Cunoaşterea avionului ultrauşor – Celula, partea 1

Pentru a veni în sprijinul celor care doresc să îşi completeze cunoştinţele în vederea obţinerii unei licenţe de Pilot avion ultrauşor, vin cu serie de articole, concepute în aşa fel încât să se conformeze cu cerinţele cuprinse în reglementarea de licenţiere, RACR-LPAN-ULM.

Pentru început, Cunoaşterea avionului ultraușor.

Având în vedere importanţa cunoaşterii felului în care sunt proiectate şi construite aeronavele, a funcţionării diferitelor sisteme care le echipează, articolele se adresează în egală măsură piloţilor şi personalului tehnic de deservire.
Pentru a înțelege funcționarea principalelor componente și subcomponente ale unei aeronave, este necesară introducerea unor concepte de bază. În cele ce urmează, sunt prezentate pe scurt, noţiuni elementare de aerodinamică.

1. Forţe aerodinamice

Aşa cum se cunoaşte din studiul Principiilor de zbor, asupra fiecărei aeronave aflate în zbor acţionează patru forţe, denumite Portanţă, Greutate, Rezistenţă la înaintare şi Tracţiune.

În cazul particular al zborului rectiliniu şi uniform, adică zbor la orizontală, cu viteză constantă, cele patru forţe sunt în echilibru, respectiv Portanţa este egală cu Greutatea, iar Tracţiunea este egală cu Rezistenţa la înaintare, vezi fig.1.

Fig.1

Portanţa 

Cunoscută și sub denumirea de Forţă portantă Fz, este creată în principal de către aripi, prin efectul pe care îl are aerul în mişcare asupra suprafeţelor acestora. Ea acţionează într-un punct denumit centru de presiune (CP), este perpendiculară pe fluxul de aer şi este orientată în sens opus greutăţii.

Greutatea (G)

Este forţa care se compune din suma forţelor de greutate ale aeronavei în sine, ale echipajului (pasagerilor), carburantului, echipamentelor de la bord şi ale mărfii, după caz. Punctul în care acţionează greutatea este denumit centru de greutate (CG) şi, aşa cum vom vedea în lecţiile ce urmează, are o importanţă deosebită în ceea ce priveşte stabilitatea şi manevrabilitatea aeronavei în zbor.

După cum se ştie, asupra oricărui corp aflat în mişcare într-un mediu fluid acţionează o forţă care se opune acestei mişcări. Este vorba despre forţa de frecare, a cărei valoare este direct proporţională cu viteza de deplasare şi cu vâscozitatea fluidului în care se deplasează corpul respectiv. În aerodinamică, această forţă este denumită rezistenţă la înaintare  Fx şi reprezintă suma tuturor forţelor de frecare care se exercită asupra fiecărei componente a aeronavei. Rezistenţa la înaintare este paralelă cu fluxul de aer şi este orientată în sens invers direcţiei de deplasare a aeronavei.

Tracţiunea

Este forţa necesară anulării efectului rezistenţei la înaintare (în cazul particular al zborului rectiliniu şi uniform). Tracţiunea este, de asemenea, paralelă cu fluxul de aer şi este orientată în aceeaşi direcţie cu direcţia de deplasare a aeronavei.

 

2. Centrul de greutate, CG

 

Centrul de greutate (CG) este punctul situat în interiorul unui corp, în care se consideră că acţionează toată greutatea acelui corp, fig.2.

Imaginând o aeronavă aflată în poziţie orizontală pe sol, dacă am ridica-o cu ajutorul unei frânghii atașate în centrul său de greutate, aceasta ar rămâne la orizontală, într-o perfectă stare de echilibru.

Fig.2

Centrul de greutate îşi poate schimba poziţia în timpul zborului din diverse motive. Această deplasare este admisă între anumite limite, denumite limite de centraj. Orice depăşire a limitelor de centraj duce la imposibilitatea pilotului de a mai controla aeronava, situaţie care este cu adevărat de nedorit. Cea mai periculoasă situaţie este aceea în care CG depăşeşte limita admisă, când se deplasează spre coada avionului. Într-o astfel de situaţie, aeronavei nu i se mai poate imprima o traiectorie care să îi asigure viteza minimă de zbor, lucru care duce la aşa-zisa “angajare a aeronavei” (în limba engleză stall) şi imposibilitatea de a mai recupera aeronava din această situaţie. Subiectul va fi detaliat în cadrul cursului de Principiile zborului.

Dată fiind importanţa poziţiei CG, limitele de centraj sunt stabilite de către constructor încă din faza de proiectare şi sunt specificate în Manualul de operare al aeronavei.

 

3. Axele aeronavei

 

Indiferent de tipul de aeronavă, aceasta prezintă trei axe în jurul cărora se poate roti, respectiv axa longitudinală sau de ruliu, axa transversală sau laterală, denumită şi axă de tangaj şi axa verticală sau axa de giraţie.

Axa longitudinală se întinde de la botul aeronavei spre coada acesteia, trecând prin CG.

Axa laterală sau transversală trece prin cele două extremităţi ale aripilor şi prin CG.

Axa verticală sau de giraţie este perpendiculară pe celelalte două axe şi, de asemenea, trece prin CG al aeronavei.

Modificînd forţele aerodinamice care acţionează pe suprafeţele aeronavei (aripi, ampenaje), se creează momente de rotire în jurul celor trei axe, permiţând astfel controlul aeronavei în zbor de către pilot.

Modificarea forţelor aerodinamice poate fi produsă prin ajustări ale curburii profilului, ale unghiului de atac al acestuia, sau prin alterarea curgerii fluxului de aer în jurul profilelor aerodinamice. Toate acestea pot fi găsite în detaliu în cadrul cursurilor de Principiile zborului.

 

4. Celula avionului

 

Celula aeronavei reprezintă în fapt corpul aeronavei. Ea cuprinde fuselajul aeronavei, aripile şi ampenajele acesteia. Pe celulă sunt ataşate trenul de aterizare şi grupul motopropulsor, în cazul aeronavelor ultrauşoare acesta fiind compus din ansamblul motor/elice, fig.4.

Fig.4

Fuselajul reprezintă componenta principală din structura unei aeronave. Acesta transferă eforturile de la şi către aripi, ampenaje, tren de aterizare şi grup motopropulsor.

Fuselajul trebuie să aibă un grad ridicat de elasticitate, care să îi permită să nu se deformeze sub acţiunea forţelor şi momentelor la care este supus.

În fuselaj sunt amplasate cabina de pilotaj, cabina pasagerilor -după caz-, spaţiul pentru bagaje, spaţii pentru diverse instalaţii şi agregate, etc.

Pe fuselaj sunt ataşate aripile aeronavei. Acestea sunt suprafeţe fixe, la care sunt de asemenea ataşate suprafeţe mobile (dispozitive de hipersustantaţie, eleroane, frâne aerodinamice, etc.) Aripile sunt principalele componente ale celulei care creează portanţa necesară zborului aeronavei.

Tot pe fuselaj sunt ataşate şi ampenajele avionului, respectiv ampenajul orizontal şi ampenajul vertical. La majoritatea avioanelor, acestea sunt constituite din elemente fixe şi elemente mobile. În cazul ampenajului orizontal este vorba despre stabilizator şi profundor, iar în cazul ampenajului vertical despre derivă şi direcţie. Pe suprafeţele mobile ale ampenajelor pot fi montate suprafeţe de compensare, aşa-numitele trimere.

Trenul de aterizare poate fi ataşat pe fuselaj sau pe aripile aeronavei, în funcţie de soluţia constructivă adoptată. În funcţie de complexitatea aeronavei, trenurile de aterizare pot fi fixe sau escamotabile.

Grupul motopropulsor poate fi, de asemenea, ataşat pe fuselaj sau pe aripi. În cazul majorităţii aeronavelor ultrauşoare, aesta este montat în partea din faţă a fuselajului.

Între grupul motopropulsor şi fuselaj se află dispus un panou numit parafoc, cu rolul de a proteja fuselajul în cazul unui incendiu la motor. Panoul parafoc este construit din metale rezistente la foc.