Flapsurile avionului

Flapsurile avionului

Intr-o anumita faza de zbor precum decolarea si aterizarea este de dorit sa aveti o aripa care are o capacitate de portanta crescuta ( un coeficient crescut de portanta ), care sa permita viteze mai reduse de zbor.

Scopul principal al flapsurilor este acela de a oferi o portanta necesara la o viteza a aerului scazuta. In alte momente este convenabil sa aveti o rezistenta la inaintare crescuta pentru a incetini avionul sau a-i creste rata de coborare. Metodele care fac acest lucru sunt nominalizate ca fiind cresterea portantei si cresterea rezistentei la inaintare.

Producerea de mai multa portanta de la o aripa are beneficii evidente. Intr-un zbor rectiliniu la orizontala greutatea este echilibrata de portanta :

Portanta = Greutate = C_Portanta x ½ ρ V²x S 

Daca este folosita vreo modalitate de a schimba suprafata portanta de baza intr-o forma care are un C_{L maxima} crescut si posibil o suprafata crescuta a aripii S, atunci portanta necesara poate fi generata la viteze mult mai reduse.

Cand C_{L maxima}  este atins langa unghiul de atac critic, portanta necesara va fi generata la o viteza a aerului mult mai scazuta. Cand acest unghi este atins in cele din urma, viteza aerului este mult mai scazuta decat pentru aripa "nemodificata". Asta inseamna ca toate celelalte viteze care sunt raportate la viteza limita, cum ar fi viteza de decolare, viteza de apropiere, viteza de aterizare, etc, vor fi mai scazute - o situatie mai sigura care permite folosirea unor distante de decolare si aterizare mai scurte.

Cresterea lui C_{L maxima} cu dispozitive de hipersustentatie ( inalta portanta )

Exista doua tipuri principale de dispozitive de hipersustentatie care sunt capabile sa creasca C_{L maxima}:

q      Voleti si fante - fie automat fie controlate de pilot.

q      Flapsurile ( controlate de pilot ), care pot fi la bordul de fuga sau bordul de atac al aripii - majoritatea avioanelor au flapsuri la bordul de fuga.

Comenzile flapsurilor  in cabina

Flapsurile aripilor sunt controlate din cabina de obicei prin una din urmatoarele posibilitati:

□ Comutator electric, care permite ca orice pozitie a flapsului sa fie selectata de la "escamotat complet" ( pozitia OFF ) pina la "scos complet", cu pozitia exacta aratata pe un indicator din cabina; sau

□ Un levier sau maner mecanic, care permite ca flapsul sa fie selectat pe anumite pozitii, aceasta fiind marcata pe un indicator la baza manerului.

Cand levierul flapsului este folosit, suprafetele de comanda de pe ambele aripi se misca identic. Este bine sa controlati atent flapsurile in timpul inspectiei externe de dinaintea zborului sa va asigurati ca sunt atasate in siguranta, ca se extind in aceeasi masura si ca suprafetele lor ( si ale aripii ) nu sunt avariate.

Flapsurile de la bordul de fuga al aripii

Flapsurile modifica curbura suprafetei portante. O suprafata portanta proiectata pentru a oferi o portanta mare are o linie de curbura mare ( linia echidistanta intre suprafata superioara si cea inferioara ) - si cu cat linia de curbura este mai mare, cu atat este mai mare capacitatea de portanta a aripii. Printr-o aripa de portanta mare intelegem o aripa care poate produce portanta necesara la o viteza a aerului cit mai scazuta.

Majoritatea suprafetelor portante de mare viteza au o linie de curbura mica care este destul de dreapta si abia indoita. Daca bordul de fuga sau bordul de atac pot fi rabatate descendent, atunci rezulta o sectiune a suprafetei portante arcuite mult mai mare - ceea ce inseamna ca poate produce portanta necesara la o viteza a aerului mai redusa, adica a devenit o aripa de portanta mare.

In principiu toate avionele au flapsuri la bordul de fuga al aripii. Avioanele mai mari, in special cele cu aripi in sageata, au si flapsuri la bordul de atac. Acestea au o functie asemanatoare cu flapsurile de la bordul de fuga in sensul ca cresc curbura aripii, si astfel ii cresc eficienta in producerea portantei.

Efectele flapsurilor

Cresterea portantei

Cresterea curburii aripii va produce cresterea portantei ( mai multa portanta la aceeasi viteza a aerului sau aceeasi portanta la o viteza a aerului mai scazuta ).

Efectul initial la coborirea flapsurilor este de a genera o portanta crescuta. Daca pilotul nu coboara botul avionului pentru a scadea unghiul de atac, avionul va efectua o urcare de scurta durata si neplacuta - o "umflatura". Este doar de scurta durata pentru ca in urmatorul moment cresterea rezistentei la inaintare reduce viteza avionului si prin urmare forta portanta scade.

Referat: Lumina - emisiile de lumina, spectrul electromagnetic, polarizarea, LASER-ul, efectul fotoelectric Referat: Tehnologia prelucrarii materialelor plastice

Coborarea flapsului mareste valoarea portantei

Atitudinea avionului ( inclinarii fata de axa transversala )

Din cauza cresterii curburii aripii datorata coboririi flapsurilor la bordul de fuga, centrul de presiune se muta catre in spate pe masura ce flapsurile sunt coborate mai mult, modificind astfel cuplul portanta - greutate. Cuplul tractiune - rezistenta la inaintare poate fi de asemenea modificat datorita schimbarii rezistentei la inaintare. Efectul de picaj-cabraj rezultant va fi diferit de la un tip de avion la altul in functie de cuplul care predomina : portanta-greutate, botul avionului in jos ( picaj ) sau tractiune-rezistenta la inaintare, cabraj.

De obicei coborarea ( scoaterea ) flapsurilor produce coborarea botului avionului.

Micsorarea raportului portanta/rezistenta la inaintare

Cand flapsurile sunt coborate portanta creste, dar la fel se intampla si cu rezistenta la inaintare. Cand avem in vedere ca majorarea unghiurilor de atac ofera cel mai bun raport portanta / rezistenta, cresterea rezistentei la inaintare este proportional mult mai mare decat cresterea portantei, adica raportul L/D este cu atat mai mic cu cat flapsul este mai mult coborat.

Ca rezultat al unei proportii L/D mai scazute, avionul nu va plana la fel de departe cu flaps scos ca atunci cand acesta ar fi complet escamotat, si nici nu va avea o rata de urcare mai mare. De asemenea, va necesita mai mult combustibil pentru a se deplasa pe aceeasi distanta - daca alegeti sa zburati cu flapsul scos.

Flapsul coborat scade valoarea raportului portanta/rezistenta la inaintare ( L/D )

Rezistenta la inaintare crescuta

Pe masura ce flapsul este coborat ( scos ), rezistenta la inaintare, ca si portanta, creste. In prima faza a coborarii flapsului, portanta creste destul de mult cu o oarecare crestere a rezistentei la inaintare. In fazele urmatoare ale scoaterii flapsului, cresterea rezistentei la inaintare este mult mai mare.

Cand flapsurile sunt scoase, din cauza ca rezistenta la inaintare creste, viteza va incepe sa scada daca nu este marita puterea motorului sau daca rata de coborare nu este crescuta - sau ambele.

Coborarea flapsurilor creste rezistenta la inaintare.

Unghi de atac critic scazut

Unghiul de atac este masurat comparativ cu linia corzii aripii "fara flapsuri scoase". Aceasta inseamna ca exista o linie de referinta constanta in comparatie cu care sa masurati unghiul de atac in toate etapele zborului.

Flapsurile de la bordul de fuga nu se extind de-a lungul intregii aripi, ci de obicei doar de-a lungul portiunii de langa fuselaj. Flapsurile sunt coborate simultan si simetric pe ambele laturi ale avionului.

Cu flapsurile coborate, unghiul critic de atac este mai mic decat unghiul critic de atac atunci cand aripa este cu flapsurile escamotate. Veti observa in acest caz ca avionul va avea o atitudine cu botul mai coborat la o viteza scazuta cu flapsurile coborate decat atunci cand are flapsurile escamotate.

NU confundati unghiul de atac cu atitudinea caci ele reprezinta doua lucruri diferite. Atitudinea avionului nu are nici o legatura cu unghiul de atac in timp ce avionul efectueaza diferite manevre in zbor. Atitudinea este unghiul avionului fata de orizontala si unghiul de atac este unghiul fata de curentul de aer.

Coborarea flapsului scade valoarea unghiului de atac critic.

Flapsurile la decolare

Coborand partial flapsurile la pozitia de decolare recomandata ( specificata in Manualul de Zbor ) puteti obtine un plus de portanta fiind un avantaj fata de o rezistenta la inaintare scazuta. Cresterea coeficientului de portanta ( C_portanta ) inseamna ca valoarea necesara a portantei poate fi obtinuta la o viteza mai scazuta si ca valoarea vitezei limita este micsorata. Acest lucru permite avionului sa zboare la o viteza mai mica si ca rulajul pentru decolare sa fie scurtat, desi rezistenta la inaintare este intr-o usoara crestere.

Panta de urcare cu si fara flaps va diferi de la un avion la altul, iar pentru un avion anume va diferi in functie de cantitatea de flaps selectata.

Daca scoateti flapsul la un unghi mai mare decat este recomandat pentru decolare, atunci veti obtine o rezistenta la inaintare crescuta cu o foarte mica imbunatatire a portantei. Aceasta rezistenta la inaintare foarte crescuta la extinderile mai mari ale flapsului va va scadea rata de accelerare in timpul rulajului pe sol la decolare si va va diminua performanta la urcare.

Managementul flapsurilor la decolare

Alegeti o setare adecvata a flapsurilor pentru decolare, asigurati-va ca va puteti incadra in limita distantei disponibile de rulaj pentru decolare ( TORA - este mentionata in AIP la capitolul date despre aerodrom ) si nu aveti obstacole pe directia de decolare, incadrindu-va in limitele pantei de urcare prescrise de TODA ( distanta disponibila la decolare pina la atingerea inaltimii de 50ft-din AIP ). In zbor, pe panta de urcare inainte de escamotarea flapsului asigurati-va ca aveti inaltimea recomandata in Manualul de Zbor, cat si viteza corespunzatoare noii configuratii. Daca flapsurile sunt retrase la o viteza prea mica, aripa cu flapsul escamotat ( sau aripa cu mai putin flaps daca le retrageti in etape ) produce mai putina portanta, si daca este insuficienta pentru a sustine avionul, il va face sa piarda din inaltime ( infunde ) putand ajunge chiar la viteza limita.

Pe masura ce escamotati flapsul avionul va tinde sa se"infunde" din cauza reducerii portantei pe care o produce aripa. Pentru a contracara aceasta infundare, trebuie sa ridicati botul avionului si sa mariti unghiul de atac. Daca nu ridicati botul avionului pentru a compensa pierderea de portanta pe masura ce flapsul intra, avionul sa va infunda pana ce va acumula suficienta viteza pentru a compensa portanta redusa.

Cand retrageti flapsul, reducerea de curbura la capatul aripii muta centrul de presiune catre inainte si exista si o modificare a rezistentei la inaintare. Exista de obicei o tendinta ca botul avionului sa se incline, caz in care este necesara retrimerarea lui. Daca mariti puterea motorului inspre o viteza mai mare de urcare sau de zbor, va mai fi necesara o retrimerare ( echilibrare ) pe masura ce viteza creste.

Pentru a obtine aceeasi portanta in situatia in care zburati fara a folosi flapsurile, atitudinea avionului trebuie sa fie cu botul mai sus. Prin ridicarea usoara a botului pe masura ce flapsurile sunt retrase C_Portanta generat ramane aproximativ acelasi, si astfel avionul nu pierde din inaltime. Chiar daca portanta este aceeasi, C_D va fi redus datorita retragerii flapsurilor, si aceasta reducere a rezistentei la inaintare permite avionului sa-si majoreze viteza.

Flapsurile pe timpul apropierii si aterizarii

Coborarea flapsurilor pentru aterizare permite aripii, datorita cresterii C_Portanta, sa genereze portanta necesara la o viteza mai redusa si prin urmare face posibila o viteza de apropiere mai redusa. Viteza limita ( critica ) este scazuta semnificativ datorita cresterii coeficientului de portanta ( CL ) si de asemenea viteza de aterizare, care trebuie sa fie cel putin 1,3 V _Limita in configuratia apropierii pentru aterizare ( 30% mai mare decat viteza limita). Exista unele aspecte care trebuie luate in considerare inainte de a scoate flapsurile :

q      Viteza - asigurati-va ca nu scoateti flapsul la o viteza prea mare - Manualul de Zbor specifica viteza maxima de extensie a flapsului ( V_FE ).

q      "Umflatura"- pe masura ce flapsul este scos, C_Portanta va creste si avionul va avea tendinta de a fi "umflat" daca nu este contracarat cu o atitudine cu botul mai jos.

q      Atitudinea de cabraj-picaj - cand coborati flapsul exista de obicei o tendinta ca botul avionului sa se incline. Ar trebui sa va stabiliti si sa mentineti atitudinea dorita, si apoi sa echilibrati zborul pe panta de aterizare cu ajutorul mansei si palonierelor. Notati de asemenea ca datorita cresterii rezistentei la inaintare ( cu flapsurile coborate ) avionul va necesita setari de putere mai multe pentru a mentine viteza si altitudinea sau pentru a mentine o rata de coborare sigura. Daca doriti un unghi de coborare mai abrupt ( unghi de panta mare, scurtarea acesteia ), atunci coborarea mai mult a flapsurilor ( si nefolosirea puterii motorului ) va asigura acest lucru.

Scoatera flapsurilor cresc vizibilitatea pilotului

Cu flapsurile de la bordul de fuga al aripii scoase, atitudinea avionului va fi cu botul mai jos. Aceasta imbunatateste vizibilitatea pentru pilot - care este in special importanta in timpul apropierii de sol si a aterizarii.

Uneori este nevoie de un zbor precaut. Acesta este un zbor cu viteza redusa, de exemplu, cand vreti sa supravegheati activitatea de pe pista si din jurul ei, sau cand vreti sa aterizati atunci cand este vizibilitate redusa ( care ar trebui evitata ). Coborarea partiala a flapsurilor permite un zbor cu viteza mai mica, apropiata de zona vitezei limita si vizibilitate crescuta din cabina.

Tipuri de flapsuri amplasate la bordul de fuga al aripii

Existe diferite tipuri de flapsuri care pot fi gasite pe avioanele usoare.

Ele includ:

q      Flapsuri simple

q      Flapsuri incastrate in profilul aripii

q      Flapsuri cu fanta, care permit trecerea curentului de aer cu o viteza marita de dedesubtul aripii si deasupra suprafetei superioare a flapsului, intirziind astfel pierderea de viteza.

q      Flapsuri culisante Fowler, care se misca atat inapoi cat si in jos, crescind astfel suprafata aripii si curbura.

Dispozitive la bordul de atac al aripii

La unghiuri de atac ridicate curentul de aer se indeparteaza ( sau se separa ) de zona superioara a aripilor si devine turbulent. Aceasta duce la o situatie de pierdere de viteza care reduce mult capacitatea de portanta a aripii.

Unele avioane au dispozitive la bordul de atac care fac ca fileurile de aer cu o presiune ridicata de dedesubtul aripii sa treaca printr-un spatiu ingustat, deasupra zonei superioare a aripii, intirziind astfel separarea si pierderea in viteza si permitind avionului sa zboare la un unghi de atac mai mare si o viteza redusa. Acest lucru poate fi realizat cu un volet la bordul de atac care formeaza partea superioara a bordului de atac al aripii in zbor normal, dar care pot fi extinse inainte si/ sau in jos pentru a forma o fanta.

Unele aripi au fante fixe care sunt construite efectiv pe bordul de atac al aripii dar acest tip este mai putin folosit deoarece acestea dau o rezistenta la inaintare ridicata la viteze de zbor normal. La un avion performant acest lucru ar fi inacceptabil si astfel sunt folosite tipurile de fante mobile ( extensibile ).

Spoilere ( distrugatoare de portanta )

Majoritatea avioanelor de transport cu reactie moderne si planoarele au spoilere pe zonele superioare ale aripilor. Acestea sunt suprafete de comanda rabatabile care, atunci cand sunt extinse, modifica curentul de aer de pe zona superioara a aripii, astfel scazind portanta si crescand rezistenta la inaintare.

Pilotii folosesc spoilerele pentru a reduce viteza si / sau pentru a face panta de coborare mai abrupta fara sa creasca viteza avionului.

La avioanele cu reactie mari, pilotii folosesc spoilerele pentru a controla inclinarea laterala a avionului in timpul zborului, si la aterizare dupa atingerea solului, pentru a anula portanta si pentru a duce toata greutatea pe roti, facind astfel franele rotii mai eficiente.

Acum completati Exercitiul 9 -flapsurile