – minimalny opór, duża doskonałość, korzystne cechy stateczności; konstrukcyjne – mała masa, duża wytrzymałość, łatwy montaż do kadłuba, zapewnienie poprawnego działania klap i slotów; eksploatacyjne – mała wrażliwość na czynniki zewnętrzne, łatwy dostęp do urządzeń pokładowych, zamienność skrzydeł, możliwość dostępu do węzłów nośnych.
Typy konstrukcji kadłuba:
- kadłub kratownicowy, składa się kratownicy oraz sztywnej obudowy nadającej właściwy kształt. Kratownica przenosi obciążenia zewnętrzne. Zaletą jest łatwość wykonania oraz lekkość konstrukcji.
- kadłub skorupowy, charakteryzuje się brakiem podłużnicy. Pokrycie jest metalowe, drewniane lub też z mas plastycznych.
- kadłub półskorupowy, to pokrycie wraz z usztywniającym szkieletem utworzonym przez wręgi i podłużnice.
Obciążenia kadłuba to siły masowe, siły aerodynamiczne od usterzenia oraz ciśnienie wewnętrzne. Podłużnice przenoszą momenty zginające oraz siły tnące, pokrycie natomiast przenosi siły odciążenia od ciśnienia oraz moment skręcający.
Transport-materialy