1. A hosszanti stabilitás.
A repülőgépek háromirányú stabilitása közül a modellrepülőgépeknél elsősorban a hosszanti stabilitásra kell ügyelnünk. Modellrepülőgépünket ugyanis úgy kell megszerkesztenünk, hogy repülése közben hossztengelye a repülés irányával egybeessék.
Hogy ezen célunkat tényleg elérhessük, a gép stabilitásának a biztosítása végett mindenekelőtt a szárnyfelületek megfelelő profilozására, ívelésére, kikerekítésére s a méreteknek pontos betartására kell vigyáznunk. Az előző fejezetünkben mindezekről leírt utasítások tehát a modellgépek hosszanti stabilitásának mintegy első feltételei.
Bármily jól legyenek azonban gépünknek szárnyai megépítve, az X tengely körüli kilengéseknek a megakadályozásáról mégiscsak gondoskodnunk kell.
Legelső gondolatunka repülőgép súlypontjára és nyomásközéppontjára irányuljon. A stabilitás szempontjából ugyanis rendkívül fontos e két pontnak megfelelő elhelyezése. A súlypontra gondolva önkéntelenül is a lehető legmélyebb elhelyezés jut eszünkbe. A tapasztalatok azonban rácáfolnak. A súlypontnak túlságos mélyre helyezésekor ugyanis a gép szelesebb időben úgyszólván sohasem jut nyugalomba, hanem folytonosan leng s e kilengése annyira fokozódhatik, hogy a gép fel is billenhet. A magas fekvésű súlyponttal bíró gépek jobban dacolnak a széllel. Könnyebben is kormányozhatóak. Az aranyos középútat ajánljuk tehát. A nyomásközéppontra nézve pedig lehetőleg arra törekedjünk, hogy ez a súlyponttal egybeessék, mert ekkor a gép súlyereje (G) egyensúlyt tart a szárnyak felhajtóerejével (F-fel. 28. ábra). Mindenesetre nem árt, sőt talán még jobb is, ha a nyomásközéppontot egy kissé a súlypont mögé és fölé helyezzük. Gépünk így, mint mondani szoktuk, kissé fejnehéz lesz, aminek főértéke az, hogy mindig könnyen jut siklórepülési helyzetbe.
Zavarólag hat a repülőgép stabilitására a nyomásközéppontnak már megismert vándorlása, mely a beállítási szögek változásakor szokott bekövetkezni. Modellrepülőgépeinknél a rendesen használatos szögeknél ez a vándorlás aránylag igen kis határok között, a szárnyak első harmadrésze táján megy végbe (29. ábra). Ép ezért a szárnyakat úgy szereljük a gépre, hogy ez a része kerüljön a gép súlypontjába.
Ennek megvalósítására a dróthuzaloknak megfeszítése után modellünkkel lehetőleg szélmentes időben –gyenge kis szellő nem árt- a mótor felhúzása nélkül néhány lökéspróbát végzünk. Ez úgy történik, hogy a repülőgép farát a rendes repülési helyzetnek megfelelően, vagyis, hogy a húzótengely vízszintesen álljon, felemeljük s azután a gépet előre lökjük. (a lökéspróbákat 10-12m hosszú s 7-8 m széles teremben is elvégezhetjük.) Ha a gép könnyedén, szinte észrevétlenül hagyja el a földet és simán száll le, akkor a mótort, gumis gépeknél 30-50fordulattal felcsavarjuk s újból kezdjük lökéspróbánkat. Ha a gép most is nyugodtan repül, akkor fokozatosan jobban és jobban csavarjuk fel a mótort s minden egyes esetben gyenge indító lökéssel taszítjuk előre.
Ha az első lökéspróbánál a gép hirtelen, erősen emelkedik, akkor ez annak a jele, hogy a nyomásközéppont a súlypont előtt van. Ilyenkor az egyensúlyozó felületeknek csekély szögbeállításával ellensúlyozhatjuk a hibát. Vigyázunk azonban arra, hogy ez a felület legalább 3°-kal kisebb szögben álljon, mint a szárnyfelület (Pénaud elve). Ha ez sem elegendő, akkor a szárnyat kissé hátrább kell helyeznünk. Az egyensúlyozó felületet azonban ilyenkor 0°-ba állítjuk.
Ha a gép rövid, igen lapos repülés után meredeken, orrára bukva száll le, akkor a nyomásközéppont nagyon a súlypont mögé került, tehát a szárnyfelületet kissé előbbre kell hoznunk.
A nyomásközéppont elhelyezésének ezen rendkívül nagy fontossága miatt a nagyobb gépeknél mindenegyes profilra nézve külön-külön aerodinamikai laboratóriumokban határozzák meg a nyomásközéppontnak a helyzetét. Mi a fenti eljárásunkkal teljesen beérhetjük.
A repülőgépek hosszanti stabilizálásának első igen fontos módja, a vízszintes farokfelületeknek alkalmazása, melyeket a súlyponttól lehetőleg távol a húzótengely irányában helyezünk el. Lássuk ezeknek a működését.
Ha a gép működése közben az X tengely körül (28.ábra) kileng, akkor a súlypontja egy ideig eredeti pályáján halad tovább (30.ábra). Ennek következtében a repülőgép farán elhelyezett vízszintes kormányzófelület olyan szögbe áll be, amelynek most már van felhajtó, illetőleg az ábránkon feltüntetett esetben leszorító ereje. Ez a P erő az a erőkarral szorozva olyan forgató nyomatékot létesít, mely a repülőgépet eredeti helyzetébe tereli vissza. Nem szabad azonban azt gondolnunk, hogy ezek a kilengések olyan nagyok, mint ahogyan az ábrán feltüntettük. A valóságban ezek annyira csekélyek, hogy alig láthatóak. Rajzunkon csakis a világosabb szemlélet kedvéért nagyítottuk a kilengést.
Ugyanilyen szerepe van a nyílvessző végére illesztett vezértollnak is, melyről mindnyájan tudjuk, hogy egyrészt a nyíl irányának megtartására, másrészt meg a bucskázás elkerülésére szolgál.
A hosszanti stabilizálásnak második módja a Pénaud-féle egyensúlyozás (31.ábra). Eszerint, ha a repülőgépet két pontban támasztjuk meg, például a súlypont előtt egy nagyobb szárnyfelülettel s a gép farán egy kisebbel s az utóbbinak beállítási szögét kisebbnek vesszük, mint az előzőjét, akkor a gépnek X tengely körül történő kilengésekor mind a két szárnyfelületnek a hajlásszöge megváltozik. Így, ha például gépünknek a fara lebillen, akkor mind az első, mind a hátsó felületnek a beállítási szöge nő. A szögek változásával kapcsolatosan megváltozik a felületeknek felhajtó ereje is. Mivel pedig a hátsó kisebb szögnek növekedése alkalmával jóval nagyobb mértékben nő a felhajtó erő, mint a mellső nagyobb szögnek ugyanakkora szöggel való növekedésekor, ezért a gép hátsó része ismét eredeti helyzetébe igyekszik vissza s a gép egyensúlya újból helyreáll.
Fontos a repülőgépek hosszanti stabilitása szempontjából a húzótengelynek megfelelő elhelyezése is. Ez utóbbi legjobb akkor, ha a gép súlypontján halad keresztül, amint ezt a 28-ik ábránkon is feltüntettük, ahol H jelentette a húzótengelyt.
Hogy miért kell a húzótengelynek a súlyponton átmennie, azt a következő egyszerű kísérletünkből azonnal megértjük.
Egy pálcának a végére a 32-ik ábránkon látható módon, háromszögalakú dróttal egy ólomgolyót (A) erősítünk s azután próbálgatással megkeressük a rendszernek S súlypontját. Ha a pálcát nem mozgatjuk, akkor ezen a pontban alátámasztva, vízszintes helyzetben marad. Ha azonban ezen S pontban alátámasztva a nyíl irányában balra mozgatjuk, akkor a pálca a rendszer stabilitását növel, mélyen csüngő ólomgolyó dacára is kibillen vízszintes helyzetéből, még pedig annál erősebben, minél gyorsabban mozgatjuk a pálcát. A pálca kibillenésének az irányát az alul látható, jobbra mutató ív jelzi. Ezen jelenségnek igen egyszerű a magyarázata. Amikor a pálcát mozgatjuk, akkor a pálcában s az alatta csüngő golyóban tehetetlenségi erők ébrednek. A pálcában ébredt ezen erő a rúd egyensúlyi helyzetén mitsem változtat, az ólomgolyóban létrejött tehetetlenségi erő (T) ellenben, mivel a súlyponttól a távolságra van, olyan forgató nyomatékot (a * T) hoz létre, mely a pálcát az ívalakú nyíl irányában kilendíti.
Ha a mozgást lassítom, vagy méginkább, ha a pálcát az előbbivel ellenkező irányban mozgatom, akkor a tehetetlenségi erők ellenkező irányú forgató nyomatékot létesítenek s a pálca is ellenkező irányban billen ki.
Repülőgépünk megtámasztása repülés közben hasonló e pálcának a megtámasztásához. Hogy tehát a húzótengely alatt és fölött levő géprészek, mint megannyi ólomgolyók, tehetetlenségi erejének forgató nyomatéka n legyen a húzótengely fölött nagyobb vagy kisebb, mint az alatt s így ne is okozhasson kibillenéseket, ezért a húzótengelyt a gép súlypontjába helyezzük.
Könnyen beláthatjuk most már, hogy ha a repülőgép súlypontja (S) a húzótengely alatt (mondjuk S1 helyzetben) van, akkor, mivel a húzótengely alatt nagyobb forgató erők lépnek fel, mint fölötte, a gép az indulás és előrehaladás alkalmával az orrán át akar bukni (33.ábra), míg leszálláskor, vagyis a húzóerő csökkenése és megszűnésekor eredeti pályájából hirtelen kitér és felszökik. (34. ábra)
Az ellenkező jelenséget észleljük, ha a súlypont a húzótengely fölött foglal helyet. Ha a súlypont csak igen kevéssé van a húzótengely fölött, vagy alatt, akkor ez a kibillenő hatás annyira kicsi, hogy a repülőgép stabilitására szinte nincs is befolyással.
Hogy már most modellrepülőgépeink húzótengelye tényleg a gép súlypontjában halad-e keresztül, ennek megállapítására a következő egyszerű eljárásmódot ajánlhatjuk: Mindenekelőtt a szárnyat megfelelő módon vagyis úgy, hogy az első 1/3-a a gép súlypontjába essék a törzshöz erősítjük, anélkül azonban, hogy a kikötő huzalokat véglegesen rászerelnők. Majd a gumitartó léc végébe vékony kis szeget (A) ütünk s gépünket e szegre kötött cérnával a 35-ik ábránkon látható módon felfüggesztjük. A cérnaszálat e szegen ugyanolyan távolságra kötjük meg, mint a mennyire a légcsavar tengelye a törzsléctől csapágyazva van. Ha a gép húzótengelye a felfüggesztés alkalmával pontosan függőleges irányban helyezkedik el, akkor a tömegek eloszlása helyes, különben pedig rossz. A húzótengely függőleges állását egy súllyal kifeszített zsineggel döntjük el. Ha a felfüggesztés A pontja és a csavartengely B pontja pontosan fedi a zsineget, akkor további igazítani valónk nincs. A szárnymerevítő huzalokat véglegesen kiköthetjük s csakis a nyomásközéppont helyzetét kell még ellenőriznünk.
Az említett két pont közül azonban a B pont legtöbbször nem esik a függőleges zsinórba. Ez azt jelenti, hogy a gép súlypontja nincs a húzótengelyben, ami pedig a gép stabilitsa szempontjából káros. Mellékelt 36-ik ábránkon azt az esetet tüntetjük fel, amikor a gép súlypontja (S) a húzótengely alatt fekszik. Hogy a B pont a húzótengelybe essék a gép szárnya fölé G pontba súlyt kell helyeznünk, vagy pedig a kerekeket kell könnyebbekkel megcserélnünk. A dolog természete szerint az utóbbi eljárást követjük, mert az előzővel gépünk súlyát feleslegesen növelnők. Ha a kerekek megcserélésével nem érjük el célunkat, akkor a szárnyakat az ábránkon látható nyíl irányában megemeljük. A szárnyaknak kis mértékben való emelését V alakban történő felhúzás útján eszközöljük. Hogy mit érünk el ezzel. Az a 37-ik ábránk világosan megmagyarázza.
Míg ugyanis a szárnyak első, vízszintes helyzetében a szárnyak súlypontja azok középvonalába esik, addig a felső, V-alakú állásában a szárnyak vetületének S középpontjába. A távolabb lévő S, mivel hosszabb karon van, nagyobb nyomatékot ad, s így a V-be állított szárnnyal elérjük azt, hogy gépünk húzótengelye a súlypontba esik.
Egyes esetekben a szárnyaknak V-be állításával sem érhetjük el a célunkat. Ilyenkor magát a szárnyat gyámfa segítségével emeljük, melynek magasságát a szükséges mértékig növeljük. (Lásd a 35. ábrát s a VII.táblát.)
Ha a B pont már igen közel van a zsineghez, akkor felesleges a szárnyaknak további emelése, mert a rövidke kis karon működő nyomatékot a gép már alig érzi. Megjegyezzük azonban, hogy ezt csakis akkor engedhetjük meg, ha a teljesen pontos kiegyensúlyozást csak nagyon nehezen érhetjük el. Így például, ha a szárnyaknak nem túlzott V-be állításával a kiegyensúlyozás már majdnem teljesen sikerült s az egyensúlyozás további fokozása vagy csak túlzott V-be állítással, vagy pedig csak gyámfa alkalmazásával –ami teljesen új szárnyépítést kíván- volna lehetséges. A nem teljesen pontos kiegyensúlyozásból eredő hibák kiküszöbölésére jó távol elhelyezett, nagyobb stabilizáló felületeket alkalmazunk.
A gép húzótengelyének a súlypontba helyezésén kívül nagyban előmozdítja még a hosszanti stabilitást a szárnyaknak V-formáan hátranyúló, nyílszerű kiépítése is, mert az ilyen szárnyak valósággal úgy viselkednek, mint a gép farára, vízszintes kormányzó felületek. Természetesen a hátrahajlás szögét megfelelően kell megválasztanunk. Fokker például 9°-ot, Dunne (olv. Dünn) 32-őt használt, míg Lampich az ő nyílrepülőjénél (IX. tábla 3.) 38-40 fokot.
♣ Archiválta SRY 2007 június 26. ♣ CANON
LiDE system ♣ Microsoft Word ♣ SRY MODELL 2007