Rýchlostná polára a zmena výšky.

Peter Gašparovič

Deltaklub Hačava

 

Zaiste každý absolvent pilotného kurzu vie, že opadanie ZK, či lietadla závisí na rýchlosti letu podľa rýchlostnej poláry. Dá sa z nej vyčítať rýchlosť optimálnej kĺzavosti, rýchlosť minimálneho opadania, ale aj pádová rýchlosť. Väčšina aj vie, ako sa mení tvar rýchlostnej poláry pri väčšej vzletovej hmotnosti, a tuší, že sa mení aj pri zmene výšky letu so zmenou hustoty vzduchu. O koľko sa zmení a či sa zmení aj pri zmene vonkajšej teploty a tlaku, to pozná málokto. Pritom všetko je také jednoduché. Pri ustálenom kĺzavom lete sa vztlak Y približne rovná tiaži klzáku G. Vzťah pre odvodenie vztlaku je:

Člen: 1/2 rv2 predstavuje dynamický tlak. Pri inak zachovaných podmienkach letu (uhol nábehu) závisí rýchlosť letu iba na zmene hustoty vzduchu r . A pretože hustota sa mení nielen pri zmene výšky, ale aj pri zmene teploty a atmosférického tlaku, pokúsim sa načrtnúť, o aké  zmeny ide a aký význam majú pre bežné lietanie. Z rovnice hore sa dá vyjadriť zmena rýchlosti v oproti  pôvodnej v0 pri zmene hustoty r0 na hustotu r :

Zmenu hustoty možno odvodiť zo stavovej rovnice plynu. Podľa nej napríklad pri teplote 15°C, a tlaku 1013,25 hPa, má vzduch hustotu 1,225 kg/m3. Pre zmenu hustoty vzduchu pri zmene ostatných dvoch parametrov platí vzťah:

Teplota T sa musí udávať v Kelvinoch  = °C + 273. Pri zmene výšky je to zložitejšie, lebo sa menia obidva parametre a to nie vždy rovnako (gradient teploty, tlakové útvary). Približné riešenie je možné pre Medzinárodnú štandardnú atmosféru, ktorá slúži pre porovnávanie výkonov lietadiel. Podľa jej predpisu (norma GOST 64) existuje presná závislosť medzi hustotou a nadmorskou výškou (vybral som niektoré výšky z hľadiska lietania na Slovensku):

Výška  [m]

Hustota rkg/m3]

0

1,225

500

1,167

800

1,134

1600

1,045

2000

1,007

2500

0,957

3000

0,909

5000

0,737

 Z uvedených vzťahov a údajov vyplývajú tieto závery. Pri štarte na Kráľovej Holi (výška asi 2000m) bude treba vyvinúť pri štarte väčšiu rýchlosť než pri štarte na Háji pri Košiciach (výška 500m), a to –krát viac. Rozdiel je do 8% – ZK má teda pádovú rýchlosť o 2 km/h nižšiu. Podobný rozdiel nastane pri štarte v zime (-20°C) a v lete (+20°C). V lete vďaka väčšej teplote bude hustota nižšia a rýchlosť väčšia. Tento rozdiel je adekvátny rozdielu rýchlosti, ktorý vznikne, keď si ZK so vzletovou hmotnosťou 110 kg (váha pilota 70kg) začne skúšať pilot s hmotnosťou 87 kg (vzlet. hmotnosť 127kg). Zmena rýchlosti pri zmene atmosférického tlaku z 980hPa na 1030hPa (extrém) dosiahne len 2%. Zatiaľ čo pre štart sú uvedené rozdiely takmer nevýrazné, je treba s nimi počítať pri určovaní optimálnej rýchlosti, hlavne pri vzájomnom posilnení vplyvov na hustotu. Pre ZK s optimálnou rýchlosťou 45 km/h vo výške 500m platí v prípade letu v Owens Valley vo výške 5000m optimálna rýchlosť 57 km/h (rozdiel skoro 26 %) plus malý rozdiel daný horúčavami, ktoré v tamojších končinách panujú. Spolu s doprednou rýchlosťou sa nám samozrejme rovnakým dielom zväčší aj minimálne opadanie. Ešte ako poznámku by som chcel uviesť, že popisovaná zmena rýchlosti sa prejaví iba na rýchlomeroch s vrtuľkovou sondou. Tá meria skutočnú vzdušnú rýchlosť. Pitotstatická sonda, ktorou sú vybavené niektoré exotické rýchlomery na ZK totiž meria v podstate dynamický tlak (viď prvá rovnica). Ten s poklesom hustoty zostáva zachovaný, pretože sa zvýši rýchlosť. Preto pri určovaní rýchlostí pomocou neho platí iba jedna rýchlostná polára pre nulovú nadmorskú výšku.
Predchádzajúci článok