• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Principles of flight
 

Principles of flight

on

  • 3,961 views

 

Statistics

Views

Total Views
3,961
Views on SlideShare
3,961
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
36
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Principles of flight Principles of flight Document Transcript

    • Principles of Flight & Aircraft GeneralKnowledgeHet vliegtuig:Als eerste kennismaking gaan we het vliegtuig van dichtbij bekijken eneen aantal onderdelen benoemen.Op de foto’s onderscheiden we de romp, de cabine, de propeller, hetmotorcompartiment, de vleugel en het staartgedeelte.
    • romp cabinepropeller motorcompartimentvleugel staartgedeelteWe onderscheiden vliegtuigen in verschillende configuraties. Zo kunnenwe als voorbeeld de dubbeldekker en de eendekker onderscheiden. Op deonderstaande tekening een vooraanzicht van dubbeldekker (twee vleugelsboven elkaar) en de eendekker (één vleugel).
    • Daarnaast kennen we de hoogdekker (vleugel bovenaan de romp),middendekker (vleugel aan het midden van de romp) en laagdekker(vleug onderaan de romp):Sommige vliegtuigen hebben een zogenaamde canard configuratie. Decanard wordt ook neusvleugel genoemd. Bij een dergelijke configuratie ishet horizontale gedeelte van de staart vóór de vleugel geplaatst. Somswordt de propeller en de motor bij canard configuraties achter aan deromp gemonteerd. De propeller zorgt in dat geval niet voor trekkrachtmaar voor stuwkracht. In feite was de ‘Flyer’ van de gebroeders Wrightook een canard configuratie. De canard of neusvleugel is aan de voorzijdevan de romp geplaatst en vervangt het horizontale gedeelte van de staart.
    • Zoals we later nog zullen leren, levert een conventionele configuratie,waar het horizontale gedeelte van de staart achter de vleugel geplaatst is,neerwaartse -of negatieve lift. De canard levert opwaartse –of positievelift. De rode pijlen stellen de lift voor; lift = draagkracht.De canard of neusvleugel levert extra positieve lift naast de lift die wordtopgewerkt door de vleugel. De canard zou in dus meer lift en daarmeeook betere vliegprestaties moeten leveren. Echter, dit is niet altijd hetgeval. De canard wordt meestal vóór het zwaartepunt van het vliegtuiggemonteerd. Daarmee wordt het vliegtuig minder stabiel en ook minderhandelbaar voor de vlieger.Tot zover de canard configuratie die betrekkelijk zeldzaam is in de ‘kleineluchtvaart’. Wij gaan in ons verhaal uit van een configuratie waarbij hethorizontale gedeelte van de staart achter de vleugel is geplaatst. Dit isverreweg de meest gebruikte configuratie.De romp van het vliegtuig herbergt het motorcompartiment, de cabine enhet bagagecompartiment. Het brandschot vormt de scheiding tussen hetmotorcompartiment en de cabine en biedt de inzittenden beschermingindien er brand uitbreekt in het motorcompartiment. Op de onderstaandefoto is het brandschot rood omkaderd.
    • De romp van een vliegtuig kan op verschillende manieren zijngeconstrueerd. Sommige vliegtuigen hebben een geraamte van (licht-)metaal met lengte –en dwarsliggers (Engels: Longerons en Cross bars)om de verschillende soorten krachten op te vangen. Het geraamte isomspannen met een ‘huid’ van (licht-) metaal, kunststof of doek.De krachten die inwerken op de vliegtuigconstructie zijn: • torsiekrachten • duwkrachten • trekkrachten • buigingskrachten • afschuivingskrachten
    • Sommige vliegtuigfabrikanten maken gebruik van composiet materialenvoor de romp en voor de vleugels. Composiet materialen zijn licht en zeersterk. De romp kan dan bestaan uit een (semi-) monocoque. De romp zelfwordt dan het dragend gedeelte met als voordeel dat de krachten die deromp te verduren krijgt vrijwel geheel worden opgevangen door de ‘huid’en niet door de longerons en cross bars. Een (semi-) monocoque is lichteren sterker dan klassieke rompontwerpen. Nadeel van het gebruik vancomposiet materialen is het hoge prijskaartje. Ook wat betreft reparatiesen onderdelen.De cabine biedt plaats aan de inzittenden (in vliegtermen; de bemanning)van het vliegtuig. In de cabine bevindt zich ook de cockpit. De cockpit isvoorzien van een dubbele bediening zodat personen op de voorste stoelenhet vliegtuig kunnen besturen. Er zijn twee stuurwielen en twee paarroerpedalen gemonteerd.
    • Hoewel wij hier het ‘stuur’ van een vliegtuig zullen omschrijven als‘stuurknuppel’, zijn sommige sportvliegtuigen voorzien van eenstuurkolom of stuurwiel. Op de bovenstaande foto zijn twee stuurwielen tezien. De stuurwielen kunnen naar links en rechts gedraaid worden enkunnen in –en uitgetrokken worden. De stuurknuppel kan naarlinks/rechts en naar voren/achteren bewogen worden om het vliegtuig vanrichting te doen veranderen. De principewerking van een stuurknuppel enstuurwiel blijft hetzelfde.De vleugels zorgen voor de draagkracht (lift) die het vliegtuig doetopstijgen. De vleugels zijn gemaakt met een zekere flexibiliteit om dekrachten die op de vleugel komen te staan op te kunnen vangen zonder tescheuren of te breken.Aan de achterkant van de vleugel (Engels: Trailing edge) vinden we devleugelkleppen (Engels: Flaps) en op de uiteinden van de achterzijdevleugels bevinden zich de rolroeren (Engels: Ailerons).Soms bevindt zich aan de voorkant van de vleugel (Engels: Leading edge)een zgn. Slat. Een slat heeft dezelfde functie als een flap, namelijk hetvergroten van de draagkracht van de vleugel. Op de onderstaande foto isde slat rood omkaderd.
    • De draagkracht kan door flap en/of slat vergroot worden door dezeonderdelen uit te schuiven of ‘neer te laten’. Een combinatie van neerlatenen uitschuiven is ook mogelijk en kan de draagkracht van de vleugelaanzienlijk vergroten. Slats zijn tamelijk uniek bij sportvliegtuigen enworden niet vaak gemonteerd.De rolroeren zorgen ervoor dat het vliegtuig gaat rollen. De rolbeweging isbelangrijk voor het maken van een bocht. De rolroeren werkentegengesteld aan elkaar. Dus als het rolroer van de linkervleugel omhoogbeweegt, zal het rolroer van de rechtervleugel naar beneden bewegen. Derolroeren worden bediend door de stuurknuppel (of het stuurwiel) naarlinks of rechts te bewegen. Op de tekening staat een van voren bezienvliegtuig zonder en met uitslagen van de rolroeren. Stuurknuppel naar
    • rechts geeft een rolbeweging naar rechts. Stuurknuppel naar links geefteen rolbeweging naar links.De rolroeren bevinden zich op het uiteinde van de vleugels omdat zij dangrotere krachten kunnen opwekken dan wanneer de roeren meer naar deromp geplaatst zouden zijn. Rolroeren kunnen zijn voorzien vantrimvlakken. Dit zijn kleine beweegbare gedeelten van de rolroeren die(stuur-)krachten kunnen neutraliseren of verminderen.De vleugels herbergen naast rolroeren en flaps ook vaak één of meerderebrandstoftanks. Veel sportvliegtuigen hebben één brandstoftank in iederevleugel.Het staartgedeelte bestaat uit een verticaal gedeelte, het kielvlak (Engels:Vertical stabiliser) en meestal twee horizontale gedeelten, de horizontalestabilo’s (Engels: Horizontal stabiliser). De staartvlakken zorgen voorstabiliteit en geven de mogelijkheid om van hoogte te veranderen enbochten te maken. Het kielvlak is aan de achterzijde voorzien van eendraaibaar gedeelte dat we richtingsroer noemen (Engels: Rudder). Hetrichtingsroer zorgt ervoor dat de neus van het vliegtuig naar links ofrechts kan zwenken. Dit noemen we het gieren van het vliegtuig.Ook het richtingsroer kan zijn voorzien van een trimvlak. Het richtingsroerwordt bediend door de roerpedalen (ook wel het voetenstuur genoemd).Zie de onderstaande foto. Intrappen van het linker roerpedaal geeft eengierbeweging naar links. Intrappen van het rechter roerpedaal geeftgierbeweging naar rechts.
    • Het horizontale gedeelte van de staart noemen we horizontaal stabilo ofhorizontaal staartvlak. Als het horizontaal stabilo aan de achterzijde isvoorzien van een beweegbaar gedeelte, noemen we dat hoogteroer. Zieonderstaande foto. Het naar boven uitstekende gedeelte van hethoogteroer noemen we hoornbalans. Overigens, zijn niet allevliegtuigtypen voorzien van een hoornbalans. Dit werking van hethoornbalans wordt in een later stadium besproken.
    • Het horizontaal stabilo kan ook in z’n geheel als hoogteroer dienen. In datgeval beweegt het hele horizontale stabilo op –en neer en noemen we heteen stabilator.De hoogteroeren of de stabilator zorgen ervoor dat het vliegtuig met deneus naar boven of beneden kan bewegen. Deze bewegingen noemen westampen. Trekt de vlieger de stuurknuppel naar achteren, dan zal hetvliegtuig met de neus naar boven bewegen. Duwen de vlieger destuurknuppel naar voren, dan het vliegtuig met de neus naar benedenbewegen. Op de tekeningen zien we het bewegen van een hoogteroer c.q.het stabilator en de effecten op het vliegtuigVliegtuig met hoogteroervliegtuig met stabilator
    • Een hoogteroer kan zijn voorzien van een trimvlak. Op de foto is hethoogteroer geel omkaderd en is het trimvlak rood omkaderd.De stabilator of de hoogteroeren worden bediend door de stuurknuppelnaar voren te duwen of naar achteren te trekken. Het trimvlak wordtbediend door aan het trimwiel te draaien en werkt tegengesteld aan destand van het hoogteroer. Op de foto is het trimwiel rood omkaderd.Laten we de stuurvlakken en bedieningsorganen samenvatten:
    • • Stuurknuppel links/rechts: rolroeren in beweging: vliegtuig gaat rollen. • Stuurknuppel voor/achter: hoogteroeren in beweging: vliegtuig gaat stampen. • Roerpedalen links/rechts: richtingsroer in beweging: vliegtuig gaat gierenAls het vliegtuig geparkeerd staat op de grond kunnen de roeren wordenvastgezet om schade te voorkomen door bijvoorbeeld de wind. Dit‘klemmen’ van de roeren vindt plaats met zogenaamde control locks. Nietvergeten de control locks vóór vertrek te verwijderen!Het landingsgestel bestaat meestal uit wielen maar kan ook zijn voorzienvan ski’s (landen op sneeuw) of drijvers (landen op water). Wij gaan hieruit van het meest toegepaste landingsgestel, namelijk een landinggestelbestaande uit drie wielen: Twee hoofdwielen en een bestuurbaar neuswiel.Op de foto zijn de hoofdwielen rood omkaderd en het neuswiel geelomkaderd.
    • Een dergelijke configuratie wordt ook wel driepuntsonderstel (Engels:Tricycle undercarriage) genoemd. Er bestaan ook andere configuratieswaaronder die met één klein staartwiel en twee hoofdwielen onder dievleugels of romp. Een dergelijke configuratie van het landingsgestelnoemen we in het Engels: Tailwheel undercarriage. Het staartwieltje wordtook wel zwenkwiel genoemd. Het sturen van een dergelijke vliegtuig opde grond (tijdens het taxiën) gebeurt via het richtingsroer. Sturen is dusalleen mogelijk als er voldoende luchtstroming tegen het richtingsroerbotst om het vliegtuig te doen gieren naar links of rechts. Denk in ditverband aan de luchtstroming die wordt opgewekt door de propeller.Wij gaan uit van de eerstgenoemde configuratie met twee hoofdwielenonder de vleugels of romp en één draaibaar neuswiel dat zich onder hetmotorcompartiment bevindt. Met het neuswiel kan de vlieger het vliegtuigvan richting laten veranderen als het zich op de grond bevindt. Hetvoetenstuur bedient het neuswiel via stangen, kabels of een combinatievan beiden. Het voetenstuur bedient zoals gezegd ook het richtingsroer.Tijdens de landing is het de bedoeling dat het vliegtuig als eerste de grondraakt met de hoofdwielen. Het neuswiel raakt als laatste de grond. Op dehoofdwielen rust namelijk het grootste gedeelte van het vliegtuiggewicht.De hoofdwielen vangen dus de grootste krachten op en zijn om die redenzwaarder uitgevoerd dan het neuswiel. Dit geldt ook voor deschokdemping. Van sommige vliegtuigen zijn de hoofdwielen uitgerustmet een schokdempingssysteem bestaande uit bladveren. Anderevliegtuigen zijn voorzien van telescopische schokdemping middels eenhydraulisch-pneumatisch systeem. Het neuswiel is altijd uitgevoerd meteen hydraulisch (= vloeistof) pneumatisch (= gas/lucht)dempingssysteem.
    • Het basisprincipe van hydraulisch-pneumatische vering is simpel: Dedemper bestaat uit een zuiger en een cilinder die als een telescoop in –enuit elkaar kunnen schuiven. De holle zuiger is gevuld met olie en decilinder is gevuld met een gas (lucht is ook een gas). Tussenbeide bestaatéén smalle doorgang. Sommige dempers zijn uitgevoerd met meerderesmalle doorgangen tussen zuiger en cilinder. Als er nu gewicht op dedemper komt, wordt de olie met kracht door de smalle doorgang(en)geperst. Zowel de olie als het gas worden samengedrukt. In dit proceswordt veel (bewegings-) energie geabsorbeerd door de samengepersteolie en het gas. Met andere woorden; de beweging wordt gedempt. Zieonderstaande tekening.Neuswielen kunnen voorzien zijn van een zgn. Torque link. Deze torquelink is een schaarverbinding tussen zuiger en cilinder van de schokdemperdie voorkomt dat het neuswiel ongewenste draaibewegingen kan maken.De zuiger kan immers vrij kan ronddraaien in de cilinder! Zonder torquelink zou het neuswiel onbedoeld 3600 kunnen draaien. Op onderstaandefoto is de torque link rood omkaderd.
    • Sommige vliegtuigen zijn voorzien van een zogenaamde Shimmy demper.Shimmy is de benaming voor hoogfrequente trillingen van het neuswiel bijeen bepaalde luchtsnelheid als het vliegtuig een gierende bewegingmaakt. De trillingen worden via de romp en voetpedalen doorgegeven aande vlieger. De shimmy demper is in feite een aparte schokdemper diedeze trillingen opvangt en neutraliseert. Op de onderstaande foto is deshimmy demper rood omkaderd.De banden van het landingsgestel zijn voorzien van verdraaiingtekens(Engels: Creep marks). Ook de velg heeft een creep mark. Beide creepmarks moeten zich recht boven elkaar bevinden en mogen niet verderuiteen liggen dan de helft van het creep mark. Op de foto zijn de creepmarks rood omkaderd. Het creep mark geeft het mogelijke verschuivenaan van de band en/of binnenband over de velg. Een verschoven (binnen)band kan lek raken of het ventiel beschadigen. Het verschuiven van de
    • (binnen) band over de velg kan gebeuren door hard remmen tijdenstaxiën, landing en het nemen van bochten.Het bandprofiel kent gewoonlijk alleen langsgroeven in het rubber. Eendergelijk bandprofiel geeft de meeste grip en zorgt voor een goede afvoervan regenwater. De profieldikte moet 2 mm. bedragen voor 75% van deband. De band moet ook de juiste bandenspanning hebben. Deze wordtvermeld in het vliegtuighandboek. Een te lage bandenspanning kanonnodige weerstand opleveren en dus een hoger brandstofverbruik geven.Ook kan door een te lage bandenspanning de (binnen-) band eerder overde velg verschuiven.Aquaplaning is een situatie waarin de banden geen contact meer hebbenmet de ondergrond. Tussen de ondergrond en de band vormt zich eendunne film water. Dit maakt het vliegtuig onbestuurbaar en ook remmenis onmogelijk. Aquaplaning treedt gewoonlijk op boven een bepaaldesnelheid die ook wel ‘aquaplaning speed’ genoemd wordt en in hetvliegtuighandboek vermeld staat. Als er met die snelheid over een plaswater wordt gereden of als er veel water op de start/landingsbaan ligt,kan aquaplaning optreden. De enige remedie is vermindering van desnelheid waardoor de band weer contact krijgt met de ondergrond.Sommige wielen zijn voorzien van wielkappen (Engels: Wheel spats) omde weerstand te verminderen. De spats maken inspectie van de bandenmoeilijker vóór de vlucht. Bovendien kan modder, zand, grind, gras,sneeuw of slush (= sneeuw en modder) zich ophopen in de spats hetgeenonnodig veel ballast met zich meebrengt. Extra ballast = meer gewicht =hoger brandstofverbruik & mindere vliegprestaties. Het is daarom vanbelang de spats tijdens de pre-flight inspection wat extra aandacht tegeven. Vooral als het geregend heeft, bij vertrek van een ‘zachte’ baan ofals het gesneeuwd heeft. Op de foto is de wheel spat rood omkaderd.
    • De pedalen van het voetenstuur hebben vaak een dubbele functie.Gewoonlijk bedient de vlieger met de onderkant van de pedalen hetrichtingsroer en neuswiel. Met het bovenste gedeelte kan de vliegerremmen. Dit is overigens niet bij alle vliegtuigtypen het geval. Soms is dewerking omgekeerd. De werking wordt vermeld in het vliegtuighandboek.De remgedeelten zijn op de foto geel omkaderd en de roergedeelten zijnrood omkaderd. Als de vlieger het linker roerpedaal intrapt zal hetvliegtuig met de neus naar links gieren. Als de vlieger het rechterroerpedaal intrapt zal het vliegtuig met de neus naar rechts gieren.De hoofdwielen van de meeste sportvliegtuigen zijn voorzien vanremmen. In principe zetten remmen bewegingsenergie om in warmte.
    • Laten we een handrem van een fiets als voorbeeld nemen. Als je dehandrem van een fiets gebruikt, worden de remblokken tegen de velgrandgeduwd. De wrijving die ontstaat doet de fiets afremmen. Hierbij komtwarmte vrij die afgegeven wordt aan de omgevingslucht.De remmen van de meeste sportvliegtuigen zijn zogenaamdeschijfremmen. Aan de as van het wiel zit een schijf. De schrijf draait methet wiel mee. Aan de remschijf zit de remklauw. Hierin bevinden zich deremblokken. De remblokken worden bij gebruik van de rem aanweerszijden tegen de schijf gedrukt.
    • Bij de frictie die de remblokken ontwikkelen komt warmte vrij en wordteen bepaalde vertraging opgewekt. De remblokken kunnen mechanischvia kabels en stangen tegen de schijf gedrukt worden, maar de meesteremblokken worden via een hydraulisch systeem tegen de remschijfgeperst. Een hydraulisch systeem brengt kracht over door middel van een
    • vloeistof; remvloeistof in dit geval. Op de foto’s is de remschijf roodomkaderd en de remklauw geel omkaderd.Voordeel van een hydraulisch systeem is dat er met minder voetkrachteen grotere druk op de remblokken kan worden uitgeoefend. Met eengemonteerde rembekrachtiger levert 1 kg. voetdruk tot zo’n 7 keer meerdruk op de remschijf. Meer druk levert een grotere wrijving op. De groterewrijving levert meer frictie, meer warmte en daarmee een grotereremvertraging op.Na de schrijfrem beschrijven we de trommelrem. In plaats van eenmeedraaiende schijf is het wiel nu voorziet van een meedraaiendetrommel. In die trommel bevinden zich remschoenen met remvoeringendie bij gebruik van de rem, tegen de binnenkant van de trommelaangedrukt worden. Op die manier ontstaat frictie en wrijvingswarmte. Defrictie zorgt voor vertraging van de trommel en dus ook vertraging vanhet wiel. Schijfremmen kunnen een zwaardere belasting verdragen enkunnen beter de wrijvingswarmte afvoeren aan de omgevingslucht.Daarom worden schijfremmen vaker toegepast dan trommelremmen.Gewoonlijk bedient het rechterrempedaal de rem van het rechterwiel enhet linkerrempedaal de rem van het linkerwiel. De hoofdwielen kunnendus onafhankelijk van elkaar worden geremd. Het onafhankelijk kunnenafremmen van de hoofdwielen maakt dat het vliegtuig tijdens het taxiën
    • krappe bochten kan maken door slechts één van de hoofdwielen af teremmen.Er is meestal ook een pakeerrem (te vergelijken met de ‘handrem’ vaneen auto) in een vliegtuig gemonteerd. Met het aantrekken van deparkeerrem worden beide hoofdwielen via de remmen vastgezet.Veel sportvliegtuigen zijn niet voorzien van een intrekbaar landingsgestel(Engels: Retractable landing gear) vanwege de extra kosten encomplexiteit die een dergelijk systeem met zich meebrengen. Toch zijn ersportvliegtuigen die wél zijn voorzien van een intrekbaar landingsgestel.Wij zullen hieronder het principe weergeven van een dergelijk systeem.Vliegtuigen met een intrekbaar landingsgestel zijn vaak voorzien van detoevoeging RG (afkorting van retractable gear) achter het vliegtuigtypenummer. Bijvoorbeeld de Cessna 172RG. De meeste sportvliegtuigen meteen RG zijn voorzien van een driepuntsonderstel; twee hoofdwielen onderde vleugels of romp en één neuswiel.Een landingsgestel kan worden ingetrokken in de vleugels, romp ofmotorcompartiment. De bediening vindt plaats vanuit de cockpit. In decockpit bevindt zich ook een waarschuwingssysteem met lampjes dat laatzien of het landingsgestel per wiel ingetrokken (Engels: Gear up) ofneergelaten (Engels: Gear down) is. Bovendien geeft het systeem aan ofhet landingsgestel per wiel veilig ingetrokken of neergelaten is. Hetlandingsgestel kan worden ingetrokken of neergelaten via elektromotoren,een hydraulisch systeem of een combinatie hiervan. De meestevliegtuigen met een RG zijn voorzien van een hydraulisch systeem. Wijleggen de principewerking uit. Verschillende fabrikanten gebruiken vaakverschillende systemen.Gewoonlijk bestaat het systeem dat de wielen intrekt of neerlaat uit eenholle cilinder waarin een zuiger op –en neer kan bewegen. Als de vliegerde wielen wil intrekken zal er vloeistof gepompt worden in de cilinder. Alsde vloeistof de cilinder ingeperst wordt door een pomp, zal de zuiger naarboven bewegen en neemt het wiel mee in die beweging. Het wiel is nuopgetrokken. Als de vlieger de wielen wil neerlaten, zal het systeem devloeistof weg laten vloeien uit de cilinder. De zuiger zakt naar beneden enneemt ook in deze beweging het wiel mee.Zowel in opgetrokken als in neergelaten toestand worden de wielen‘gelocked’. Dit ‘locken’ is een soort vergrendeling en zorgt ervoor dat dewielen standvastig opgetrokken of neergelaten blijven. Als voorbeeldnemen we de landing. Vóór de landing moeten de wielen neergelatenworden. Het waarschuwingssysteem geeft dan aan dat alle wielengelocked zijn. Meestal gebeurt dit door drie groene lampjes die oplichten.Als alle groene lampje oplichten weet de vlieger dat de wielen nietonbedoeld kunnen inklappen als het vliegtuig met de wielen de baanraakt.
    • Als noodvoorziening kan er een mechanisch systeem gemonteerd zijnwaarmee het landingsgestel met de hand kan worden neergelaten als deandere systemen falen. Er zijn ook fabrikanten die als noodvoorzieningkiezen voor een Free fall systeem. Als het reguliere systeem faalt, kan devlieger een noodhendel bewegen waardoor de vloeistof van hethydraulische systeem wegvloeit uit de cilinder. Gevolg is dat de zuiger (enook het wiel) onder invloed van de zwaartekracht neergelaten wordt. Hetgrote voordeel van een intrekbaar landingsgestel is deweerstandsvermindering in ingetrokken toestand. Dat levert eenbrandstofbesparing op en vergroot de actieradius van het vliegtuig. Ookzou een sportvliegtuig een grotere luchtsnelheid kunnen behalen met eeningetrokken landingsgestel. Doch, deze voordelen spelen een grotere rolbij de commerciële (burger-) luchtvaart in vergelijk met het sportvliegen.Vanwege de hoge kosten en technische complexiteit van een intrekbaarlandingsgestel hebben veel sportvliegtuigen een ‘vast’ landingsgestel.Definities:Een vliegtuig kan worden omschreven als: ‘Een luchtvaartuig zwaarderdan lucht met een voorstuwingsinrichting’. Omdat deze beschrijving ookeen helikopter zou kunnen omvatten, geven we de omschrijving van eenvleugelvliegtuig. Een vleugelvliegtuig kan worden omschreven als: ‘Eenvliegtuig dat dynamisch in de lucht kan worden gehouden doorreactiekrachten op vlakken die bij eenzelfde vliegtoestand niet van standhoeven te veranderen’. Als we het hebben over ‘vliegtuig’ dan bedoelenwe een vliegtuig met één zuigermotor. In het Engels noemen we ditSingle Engine Piston (SEP) aircraft. Hoewel wij ons richten op de categorieSEP Aircraft, zijn de wetten van de aërodynamica van toepassing op allesoorten vliegtuigen.De gezagvoerder of Pilot in command (PIC) is verantwoordelijk voor eengoede en veilige vluchtuitvoering. Op deze plaats zullen wij degezagvoeder of PIC benoemen als vlieger.
    • VFR en IFR vluchten:Het Private Pilot Licence-Aircraft (PPL-A) geeft de mogelijkheid om onderzichtvliegregels te mogen vliegen in sportvliegtuigen. De houder van eenPPL-A mag als bestuurder van een luchtvaartuig optreden, zij het zonderdaarvoor baat of een vergoeding te ontvangen. Met andere woorden;Degene met een PPL-A brevet mag zich niet laten betalen voor hetbesturen van een vliegtuig.Zichtvliegregels noemen we in het Engels Visual Flight Rules en korten weaf tot VFR. De zichtvliegregels bestaan uit een aantal voorschriftenomtrent weersomstandigheden en vliegzicht. Bij VFR vluchten wordt bijhet besturen van het vliegtuig uitgegaan van hetgeen de vlieger door hetraam van zijn cockpit kan waarnemen. Het vliegtuig wordt dus op zichtbestuurd. Daarom moet het zicht zodanig zijn dat ander vliegverkeerbijtijds kan worden gezien. VFR vluchten mogen alleen tijdens dedaglichtperiode gevlogen worden, waarbij de weersomstandigheden vallenonder de zichtweersomstandigheden. In het Engels noemen we dezichtweersomstandigheden; Visual Meteorological Conditions, afgekort totVMC. De daglichtperiodes staan vermeld in de VFR-gids en op Teletekstpagina 707; weersverwachting voor de luchtvaart.Als voorafgaand aan een vlucht blijkt dat de VMC worden overschreden, isde VFR vlucht op dat moment onmogelijk geworden. Op dit punt is hetbelangrijk dat u weet wat er in algemene lijnen bedoeld wordt als ergesproken wordt over een VFR vlucht.De afkorting IFR staat voor Instrument Flight Rules ofinstrumentvliegregels. IFR vluchten mogen ook buiten de daglichtperiodeuitgevoerd worden, waarbij de weersomstandigheden vallen onder deInstrument Meteorological Conditions, afgekort tot IMC. Met detoevoeging IR (Instrument Rating) aan het PPL-A brevet zijn vluchtenonder instrumentvliegregels toegestaan.Als er gesproken wordt over een gecontroleerde vlucht, bedoeld men eenvlucht waaraan luchtverkeersleiding gegeven wordt. Aan eenongecontroleerde vlucht wordt geen luchtverkeersleiding gegeven. VFRvluchten kunnen zowel gecontroleerd als ongecontroleerd plaatsvinden.Hoogte, afstand, snelheid en tijd in de luchtvaart:De hoogtemeting wordt in de luchtvaart weergegeven in voeten of in hetEngels feet, afgekort tot ft. 1 meter = 3.28 ft. 1 foot = 0.305 meter.
    • De afstand wordt in de luchtvaart (meestal) weergegeven in zeemijlen ofin het Engels Nautical Mile, afgekort tot NM. 1 NM = 1852 meter of 1,852kilometer.De snelheid wordt in de luchtvaart weergegeven in knopen of in hetEngels Knots afgekort tot Kts. 1 Knoop (kt) staat gelijk aan één zeemijl. 1knoop (kt) = 1852 meter of 1,852 kilometer. Een snelheid van 5 kts. peruur staat dan gelijk aan 9,26 km p/uur. (= 5 x 1,852).De tijd wordt in de luchtvaart weergegeven in Universal Time Coördinated,afgekort tot UTC. Dit is de lokale tijd van het Engelse stadje Greenwich.Greenwich ligt precies op de 0-meridiaan. Een meridiaan is eendenkbeeldige, verticale lijn die de noord –en zuidpool met elkaar verbindt.De 0 meridiaan verdeelt de wereld denkbeeldig in een westelijk halfronden een oostelijk halfrond. In Nederland bevinden we ons op het oostelijkhalfrond. Vanaf Greenwich of de 0-meridiaan wordt het in oostelijkerichting later. We tellen dan uren op bij de aangegeven UTC. In Nederlandis het UTC + 1 uur in de wintertijd en UTC +2 uur in de zomertijd. Inwestelijke richting wordt het vroeger. We trekken dan uren af bij deaangegeven UTC. Op de tekening is de 0-meridiaan rood ingetekend. Zieook het hoofdstuk Navigatie voor meer uitleg over meridianen.
    • De atmosfeer:De atmosfeer van onze aarde wordt onderverdeeld in verschillende sferenen pauzes. Aan het aardoppervlak grenst de troposfeer. Daarboven ligt destratosfeer. Tussen de troposfeer en de stratosfeer ligt de tropopauze. Dehoogte van de Troposfeer varieert en ligt aan de polen gemiddeld op7.000 meter en bij de evenaar op zo’n 20.000 meter. In de Troposfeervinden we onze weersverschijnselen. In de Troposfeer daalt detemperatuur met toenemende hoogte. In de Troposfeer vinden de VFRvluchten met sportvliegtuigen plaats. Onderin de Stratosfeer vliegen demeeste straalvliegtuigen en onder extreme situaties kunnen ookzweefvliegtuigen tot onderin de Stratosfeer doordringen. In de Stratosfeeris geen ‘weer’. Bij uitzondering kunnen de bovenste gedeelten van groteonweerswolken doordringen tot de onderste laag van de Stratosfeer.Vanaf het aardoppervlak is de atmosfeer onderverdeeld in de volgendesferen en pauzes: • Troposfeer • Tropopauze • Stratosfeer • Stratopauze • Mesosfeer • Mesopauze • Thermosfeer/ionosfeer • Thermopauze/ionopauze • ExosfeerLucht is een samenstelling van verschillende gassen. De idealesamenstelling van lucht in de troposfeer bestaat ongeveer uit:78% uit stikstof21% zuurstof1% andere gassen
    • In kustgebieden zoals Nederland ziet de samenstelling er iets anders uit:74% stikstof20% zuurstof5% water1% andere gassenLuchtdruk:Luchtdruk is de druk die lucht uitoefent. Meer specifiek is luchtdruk dekracht die het gewicht van een verticale kolom lucht op 1 m2aardoppervlak uitoefent uitgedrukt in hectoPascal afgekort tot hPa.Onderin de verticale kolom lucht is de druk het hoogst. Naarmate westijgen, neemt de druk af. Dat komt omdat met hoogte het aantalaanwezige luchtdeeltjes (luchtmoleculen) per volume lucht afneemt.
    • Onderin de kolom zitten dus meer luchtdeeltjes per volume lucht dan inde hogere regionen van de kolom lucht. Niet alleen door hoogte kan deluchtdruk afnemen. Ook door verwarming van lucht neemt de luchtdrukaf. Warme lucht zet immers uit en daardoor zijn er minder luchtdeeltjesper volume lucht aanwezig. Door afkoeling wordt de luchtdruk hoger.Door verwarming wordt de luchtdruk lager.
    • Hoe minder luchtdeeltjes per volume lucht, hoe lager de luchtdruk. Hoemeer luchtdeeltjes per volume lucht, hoe hoger de luchtdruk.Hoewel we het ons vaak niet bewust zijn, staan we dus onder constante(lucht-) druk. De kolom lucht boven ons drukt op onze schouders met eenkracht van 1 kilogram per cm2.De ISA:De temperatuur en luchtdruk zijn constant in beweging en vertonendaarom voortdurend verschillen. Omwille van uniformiteit heeft deInternational Civil Aviation Organisation (ICAO) een theoretischeatmosfeer gecreëerd. Dit is de Internationale Standaard Atmosfeer of ISA.De ISA wordt ook wel de ‘reken atmosfeer’ genoemd omdat men overalter wereld, onder verschillende omstandigheden uit kan gaan van dezelfdekaders en waarden. Met de ISA kunnen instrumenten worden geijkt enkunnen prestaties worden vergeleken. De ISA komt overeen met hetgemiddelde ‘weer’ op 45 graden noorderbreedte.De ISA wordt o.a. gebruikt bij het maken weersverwachtingen, het ijken(= kalibreren) van de vlieginstrumenten en het berekenen vanvliegtuigprestaties.De ISA waarden zijn: • De temperatuur op gemiddeld zeeniveau (Engels: Mean Sea Level of MSL) is +15 graden Celsius, ook geschreven als 15 0 C. • Met hoogte neemt de temperatuur af met 0,65 0 C per 100 meter of 1,98 0 C per 1.000 ft. Deze waarde ronden we vaak af op 2 0 C per 1.000 ft. • De luchtdruk op gemiddeld zeeniveau of MSL is 1013,25 hectoPascal (hPa) of 29,92 inch kwikdruk (Hg). Vroeger werd de luchtdruk weergegeven in millibaren (mb), tegenwoordig gebruiken we hectoPascal. 1 hPa staat overigens gelijk aan 1 millibar. Een simpele formule geeft de omrekening van inch kwikdruk naar hectoPascol. Door de Hg te vermenigvuldigen met het getal 33,87 verkrijgt men (ongeveer) de hPa. Bijvoorbeeld 29,92 (Hg) x 33,87
    • = 1013, 39 (hPa). Resumerend; de luchtdruk op MSL = 29,92 Hg = 1013,25 hPa = 1013,25 mb = 1 atmosfeer. • Met hoogte neemt de luchtdruk af met 12,5 hPa per 100 meter of 1 hPa per 27 ft. Deze regel geldt tot ongeveer 5.000 ft. hoogte. • De luchtdichtheid op gemiddeld zeeniveau of MSL is 1,225 kilogram per m3. • De Tropopauze ligt op 11 km. hoogte of 36.090 ft. en de druk bij de Tropopauze is 226.3 hPa. • De ISA gaat uit van droge lucht in de atmosfeer.Na deze eerste kennismaking met het vliegtuig en de ISA gaan we dieperin op de theorie die achter het vliegen schuilgaat. We vervolgen onsverhaal met enige beginselen uit de aërodynamica.De term aërodynamica stamt af van het Griekse aer (= lucht) en dunamis(= kracht). Het is de wetenschap die zich bezighoudt met de stromingenvan lucht en andere gassen om lichamen. Er wordt in de aërodynamicaonderscheid gemaakt in toepassingsgebieden. Eén daarvan is deluchtvaartaërodynamica. De luchtvaartaërodynamica omvat alleproblemen die vliegtuigen ondervinden bij hun vlucht door de atmosfeer.De aërodynamica kan worden ingedeeld volgens ‘de invloed van desamendrukbaarheid van een gas op de stroming’. Lucht is immers ook eengas. Tot snelheden van 300-500 km per uur blijft de dichtheid van delucht nagenoeg constant. Bij deze snelheden is lucht onsamendrukbaar.Bij hogere snelheden verandert de dichtheid van de lucht in de stromingen wordt lucht wel samendrukbaar. Kortom; voor de theorie van hetsportvliegen gaan we uit van de onsamendrukbaarheid -en constantedichtheid van lucht bij snelheden tot 500 km per uur. De aërodynamica bijdeze snelheden is eigenlijk gelijk aan de hydrodynamica.Lift:De vleugels van een vliegtuig leveren de draagkracht om te kunnenvliegen. Deze draagkracht wordt ook wel lift genoemd. Wij zullen beidetermen hierna door elkaar gebruiken. Door de draagkracht wordt dezwaartekracht overwonnen en kan een vliegtuig opstijgen. Er zijnverschillende theorieën die lift trachten te verklaren. De verschillendetheorieën verklaren slechts gedeeltelijk het ontstaan van lift. Er is geenallesomvattende theorie die draagkracht verklaard. We behandelenNewton, de continuiteitswet en Bernoulli als verklaring voor het ontstaanvan lift.Newton:De Newtoniaanse lifttheorie: Volgens de 3de wet van Newton (1642-1727)ook wel de reactiewet genoemd, staat voor iedere actie een even grotetegengestelde reactie, kortom; actie = reactie. Lift ontstaat als een vlakvoorwerp onder een schuine hoek geplaatst wordt en er lucht tegen deonderkant aanbotst. Als de luchtdeeltjes de onderkant raken, geven ze
    • energie af aan de onderkant van de vleugel die daardoor naar bovengeduwd wordt. De luchtdeeltjes worden door de botsing met de onderkantvan de vleugel naar beneden afgebogen.Toch kan lift ook ontstaan bij een vleugel die niet onder een bepaaldehoek geplaatst wordt. Bovendien houdt Newton geen rekening met debovenkant van de vleugel, de luchtdichtheid en de eigenschappen vanlucht ten opzichte van de bovenkant van de vleugel. Volgens Newton zoude bovenkant net zo goed hoekig kunnen zijn. Wij weten inmiddels naonderzoek dat een hoekige bovenzijde van een vleugel niet zo geweldigvliegt.Newton’s principe lijkt een belangrijke rol te spelen bij snelheden die verboven de snelheid van het geluid liggen (de snelheid van het geluid isongeveer 1200 km per uur) en bij een lage luchtdichtheid op zeer grotehoogte. Dit zijn snelheden en hoogten die niet zijn weggelegd voorsportvliegtuigen. We zullen ons dan ook niet bezighouden met dergelijkesnelheden of hoogten voor de theorie van het sportvliegen.De continuïteitswet:Hoewel deze wet geen verklaring voor lift tracht te geven noemen we hemtoch in dit verband omdat de continuïteitswet de basis vormt voor begripvan lift en de hierna te noemen wet van Bernoulli. Als een hoeveelheidmassa een pijp instroomt, moet deze hoeveelheid er ook weer uitstromen.Met andere woorden, massa gaat niet verloren. De stroomsnelheid (v) xdoorsnede oppervlak (A) = gelijk. In formule: v x A = constant. Kijk maarnaar het voorbeeld op de tekening. De stroomsnelheid (v) van de inlaat is20 meter per seconde, het doorsnede oppervlak (A) is 40 cm. Destroomsnelheid van de uitlaat is verdubbeld naar 40 meter per secondeomdat het doorsnede oppervlak gehalveerd is naar 20 cm. Als hetdoorsnede oppervlak verandert (kleiner wordt), moet ook destroomsnelheid veranderen (groter worden).
    • Bernoulli:De lifttheorie van de langste weg: Voor deze lifttheorie moeten we meerweten over de in Nederland geboren, Zwitserse wetenschapper DaniëlBernoulli (1700-1782). Hij legde het verband tussen druk in een stromingen snelheid van die stroming. De snelheid neemt toe als de druk afneemten omgekeerd. Er gaat dus nooit energie verloren.Volgens Bernoulli ontstaat lift door het verschil in luchtdichtheid onder -enboven de vleugel. De luchtdeeltjes aan de bovenkant van de vleugelmoeten een langere weg afleggen dan de luchtdeeltjes aan de onderkant.De bovenkant van de vleugel moet dus boller zijn dan de onderkant, zodatde luchtdeeltjes aan de bolle bovenkant een langere weg moet afleggenom van voor naar achter te komen.De luchtdeeltjes die langs de bovenkant bewegen, zullen sneller gaan tenopzichte van de luchtdeeltjes aan de onderkant. Er ontstaat een
    • stromingspatroon met aan de bovenkant (gedeelte A op onderstaandetekeningen) van de vleugel een lagere druk in vergelijking met deonderkant (gedeelte B op dezelfde tekeningen). De lagere druk (ofonderdruk) aan de bovenkant van de vleugel ‘zuigt’ de vleugel naarboven. Er is meer zuigkracht dan overdruk; A is groter dan B. Met anderewoorden; de onderdruk aan de bovenkant van de vleugel zorgt voor dedraagkracht.Toch klopt het principe van Bernoulli niet helemaal. Bernoulli gaat er vanuit dat twee luchtdeeltjes aan de voorkant van de vleugel tegelijkvertrekken en elkaar aan de achterkant tegelijk weer ontmoeten. Hierbijbeweegt het ene deeltje langs de onderkant en het andere langs debovenkant. Omdat het ene deeltje langs de bolle bovenkant stroomt, zalhet dus sneller moeten bewegen dan het deeltje langs de onderkant. In dewerkelijkheid ‘weten’ de deeltjes niets van de positie van elkaar.Bovendien zijn er ook vleugels die juist aan de onderkant een langere wegvoor luchtdeeltjes veroorzaken. Tegengesteld aan wat de theorievoorspelt, leveren ook deze vleugels lift.Uit onderzoek is gebleken dat de luchtstroom aan de bovenkant van eenvleugel sneller gaat ten opzichte van de luchtstroom aan de onderkantvan een vleugel. Daardoor ontstaan drukverschillen tussen de onder –enbovenkant van de vleugel. De snelheid van de luchtstroom aan debovenkant van een vleugel is in werkelijkheid veel groter en ook de lift isveel groter dan wat de theorie doet voorspellen.Voorlopig is lift een kracht op de vleugel die optreedt in bewegende luchten ontstaat door verschillen in snelheid van de lucht om de vleugel heen.Energie:
    • Nu gaan we het bovenstaande formuleren en definiëren:We beginnen met de term energie. Energie is het vermogen om arbeid teverrichten en kan voorkomen als:1. Kinetische energie ook wel energie van beweging of dynamischeenergie genoemd. Als een lichaam in beweging is bezit het kinetischeenergie. In formule: ½ m v2 . De m staat voor de massa van een lichaam,de v2 staat voor de Engelse term velocity of snelheid in het kwadraat. Eenlichaam dat in beweging is bezit dus kinetische energie. Die energie staatgelijk aan de helft van de massa van dat lichaam x de snelheid van datlichaam in het kwadraat.Op dit punt geven we uitleg over massa, volume en gewicht: De massavan een lichaam is de hoeveelheid stof waaruit dat lichaam bestaat. Demassa van een lichaam blijft altijd gelijk. Het volume is de hoeveelheidruimte die deze massa inneemt. Massa krijgt een bepaald gewicht onderinvloed van de zwaartekracht. Onder invloed van de zwaartekracht krijgtiedere massa dus een bepaald gewicht en wordt naar het middelpunt vande aarde getrokken. Zwaartekracht wordt ook wel gravitatie genoemd.Alles dat massa heeft, bezit ook een zekere zwaartekracht. Massa enzwaartekracht zijn evenredig aan elkaar: Hoe meer massa, hoe meerzwaartekracht. Vandaar dat bijvoorbeeld de zwaartekracht van de zonvele malen sterker is dan de zwaartekracht van de aarde.2. Statische energie ook wel potentiële energie of arbeidsvermogen vanplaats genoemd. Een appel die aan de boom hangt heeft potentiëleenergie. Die potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie als deappel loskomt van de boom en naar beneden valt. De appel krijgt dansnelheid. De som van kinetische –en statische energie blijft altijd gelijk(constant). Energie gaat nooit verloren, maar kan wel overgaan van deene naar de andere vorm.Statische druk:De lucht om ons heen oefent een bepaalde druk op ons uit. Deze drukwordt statische druk genoemd; ps hierbij staat de p voor druk (Engels:Pressure) en de s staat voor statisch (Engels: Static). Ps wordt ook welomgevingsdruk of atmosferische druk genoemd en is altijd aanwezig, ookals de lucht in beweging is. De ps werkt gelijkmatig op ieder lichaam ofstroming.
    • Statische druk werkt dus van alle kanten loodrecht op ieder lichaam in,ook als dat lichaam in beweging is.Kortom; statische druk is altijd aanwezig. In het begin van dit hoofdstukspraken we over ‘luchtdruk’. We kunnen nu zeggen: luchtdruk = statischedruk = omgevingsdruk = atmosferische druk.Luchtdichtheid:Luchtdichtheid = soortelijke massa van lucht voorgesteld door de Griekseletter ρ en uitgesproken als ‘rho’. Soortelijke massa staat gelijk aan demassa gedeeld door het volume. Luchtdichtheid is dus de massa van luchtgedeeld door het volume van lucht. Massa: volume = soortelijke massa.De luchtdichtheid wordt in de luchtvaart volgens de ISA weergegeven alskilogram per kubieke meter (kg/m3).Bij het meten van luchtdruk speelt ook temperatuur een belangrijke rol.Bij een hogere temperatuur verwijderen de luchtdeeltjes zich van elkaaren zal de luchtdruk dalen. Per volume zijn er minder luchtdeeltjesaanwezig. Hetzelfde geldt voor hoogte. De luchtdruk wordt lagernaarmate we ons op grotere hoogte bevinden. We zeggen nu dat de luchtijl wordt bij toenemende hoogte.
    • De luchtdruk wordt zoals gezegd weergegeven in HectoPascal (hPa). Bijhet vliegen moet ook de invloed van temperatuur worden verwerkt. Onderinvloed van de temperatuur en hoogte verandert de luchtdruk. Daaromrekenen we met luchtdichtheid. Door te werken met luchtdichtheidbetrekken we zowel temperatuur als luchtdruk in onze berekeningen.Dynamische druk:In de formule ½ m v2 van dynamische energie, vervangen we de m vanmassa voor rho (ρ) van luchtdichtheid. Nu wordt de formule ½ ρ v2 enspreken we van dynamische druk. Dynamische druk wordt ook welweergegeven door de letter q. Dus kunnen we zeggen q = ½ ρ v2 . Eenlichaam (vliegtuig) dat beweegt door de lucht voelt de dynamischeenergie als dynamische druk. Dynamische druk is een maat voorluchtsnelheid. Een goed voorbeeld van dynamische druk is als je je handuit het raam van een rijdende auto steekt. Dan ervaar je een bepaaldekracht op je hand. Deze kracht noemen we dynamische druk. In ditvoorbeeld is de dynamische druk afhankelijk van de snelheid waarmeegereden wordt en de hoeveelheid aanwezige luchtdeeltjes.
    • Nu betrekken we Bernoulli in ons verhaal:Volgens Bernoulli blijft de optelling van dynamische druk en de statischedruk altijd gelijk (constant). In formule: ps + ½ ρ v2 = constant. Als ineen stroming de dynamische druk toeneemt, neemt de statische druk af.Deze wet geldt alleen voor een gelijkmatige (stationaire) stroming. Is destroming niet gelijkmatig dan is niet te zeggen waar druk of snelheid hetgrootst is. In een stationaire stroming blijft op ieder punt de richting ensnelheid gelijk. De baan die een luchtdeeltje volgt noemen we destroomlijn. Onderstaand zien we een buis met vernauwing. In devernauwing neemt de statische druk af en de dynamische druk toe. Ietssoortgelijks vindt plaats bij vleugels van een vliegtuig.
    • Als we nu de doorsnede van een vleugel bekijken, zien we dat het profielgewelfd is. De bovenkant is ‘boller’ dan de onderkant. De lucht aan debovenkant van de vleugel wordt versneld als deze zich in eenluchtstroming bevindt. Door de snelheid van de lucht aan de bovenkantvan de vleugel daalt de statische druk (ps ). Immers, volgens Bernoullineemt de statische druk af als de dynamische druk of snelheid (½ m v2 )toeneemt. Er ontstaat zodoende een onderdruk aan de bovenkant van devleugel die lift doet ontstaan.Let wel: Als de snelheid verdubbelt, verviervoudigt de liftproductie. Denkin dit verband maar aan het kwadraat van de snelheid v in de formule ½m v2 .We kunnen vliegen: Als een vliegtuig over de startbaan rijdt, zal op eengegeven snelheid de statische druk dermate afgenomen zijn en dedynamische druk dermate toegenomen zijn, dat de ontstanedrukverschillen een onderdruk creëren die in staat is het vliegtuig te doenopstijgen. De onderdruk aan de bovenzijde van de vleugel ‘zuigt’ hetvliegtuig al het ware omhoog.In feite maakt het niet uit of het vliegtuig in beweging is of dat de luchtbeweegt. Natuurlijk gaan we ervan uit dat het vliegtuig in beweging is,maar bijvoorbeeld in een windtunnel staat het vliegtuig stil ten opzichtevan de in beweging zijnde lucht. In beide gevallen ontstaat een
    • stromingspatroon met lift om de vleugels. Dit wordt hetomkeringsprincipe genoemd.Bernoulli verklaart niet alles:We weten dat de wet van Bernoulli niet geheel de liftproductie kanverklaren. De werkelijk gemeten snelheid van de luchtdeeltjes aan debovenkant van de vleugel is hoger, en de werkelijk gemeten snelheid vande luchtdeeltjes aan de onderkant van de vleugel is lager dan de theoriedoet voorkomen. Nu kunnen we ook Newton in ons verhaal betrekken. Alswe de reactiewet van Newton (actie = reactie) gaan toepassen op lift, danis lift een reactiekracht op de actiekracht. De actiekracht is de naarbeneden afgebogen luchtstroming achter de vleugel. Deze actie zorgt voorlift als reactie.Downwash:De afgebogen luchtmassa achter de vleugel noemen we in het Engelsdownwash of neerstroming in het Nederlands. Deze neerstroming vindtplaats onder een bepaalde hoek. Deze hoek wordt de neerstroomhoekgenoemd. De neerstroomhoek bepaald de lift. In Newtoniaanse termenbezien kunnen we de neerstroming bezien als actie en de lift van devleugel als reactie.Na de inleiding over lift (we komen later nog uitgebreid terug op ditonderwerp) gaan we verder met de vleugel, het vleugelprofiel en deinvalshoek. Laten we eerst een paar gedeelten van de vleugel benoemen:
    • De koorde:Als we een denkbeeldige lijn trekken van het voorste punt van hetvleugelprofiel naar het achterste punt van het vleugelprofiel hebben we dekoorde (Engels Chord line) getekend. De koorde is een belangrijke virtuelelijn in het vleugelprofiel.Nu kan de koorde van de vleugelwortel verschillen in lengte in vergelijkmet de koorde van de vleugeltip. Als we de koorde van de vleugeltipoptellen bij de koorde van de vleugelwortel en delen door 2 krijgen we degemiddelde koorde van de vleugel.
    • De afstand tussen de twee vleugeltips noemen we de spanwijdte van eenvliegtuig. Als we nu de spanwijdte vermenigvuldigen met de gemiddeldekoorde krijgen we het vleugeloppervlak.De invalshoek:De stand van de koorde ten opzichte van de inkomende ongestoordeluchtstroming (Engels: Relative airflow) noemen we invalshoek. Deinvalshoek (Engels: Angle of attack) wordt door de Griekse letter Alfaweergegeven. De ongestoorde luchtstroming noemen we ook welresulterende luchtstroming.Welvingslijn:Naast de koorde is er de welvingslijn of krommingslijn (Engels: Camberline). De welvingslijn is een denkbeeldige lijn van het voorste punt van hetprofiel naar het achterste punt van het profiel, maar die altijd op de helft
    • ligt tussen de bovenkant en de onderkant van het vleugelprofiel. Eenandere manier om tot de welvingslijn te komen is het intekenen vancirkels die de tussen de onder –en bovenkant van het profiel liggen. Eenlijn die alle middelpunten van de cirkels doorsnijdt, is de welvingslijn. Hethoogste verschil tussen de koorde en de krommingslijn noemt men dekrommingswaarde (Engels: Amount of camber). De krommingswaardewordt vaak weergegeven in procenten. Veelal is de krommingswaarde nietmeer dan enkele procenten. Op de tekening is de rode lijn de koorde ende blauwe lijn is de welvingslijn. Het grootste verschil tussenbeide is dekrommingswaarde.Invalshoek en lift:De invalshoek is door de vlieger te beïnvloeden. Als de vlieger aan destuurknuppel trekt, zal de stand van het hoogteroer veranderen waardoorde neus van het toestel naar boven zal bewegen. Daarmee zal ook deinvalshoek veranderen; in dit geval zal de invalhoek groter worden. Meteen groter wordende invalshoek, zal ook de lift toenemen. Zoals we nogzullen zien zal de lift drastisch afnemen als de invalshoek te groot wordt.
    • De lift neemt niet alleen toe met een groter wordende invalshoek. Met eengelijke invalshoek, maar met een hogere snelheid zal de lift ooktoenemen.Instelhoek en standhoek:Naast de invalshoek is er de instelhoek. Deze hoek is niet door de vliegerte beïnvloeden omdat deze door de fabrikant ingesteld is. De instelhoek isde hoek tussen de langsas van het vliegtuig en de koorde van de vleugel.De langsas van het vliegtuig is een denkbeeldige lijn die het voorste puntvan het vliegtuig met het achterste punt verbindt.De standhoek is een derde hoek die we moeten kennen in dit verband. Destandhoek is de hoek tussen de langsas van het vliegtuig en de horizon.
    • Luchtweerstand:Luchtweerstand is een kracht die een lichaam (het vliegtuig) ondervindtwanneer het door de lucht voortbeweegt en de voortbewegingtegenwerkt. Weerstand is een tegenwerkende kracht. Het is eenreactiekracht die de actiekracht tegenwerkt. Denk hierbij aan dereactiewet van Newton. Actie = reactie. Voortbeweging is de actie,weerstand is de reactie. De totale vliegtuigweerstand is de optelling vanalle krachten die parallel en tegengesteld werken op de bewegingsrichtingvan het vliegtuig. De trekkracht van de motor zal groter moeten zijn dande totale weerstand om het vliegtuig te doen voortbewegen.Wrijving is ook weerstand en wordt uitgedrukt in een wrijvingscoëfficiëntof Cw waarde. Hoe lager de Cw waarde, hoe lager de wrijving. We kunnentotale weerstand opdelen in:geïnduceerde weerstandschadelijke (of parasitaire-) weerstand.We komen in een later stadium uitgebreid terug op dit onderwerp eerstgaan we verder met de uitleg over vleugelvorm en lift:Vleugelvorm en lift:Een luchtstroom kan bij een vlakke plaat lift produceren zolang die vlakkeplaat maar een bepaalde invalshoek heeft ten opzichte van deluchtstroming. De productie van lift gaat ook gepaard met weerstand.
    • Weerstand is de consequentie van lift. En juist die weerstand willen wezoveel mogelijk vermijden. Het is immers een tegenwerkende kracht. Hetproduceren van lift kan veel efficiënter met een bepaald profiel in vergelijkmet een vlakke plaat. Er zijn verschillende soorten profielen. Bij eensymmetrisch profiel is de onderkant gelijk gewelfd aan de bovenkant vande vleugel.Als de koorde gelijk is aan de luchtstroming, is er geen invalshoek en ookgeen liftproductie. De luchtstroming wordt aan de onderkant evenveelafgebogen als de bovenkant van de vleugel. Pas als er een invalshoekontstaat, zal er lift geproduceerd worden, net zoals dat bij een vlakkeplaat het geval is. Op de onderstaande tekeningen is te zien dat er zowelopwaartse lift (positieve lift) als neerwaartse lift (negatieve lift) mogelijkkan zijn bij een symmetrisch profiel. Een en ander hangt af van deinvalshoek.
    • Zonder invalshoek zal een vlakke plaat geen lift produceren. In datopzicht zijn een vlakke plaat en een symmetrisch profiel gelijk aan elkaar.Bij symmetrische vleugels is de koorde gelijk aan de welvingslijn. Er is dusgeen krommingswaarde. Bij sportvliegtuigen hebben de horizontalegedeelten van de staartvlakken (horizontaal stabilo) doorgaans eensymmetrisch profiel.Symmetrische vleugels worden ook gebruikt bij luchtacrobatiek.Vliegtuigen die in de zgn. Arobatic klasse vallen, hebben veelalsymmetrische vleugels om gemakkelijk ‘onderste boven’ te kunnenvliegen. Toch produceert een asymmetrische vleugel die ‘onderste boven’hangt een bepaalde hoeveelheid lift. Deze liftproductie is minder dannormaal, maar doordat de lucht aan de onderkant van de vleugel tragerbeweegt dan de lucht aan de bovenkant wordt er toch lift geproduceerd.De vleugels van de meeste sportvliegtuigen hebben een asymmetrischprofiel; de bovenkant van de vleugel is ‘boller’ dan de onderkant. Ditnoemen we ook wel een positief gewelfd profiel.Aan de bovenkant wordt de luchtstroom versneld en afgebogen. Dezeluchtstroom levert aan de achterkant van de vleugel een neerwaartse
    • stroming op die we, zoals eerder gezegd, downwash noemen. Bijasymmetrische vleugels is de koorde niet gelijk aan de welvingslijn.Luchtstromingen:Het stromingspatroon rond een vleugel is een combinatie vancirculatiestroming en parallelstroming:circulatiestromingparallelstromingVoor een zo efficiënt mogelijke vleugel (dwz. zo min mogelijk weerstand)streeft men naar een laminaire stroming rond het vleugelprofiel. Laminairbetekent ‘gelaagd’ waarbij de luchtdeeltjes elkaar geordend volgen en zomin mogelijk weerstand opleveren. Laminaire luchtdeeltjes schuiven ineen patroon van lagen over elkaar heen. Laminaire luchtstroming wordtook wel gestroomlijnde luchtstroming genoemd.
    • Laminaire lucht kan overgaan in turbulente lucht. Het punt waarop ditplaatsvindt noemen we omslagpunt.Turbulente luchtdeeltjes zijn ongeordend en volgen elkaar niet meernetjes in lagen. De luchtdeeltjes botsen op elkaar waardoor ze kort totstilstand komen en zelfs achteruit bewegen. Bij turbulentie om hetvleugelprofiel zal de weerstand toenemen en de lift afnemen.Bij een vleugelprofiel is het vaak onmogelijk om de luchtstroming geheellaminair te laten verlopen. Op een gegeven moment slaat de laminairestroming over naar een turbulente stroming.Zowel laminaire als turbulente luchtstromen kunnen aanliggend dan welloslatend voorkomen. Bij een aanliggende luchtstroom volgt deluchtstroom het vleugelprofiel en levert een bepaalde lift. Een aanliggendelaminaire luchtstroming levert meer lift en minder weerstand op dan eenturbulente aanliggende luchtstroming. Bij een loslatende luchtstromingwordt het vleugelprofiel niet meer gevolgd met meer weerstand en minder
    • of geen lift als resultaat. Loslating/turbulente stroming enaanliggende/laminaire stroming hoeven niet per definitie samen te gaan.Er bestaan dus loslatende laminaire stromingen zowel als aanliggendeturbulente stromingen. De ongestoorde luchtstroming noemen we ook welresulterende luchtstroming. Een vliegtuig volgt zijn weg door de lucht inde tegengestelde richting van de ongestoorde luchtstroming. Dit noemenwe vluchtbaan (Engels: Flight path).De overtrek:Zoals gezegd kan de vlieger de invalshoek beïnvloeden en levert eengrotere invalshoek meer lift en ook meer weerstand op. Deze weerstand ishet bijproduct van lift en wordt geïnduceerde weerstand genoemd. Als ergeen lift ontwikkeld wordt, is er ook geen geïnduceerde weerstand. Als delift toeneemt, wordt de geïnduceerde weerstand groter. Dus; hoe meer lifthoe meer geïnduceerde weerstand.De invalshoek kan vergroot worden totdat het vleugelprofiel de kritischeinvalhoek bereikt. Op dit punt kan de luchtstroming het profiel niet meervolgen, wordt turbulent en laat los. Er ontstaat een loslatende turbulentestroming waardoor de lift wegvalt. Deze situatie noemen we een overtrekof in het Engels Stall. De kritieke invalshoek wordt ook wel alfa kritiekgenoemd.
    • Hoe groter de invalshoek, hoe groter de lift, hoe groter de geïnduceerdeweerstand, hoe lager de vliegsnelheid waarbij de noodzakelijke lift wordtgeproduceerd. Door de invalshoek te vergroten kan een vliegtuig denoodzakelijke lift produceren om te blijven vliegen bij een lagere snelheid,bijvoorbeeld bij de landing. Als men de invalshoek blijft vergroten en desnelheid blijft verlagen, zal de invalshoek op een gegeven moment dekritieke invalshoek bereiken. Op dat punt zal de lift wegvallen en hettoestel overtrekken. De snelheid die bij dat punt hoort, noemen weovertreksnelheid of in het Engels Stall speed. Deze snelheid wordtafgekort tot Vs . De V staat voor snelheid of velocity en de s staat voorStall.Belangrijk is het te beseffen dat het overschrijden van de kritiekeinvalshoek (= Stall) bij iedere snelheid kan plaatsvinden.Vliegtuigfabrikanten kunnen Stall waarschuwingssystemen inbouwen.Bijvoorbeeld door een klein beweegbaar klepje te plaatsen op deonderkant van de vleugel vlak nadat de lucht het eerste contact met devleugel heeft gemaakt. Als de invalshoek te groot wordt, zal deluchtstroom het klepje tegen het vleugelprofiel aan drukken waardoor eenwaarschuwingssignaal in de cockpit weerklinkt. De vlieger kan dan actieondernemen om een overtrek te voorkomen.
    • Fabrikanten ontwerpen de vleugels van hun vliegtuigen op dusdanigewijze zodat het gedeelte van de vleugel dat aan de romp grenst eerder zalovertrekken dan de uiteinden van de vleugels. Op het uiteinden bevindenzich de rolroeren waarmee de piloot het vliegtuig kan besturen.Hoe langer de piloot controle kan uitoefenen op het vliegtuig via derolroeren, hoe veiliger de situatie tijdens een overtrek. Een bijkomendvoordeel van deze vleugelconstructie is dat de piloot gewaarschuwd wordtdoor turbulentie die opgewekt wordt door de overtrek. In eerste instantiezal de binnenzijde van de vleugel dus overtrekken. De luchtlaag zal op datpunt turbulent worden. Die turbulentie zal als eerste de staartvlakkenbereiken die daardoor zullen gaan trillen. De trillingen worden via de rompdoorgeven aan de piloot die in staat is om tijdig maatregelen te treffen.Immers, de uiteinden van de vleugels zijn (hopelijk) nog niet overtrokken.Om dit te bereiken kunnen de vliegtuigfabrikanten de instelhoek van devleugel aan de romp (de vleugelwortel) groter maken ten opzichte van deinstelhoek aan het uiteinde van de vleugel (de vleugeltip). Er zit dan eenverdraaiing in de vleugel. In het Engels noemen we dit een Wrong.Bijkomend voordeel van een vleugelwrong is dat de geïnduceerdeweerstand van de vleugel wordt verminderd. Daarnaast kunnen de
    • fabrikanten de welving van de vleugel aanpassen. Hier is de vleugelwortelnog positief gewelfd gevormd (asymmetrisch profiel) maar verloopt diewelving langzaam naar een symmetrisch profiel in de richting van devleugeltip.De kritieke invalshoek zal aan de vleugelwortel eerder bereikt worden enop dat punt zal de vleugel eerder overtrekken.Het herstel vanuit een overtrek is niet bijzonder ingewikkeld, maar er iswel hoogte voor nodig. Indien een vliegtuig overtrokken raakt ofovertrokken dreigt te raken, moet de vlieger de stuurknuppel naar vorenbewegen ook al wijst de neus van het vliegtuig op dat moment al naarbeneden. Het gaat erom dat de hoogteroeren nose-down komen te staan.De neus van het vliegtuig zal naar beneden bewegen en het vliegtuig zalsnelheid oppikken. De invalshoek wordt kleiner, de lift herstelt zich en hetvliegtuig wordt weer bestuurbaar. Voor een dergelijke actie is zoalsgezegd wel hoogte nodig. In sommige gevallen wel 400 ft. Een overtrekop lage hoogte kan dan ook erg gevaarlijk zijn. Als de lift en snelheidvoldoende zijn toegenomen, kan de vlieger de neus van het vliegtuigoptrekken tot het toestel horizontaal vliegt.De krachten op een vleugel:Op dit punt geven we uitleg over het ontbinden van krachten: Eén krachtkunnen we ontbinden in meerdere gevolgen. We kunnen de krachtontbinden in de richtingen van die gevolgen. Vectoren zijn gerichte lijnendie krachten aangeven. We kunnen de lijnen uit de onderstaandeillustraties daarom vectoren noemen.De krachten hebben dus een bepaalde grootte en ook een bepaalderichting. We kunnen de diagonaal van de tekening nu ontbinden in tweerichtingen of vectoren; een horizontaal en een verticaal.
    • De lengte van de pijlen geeft de grootte van de kracht aan. De ontbondenhorizontaal en verticaal zijn altijd kleiner dan de diagonaal. We tekeneneigenlijk een rechthoek om de krachten heen.Je zou ook kunnen zeggen dat de diagonale kracht het resultaat is van dehorizontale -en de verticale kracht. Naarmate de horizontaal of verticaalvan grootte verschilt, zal de diagonaal of resultante ook verschillen. Kijkmaar eens naar de onderstaande tekeningen.Als we de onderstaande tekeningen bekijken zien we dat de onderdrukgevormd wordt door verschillende krachten weergegeven als zwartepijlen. Als we al deze krachten tot één kracht reduceren, krijgen we deTotale Reactiekracht (TR) of resulterende kracht (R).
    • Als de invalshoek van een vleugel verandert, schuiven de krachten dieinwerken op het vleugelprofiel over de koorde heen. Het punt waar Rsamenkomt op de koorde noemen we drukpunt. Het drukpunt is hetaangrijpingspunt van lift en wordt ook wel Centre of Pressure (CP)genoemd.Een vergroting van de invalshoek is in feite een verlaging van de snelheiden vergroting van lift. In dat geval verschuift het drukpunt naar voren.Een verlaging van de invalshoek geeft een verschuiving van het drukpuntover koorde naar achteren.
    • In dat geval wordt de snelheid vergroot en de lift verkleind. Van belang teweten is dat tezamen met vergroting van lift ook de (geïnduceerde-)weerstand groter wordt. Dus; meer lift geeft altijd meer weerstand.Kortom; • Vergroting invalshoek = drukpunt verschuift naar voren over de koorde = meer lift = meer weerstand = lagere vliegsnelheid. • Verkleining invalshoek = drukpunt verschuift naar achteren over de koorde = minder lift = minder weerstand = hogere vliegsnelheid.We kunnen nu ook de resulterende kracht R ontbinden. We komen dan tothet volgende:
    • We zien dat lift en weerstand de ontbonden krachten zijn van R. Je zouook kunnen zeggen dat R het resultaat is van lift en weerstand. Lift is dekracht die altijd loodrecht op de ongestoorde luchtstroming staat.Nu we iets meer te weten gekomen zijn over het ontbinden van krachtenkunnen we het verhaal over de invalhoek en lift weer oppakken. Voor demeeste sportvliegtuigen ligt de kritieke invalshoek op 16 graden. Bij eengrotere invalshoek wordt de luchtstroom turbulent en kan het profiel nietmeer volgen. De lift valt dan weg. De beste verhouding tussen lift en Dragof weerstand (L/D verhouding) voor de meeste sportvliegtuigen vinden webij een invalshoek van ongeveer 4 graden. Bekijk onderstaande tekeningmaar eens.Zie ook dat bij een negatieve invalshoek de vleugel een zekere liftproduceert! Een en ander is overigens afhankelijk van het type vliegtuig.De exacte gegevens staan in het instructieboek, vliegtuighandboek of inhet Engels Aircraft Owners manual (AOM). Het AOM wordt ook wel Pilot’soperating handbook (POH) of Flight manual (FM) genoemd.We kunnen nu het volgende zeggen over lift: Lift is de ontbondene van detotale aërodynamische kracht op de vleugel, die loodrecht aangrijpt op deinkomende luchtstroom.De liftformule:De liftformule is de belangrijkste vergelijking voor een vlieger. Met dezevergelijking is de totale draagkracht te berekenen:
    • Lift = ½ x de luchtdichtheid x de snelheid in het kwadraat x deliftcoëfficiënt x het vleugeloppervlak.In formule: L = ½ ρ v2 CL SDe formule ziet er misschien ingewikkeld uit, maar als we de formuleopdelen wordt het een stuk eenvoudiger. Dan komen we tot het volgende:½ ρ v2 is de dynamische druk. Later zullen we zien dat ½ ρ v2 gelijk staataan de Indicated Airspeed (IAS) en dat de v2 gelijk staat aan TrueAirspeed (TAS).CL is de coëfficiënt lift of wel het dragend vermogen van een vleugel bijeen bepaalde invalshoek. De CL wordt bepaald door de vleugelvorm en deinvalshoek. Omdat de vlieger niets kan veranderen aan de vorm van devleugel, die is immers door de fabrikant ontworpen en gemaakt, moet deCL verandert worden door de invalshoek te veranderen. CLmax is hetmoment dat de maximale waarde voor CL bereikt wordt. Dit is de kritiekeinvalshoek of alfa kritiek. De CL waarde van een vleugel is een functie vande invalshoek.S staat voor vleugeloppervlak, in het Engels Surface.De CL maakt het mogelijk om verschillende vliegtuigen met elkaar tevergelijken. In dit geval kunnen we de liftformule aanpassen: CL = Lgedeeld door ½ ρ v2 S. Immers als de lift (L) klein is, zal de snelheid (v)en het vleugeloppervlak (S) ook klein zijn, zoals bij sportvliegtuigen. Delift van grote straalvliegtuigen is veel groter, maar daar zijn ook hetvleugeloppervlak en de snelheid groter.In de liftformule kan de variabele S in principe niet veranderen. Hetvleugeloppervlak is immers vastgesteld door de fabrikant. De anderevariabelen kunnen we wel aanpassen. Zoals we weten is de liftformule eenvergelijking. Een simpele vergelijking is x = a. Hier heeft x dezelfdewaarde als a. Kort gezegd moet hetgeen voor het = teken staat (in onsgeval de L van lift) dezelfde waarde hebben als hetgeen na het = tekenstaat (in ons geval ½ ρ CL v2 S). Verandert de L dan zal er ook iets achterhet = teken moeten veranderen om de vergelijking kloppend te houden.Dat geldt ook andersom.Voorbeeld: Als we een kloppende liftformule hebben en we gaanlangzamer vliegen dan verandert de v2 (v = velocity of snelheid) en kloptde vergelijking niet meer. We zullen dan ook iets anders in de vergelijkingmoeten aanpassen om deze weer kloppend te maken. Maar wat..? De Ldie voor het = teken staat willen we behouden. Die kan dus nietveranderen. Als we dezelfde hoogte willen aanhouden verandert de ½ ρook niet. De S is ook onveranderbaar en dus zal de CL moeten veranderenom de vergelijking weer kloppend te maken. Als we nu de invalshoekvergroten zal de CL waarde stijgen en de verlaagde v2 compenseren. Devergelijking klopt nu weer. Met andere woorden: Via de vergelijking wetenwe dat als we op eenzelfde hoogte willen blijven vliegen maar de snelheidverlagen, we de invalshoek zullen moeten vergroten.
    • De 4 inwerkende krachten op een vliegtuig:Lift is niet de enige kracht die tijdens een vlucht op het vliegtuig inwerkt.Er werken tijdens een vlucht 4 krachten in op een vliegtuig:1. Het gewicht van het vliegtuig, in het Engels: Weight of W. We schrevenal eerder dat gewicht en massa niet hetzelfde zijn. Het gewicht van eenvliegtuig is een kracht die onder invloed van de zwaartekracht altijd naarhet middelpunt van de aarde gericht is. Massa krijgt onder invloed van dezwaartekracht een bepaald gewicht. Gewicht wordt in dat gevalgelijkgesteld aan de zwaartekracht en is tamelijk eenvoudig te berekenen:Gewicht (W) = de massa en de lading van het vliegtuig (m) x devalversnelling van 9.806 meter per seconde in het kwadraat (g). Informule: W = m g. De valversnelling g is dus geen kracht maar eenversnelling van 9.806 meter per seconde in het kwadraat. Een versnellingis de mate waarin de snelheid van een lichaam verandert, gemeten inmeter per seconde in het kwadraat (m/s2).Een lichaam die valversnelling g ondergaat, ervaart de zogenaamde ‘vrijeval’ (Engels: Free fall). Tijdens een vrije val heeft een lichaam geengewicht. Denk in dit verband maar aan de toestand van ‘gewichtloosheid’die astronauten ondergaan als zij aan de zwaartekracht van de aarde zijnontsnapt. Hun massa blijft onveranderd, maar hun gewicht is nul.2. De geproduceerde lift, in het Engels: Lift of L. Lift is een door devleugels opgewekte kracht om de zwaartekracht te overwinnen.3. De trekkracht, in het Engels: Thrust of T. De trekkracht is eenmechanische kracht en wordt geproduceerd door de propeller van hetvliegtuig. Als we een doorsnede van de proppeller bekijken heeft dezeeenzelfde profiel als de vleugel. Een propeller is in feite een
    • rechtopstaande vleugel met dezelfde eigenschappen als een vleugel. Deproppeller wordt aangedreven door de motor. Door de trekkracht kan hetvliegtuig voortbewegen door de lucht. De trekkracht is een reactiekracht.Doordat de lucht in een bepaalde richting wordt versneld, ontstaat eenreactiekracht in de tegenovergestelde richting die het vliegtuig doetvoortbewegen.4. De weerstand, in het Engels: Drag of D. Weerstand is eenaërodynamische kracht die het vliegtuig in beweging tegenwerkt.Weerstand kan ontstaan door wrijving maar ook door de vorm van hetvliegtuig. Het hele vliegtuig, dus niet alleen de vleugels, produceertwrijving. Zoals we reeds weten is geïnduceerde weerstand deconsequentie van de liftproductie.In een éénparige (= met een vaste snelheid, geen snelheidsvariaties)rechtlijnige (= met een vaste koers, geen koersvariaties) horizontale (=met een vaste hoogte, geen hoogtevariaties) vlucht zijn trekkracht enweerstand gelijk maar tegengestelde krachten evenals lift en gewichtgelijk maar tegengestelde krachten zijn.In een éénparige, rechtlijnige, horizontale vlucht, vliegt het toestelhorizontaal zonder van hoogte, richting of snelheid te veranderen. De vierkrachten blijven gelijk en zijn in evenwicht. In het Engels noemen we deeenparige, rechtlijnige horizontale vlucht; straight and level.
    • Trekkracht & weerstand en ook lift & gewicht noemen we koppels. Het zijnimmers ‘gekoppelde’ krachten.De effecten van trekkracht:Zoals we eerder schreven levert de propeller de trekkracht en is dedoorsnede van een propellerblad in feite gelijk aan de doorsnede van eenvleugel. Beiden hebben een zelfde profiel. De propellerbladen zijn daaromniets meer dan verticaal geplaatste vleugels die door de ronddraaiendebeweging een zekere hoeveelheid lift produceren. Deze lift is voorwaartsgericht en trekt het vliegtuig vooruit. Wij noemen dit trekkracht.
    • Als de propeller sneller ronddraait zal de trekkracht en ook devliegsnelheid toenemen. Tijdens een rechtlijnige eenparige horizontalevlucht, zal bij een toenemende trekkracht, de vliegsnelheid en ook de lifttoenemen. Bij toenemende trekkracht zal het vliegtuig dus omhoog willenbewegen. Kortom; meer trekkracht zorgt ervoor dat een vliegtuig omhoogwil.Minder trekkracht levert tijdens een rechtlijnige eenparige horizontalevlucht een beweging van het vliegtuig naar beneden op. Een bewegingnaar boven of naar beneden wordt dus bedongen door de stand van hetgas: Meer/minder gas geven, levert meer/minder vermogen op, levertmeer/minder trekkracht op en geeft een beweging omhoog/omlaag.Bij de meeste sportvliegtuigen draait de propeller rechtsom bekekenvanuit de positie van de vlieger. Door de actiekracht van deronddraaiende propeller zal het vliegtuig een tegengestelde reactiekrachtondergaan. Het vliegtuig zal daarom bij een rolbeweging willen makentegengesteld aan de rotatie van de propeller. Dit noemen we het Torqueeffect. (Torque = Engels voor trekkracht) . Bij de meeste sportvliegtuigenis het Torque effect niet van groot belang.De invalshoek van het opgaande propellerblad verschilt van de invalshoekvan het neergaande propellerblad als de luchtstroom de propellerbladenraakt onder een hoek ten opzichte van de horizon. Hierdoor ontstaanverschillen in trekkracht tussen de propellerbladen. Tijdens het klimmenzal het neergaande propellerblad meer lift ontwikkelen door een grotereinvalshoek in vergelijk met het opgaande propellerblad.
    • Door de verschillen in trekkracht zal het vliegtuig willen afbuigen (gieren)naar links, bekeken vanuit de positie van de vlieger. Andersom geldt ditook voor de verschillen in trekkracht tijdens het dalen. Dan zal hetneergaande propellerblad een kleinere invalshoek hebben en daaromminder trekkracht leveren in vergelijk met het opgaande propellerblad.Daarom zal het vliegtuig dan willen afbuigen naar rechts bekeken vanuitde positie van de vlieger. Deze verschillen in trekkracht noemen we hetAsymmetrisch effect.Door het roteren van de propeller ontstaat een luchtstroom die zich alseen spiraal rond het vliegtuig wikkelt.Deze ‘slipstroom’ (Engels: Slipstream) raakt het verticale staartvlak ondereen bepaalde hoek en duwt het staartvlak naar rechts. De neus van het
    • vliegtuig zal daardoor naar links afbuigen. Hoe meer trekkracht, hoe meerde staart naar rechts wordt afgebogen en dus hoe meer de neus van hetvliegtuig naar links zal worden afgebogen.Een en ander zetten we onder elkaar: • Als we de trekkracht verhogen (meer gas geven) tijdens een rechtlijnige eenparige horizontale vlucht zal het vliegtuig met de neus omhoog willen en willen afbuigen naar links. • Als we de trekkracht verlagen (minder gas geven) tijdens een rechtlijnige eenparige horizontale vlucht zal het vliegtuig met de neus naar beneden willen en willen afbuigen naar rechts.De bespoken effecten laten zich ook gelden tijdens het taxiën en de startvan een vliegtuig. Bij het taxiën, maar met name als een vliegtuig op destartbaan van stiltand in beweging komt en de vlieger vol gas geeft, zalhet toestel naar links willen afbuigen. De vlieger zal de afbuiging naarlinks moeten corrigeren met het (rechter) voetenstuur. We noemen driebesproken effecten en voegen er een nieuwe aan toe:Het Torque effect. Door de reactiekracht op de rotatie van de propeller,wordt er een grotere druk uitgeoefend op de linkerband in vergelijk metde rechterband. Bekeken vanuit de positie van de vlieger. De grotere drukop de linkerband levert meer wrijving op met het oppervlak en daarom zalhet vliegtuig willen afbuigen naar links. Zoals gezegd levert het Torqueeffect maar weinig problemen op bij sportvliegtuigen die een (relatief)lichte motor hebben.
    • De Slipstream wikkelt zich zoals gezegd om het vliegtuig heen en drukthet verticale staartvlak naar rechts weg. Hierdoor zal het vliegtuig naarlinks willen afbuigen. Dit geldt met name tijdens de eerste fase van destart, waarbij vol gas gegeven wordt terwijl de snelheid nog laag is.Vliegtuigen met een staartwiel (Engels: Tailwheel aircraft of Taildragger)staan met de propeller in een bepaalde hoek ten opzichte van de horizon.Hierbij gaat dus het asymmetrisch effect op. Er is een verschil ininvalshoek tussen de op –en neergaande propellerbladen waardoor er eenverschil in trekkracht ontstaat en het toestel wil afbuigen naar links. Ookdit effect geldt met name tijdens situaties waarin veel vermogen wordtgegeven bij een lage snelheid, zoals de eerste fase van de start (dan staat
    • het staartwiel nog op de grond en heeft de propeller een hoek tenopzichte van de horizon) en klimvlucht.We bespreken nu een nieuw effect van trekkracht bij vliegtuigen met eenstaartwiel. Een draaiende propeller gedraagt zich in feite als eengyroscoop. En daarom bezit een draaiende propeller dezelfdeeigenschappen als een gyroscoop. Eén van die eigenschappen isprecessie. Zie ook de uitleg over gyroscopen bij cockpitinstrumenten. Alseen Tailwheel aircraft met het staartwiel los komt van de grond tijdens destart, zal de neus van het vliegtuig naar beneden bewegen. Doorprecessie zal deze naar beneden gerichte kracht op de propeller na 900 totuitdrukking komen. Bij een rechtsomdraaiende propeller, zal dit eenafbuiging geven naar links.De gezamenlijke effecten van trekkracht worden ook wel P-effectgenoemd.De primaire stuurvlakken van een vliegtuig:De rolroeren, het richtingsroer en het hoogteroer vormen de primairestuurvlakken van het vliegtuig. Hiermee kan vlieger het vliegtuig doenveranderen van richting of hoogte. Het trimvlak wordt het secundairestuurvlak genoemd.
    • Het besturen van een vliegtuig is eigenlijk een opzettelijke verstoring vaneen balans. Stel dat een vliegtuig zich in een éénparige rechtlijnigehorizontale vlucht bevindt. Dan zijn alle krachten die inwerken op hetvliegtuig gelijk; er is balans. Als we het vliegtuig naar een andere hoogteof koers willen brengen, moeten we de bestaande balans verstoren via destuurvlakken. Door het verstoren van die balans (over één of meer assen)zal het vliegtuig een nieuwe balans zoeken die de krachten wederom inevenwicht brengt. Er is dan een nieuwe balans ontstaan.Het zwaartepunt:Het zwaartepunt van een vliegtuig wordt ook wel massamiddelpunt of inhet Engels Centre of gravity (CG) genoemd. Dit is het denkbeeldige puntwaarop de zwaartekracht aangrijpt. Het zwaartepunt wordt aangegevendoor een cirkel met zwart/witte vakjes.Het zwaartepunt is geen statisch punt en kan verschuiven door positie vande inzittenden, belading en brandstof. Door verbranding van de brandstof
    • tijdens de vlucht, zal het brandstofgewicht afnemen en het zwaartepuntverschuiven tijdens de vlucht. Het zwaartepunt mag niet onbeperktverschuiven. Dit mag slechts tussen de voorste en achterste limiet. Dezelimieten staan beschreven in het AOM en moeten voor elke vluchtberekend worden. Valt het zwaartepunt over een limiet heen, mag hetniet vliegen.Een achterlijk zwaartepunt ligt naar achteren verschoven maar valt nogbinnen de limieten. Een voorlijk zwaartepunt ligt naar voren verschovenen valt ook nog binnen de limieten. Binnen de voorste –en achterste limietligt het bereik (Engels: Range) waarbinnen het zwaartepunt magverschuiven. Een achterlijk zwaartepunt maakt een vliegtuig lichterbestuurbaar in vergelijk met een voorlijk zwaartepunt. Een voorlijkzwaartepunt maakt een vliegtuig moeilijker bestuurbaar, met name bij delanding. Meer hierover en over het berekenen van het gewicht en debalans (Engels: Weight and Balance) bij het hoofdstuk Flight Performance& Planning.De 3 rotatie assen:Om het zwaartepunt beweegt het toestel om zijn 3 assen. De assenworden ook wel rotatie-assen genoemd en de bewegingen om de assennoemen we hoofdeffecten.
    • De 3 assen snijden elkaar door het zwaartepunt:Een vliegtuig rolt (Engels: Rolling) om de langsas. De langsas is dedenkbeeldige lijn tussen het achterste punt van het vliegtuig en hetvoorste punt van het vliegtuig. Als de draagkracht van één van beidevleugels verandert, zal het vliegtuig gaan rollen.Als de vlieger de stuurknuppel naar links of rechts beweegt zal hetvliegtuig gaan rollen. Door het bewegen van de stuurknuppel zullen derolroeren van stand veranderen en zal het vliegtuig gaan rollen. Echter,rollen kan ook voorkomen door turbulentie. De rolroeren bevinden zichaan het uiteinde van de vleugels en werken tegengesteld aan elkaar. Alshet ene rolroer omhoog beweegt, beweegt het andere naar beneden.
    • Als een rolroer naar beneden beweegt zal op dat gedeelte de welving vande vleugel worden vergroot. Meer welving betekent meer lift.Tegelijkertijd zal het andere rolroer de welving van de andere vleugelverkleinen. Minder welving betekent minder lift.Door dit verschil in lift zal het toestel ‘helling aanrollen’, zoals vliegers hetbeginnen van een rolbeweging ook wel noemen. Als de vlieger destuurknuppel (of stuurwiel) naar rechts beweegt zal het rolroer van delinkervleugel naar beneden bewegen en meer welving en lift ontwikkelen.Tegelijk zal het rolroer van de rechtervleugel naar boven bewegen enminder welving en lift produceren. Het vliegtuig zal daarom hellingaanrollen naar rechts.
    • De stabiliteit rond de langsas noemen we dwarsstabiliteit. Na uitleg dehoofdeffecten en de bochten, zullen we uitgebreid ingaan op stabiliteit enevenwicht.Een vliegtuig stampt (Engels: Pitching) om de dwarsas. De dwarsas is dedenbeeldige lijn tussen de uiterste puntjes van de vleugels. Dievleugeluiteinden noemen we ook wel vleugeltips. Het hoogteroer bevindtzich aan het horizontale gedeelte van de staart dat we stabilo (Engels:Horizontal stabilo) noemen. Als het hoogteroer van stand verandert(omhoog of omlaag) zal ook hier de welving en dus ook lift toe –ofafnemen.Als de vlieger de stuurknuppel (of stuurkolom) nu van zich af duwt, zalhet hoogteroer naar beneden bewegen. De welving en lift worden vergrooten de staart zal omhoog bewegen. Het vliegtuig zal om het zwaartepuntscharnieren met de neus naar beneden zal bewegen. Hierdoor zal deneusstand ten opzichte van de horizon verlagen en zal het vliegtuig dalen.Door het dalen zal ook de snelheid van het vliegtuig toenemen. Andersomkan het ook; als de vlieger de stuurknuppel (of stuurkolom) naar zich toetrekt, zal het hoogteroer naar boven scharnieren en zal de welving en liftverkleinen. De staart zal omlaag bewegen en de neus zal omhoogbewegen. Wederom is het zwaartepunt het scharnier in deze beweging.Het vliegtuig zal stijgen en de snelheid zal afnemen. Sommige vliegtuigenhebben geen vast horizontaal stabilo met beweegbaar hoogteroer, maarbeweegt het gehele horizontale staartvlak. In dat geval spreken we vanstabilator. De bediening en functies blijven gelijk aan het besprokenhoogteroer. Natuurlijk kan ook het stampen van het vliegtuig voorkomendoor turbulentie. De stabiliteit rond de dwarsas noemen welangsasstabiliteit.Een vliegtuig giert (Engels: Yawing) om de topas. De topas staat loodrechtop de langsas en dwarsas. Het richtingsroer doet het vliegtuig gieren omde topas.
    • Dit richtingsroer is een gedeelte van het verticale staartvlak ook welkielvlak genoemd. De vlieger kan het richtingsroer bewegen via hetvoetenstuur. Hierdoor zal het richtingsroer bewegen naar links of rechts.Als we het vliegtuig van bovenaf bekijken zal het verticale staartvlaktezamen met het gedeelte richtingsroer lijken op de doorsnede van eenvleugel. Ook hier geldt dat indien de welving en ook lift groter worden, hetvliegtuig zal bewegen om het zwaartepunt.In dit geval zal het vliegtuig om de topas bewegen en zal het vliegtuiggieren. Als de vlieger bijvoorbeeld het rechterpedaal intrapt zal (vanbovenaf bezien) het richtingsroer naar boven uitslaan. De welving en liftnemen aan de onderkant toe en doen het vliegtuig zal naar rechts gierenmet de neus. Hetzelfde principe gaat op voor het naar links gieren van deneus. Nu trapt de vlieger het linkerpedaal in en zal het richtingsroer deandere kant uitslaan. De welving en lift worden groter aan de bovenzijdevan het vliegtuig en de neus zal naar links gieren om de topas. Debeweging rond de topas wordt dus gecontroleerd door het richtingsroer.Daarom noemen we stabiliteit rond de topas ook wel richtingsstabiliteit.
    • Flutter:Flutter kan een potentieel levensgevaar zijn voor het vliegtuig en zijnbemanning. Met flutter wordt een snel en oncontroleerbaartrillingsverschijnsel bedoeld van vleugels, de staartvlakken enstuurvlakken. Tijdens een vlucht bewegen de vleugels, vleugeltips,staartvlakken en stuurvlakken op –en neer onder invloed vanveranderingen in de luchtstroming, bijvoorbeeld door turbulentie. Door demassa-traagheid zullen de stuurvlakken iets later bewegen dan devleugels. Dit is een normaal verschijnsel.Laten we nu als voorbeeld de rolroeren nemen. Door speling (slechtonderhoud!) of een slechte massabalancering op de rolroeren, blijven deop –en neergaande bewegingen van de rolroeren te ver achter op debewegingen van de vleugeltips. Door de verschillen in de invalshoekenworden de op –en neergaande bewegingen steeds sneller en groter in hunuitslag. De bewegingen versterken elkaar dan. Op een gegeven momentworden de bewegingen oncontroleerbaar en kan er onherstelbare schadeontstaan aan de roeren en/of de vleugels. Het vliegtuig kan zelfs uitelkaar spatten door flutter. De tekening is de weergave van flutter in eengrafiek.Er is een grotere kans op flutter als het vliegtuig dichter bij de maximaaltoegestane vliegsnelheid komt. Hoe dichter de maximale vliegsnelheidbenaderd wordt, hoe meer kans op flutter. Een goede massabalanceringvan de stuurvlakken en geen speling van de stuurvlakken doet de kans opflutter aanzienlijk verminderen. De fabrikant kan door verandering van hetzwaartepunt van het stuurvlak flutter tegengaan. Dit noemen wemassabalancering. Voor een goede massabalancering wordt soms eengewicht vóór het draaipunt van het stuurvlak gemonteerd. Bij sommigevliegtuigtypen monteert de fabrikant een gewicht dat aan de buitenkantvan de vleugel hangt.
    • In andere gevallen wordt een hoornbalans gemonteerd. Bij deonderstaande uitleg over trimvlakken wordt uitleg gegeven over dewerking van een hoornbalans.Trimvlakken:De kracht die er nodig is om van hoogte, snelheid of stand te veranderenkan geneutraliseerd of verkleind worden via zogenaamde trimvlakken. Opde onderstaande foto is het trimvlak van het hoogteroer rood uitgekaderd.Veel sportvliegtuigen hebben alleen een hoogteroertrim. Bij sommigevliegtuigtypen zijn ook de andere stuurvlakken voorzien van trimvlakken.Wij beperken ons tot de principe werking van een trimvlak, in dit gevaleen hoogteroertrim.
    • Het principe van trimvlakken blijft gelijk voor de andere stuurvlakken. Deconstante kracht die de vlieger moet uitoefenen op de stuurknuppel omhet vliegtuig in een bepaalde stand, snelheid of op een bepaalde hoogte tehouden, wordt door instelling van de trimvlakken verkleind of geheelweggenomen.Een hoogteroertrim is meestal een klein beweegbaar deel van deachterkant van het hoogteroer. In het Engels noemen we dit een Trim tab.De uitslag van het trimvlak is tegengesteld aan de uitslag van hethoogteroer. Bij de meest gebruikelijke uitvoering van de hoogteroertrimkan de vlieger de uitslag van het trimvlak handmatig instellen totdat hijvoelt dat de stuurkracht verkleinde of weggenomen is. Door het instellenvan het trimvlak tegengesteld aan de stand van het hoogteroer,ontwikkelt het trimvlak een kracht tegengesteld aan de stuurkracht; Hettrimvlak produceert een ‘eigen’ liftkracht(je) tegengesteld aan deliftkracht van het hoogteroer.
    • De stuurkracht wordt hierdoor verminderd of geheel weggenomen. Devlieger hoeft dan geen constante druk uit te oefenen op de stuurknuppel.Het wegnemen van de stuurkrachten via het trimvlak noemen we ook welhet ‘aftrimmen van het vliegtuig’. Eenmaal handmatig ingesteld zal eentrimvlak niet meer van stand veranderen. Als de vlieger de stand van hethoogteroer verandert, zal het trimvlak hierop aangepast moeten worden.Er zijn verschillende systemen om stuurkrachten op te heffen. Hierbovenbeschreven we een conventioneel en meest gebruikelijk trimsysteem datvanuit de cockpit handmatig in te stellen is.Er zijn ook vaste trimvlakken die niet in te stellen zijn door de vlieger enpermanent een vaste uitslag houden.Er zijn vliegtuigen waarvan het hoogteroer (of andere stuurvlakken) isvoorzien van een hoornbalans. De hoornbalans steekt uit vóór hetdraaipunt van het hoogteroer.
    • Het hoorngedeelte zal een tegengestelde kracht ontwikkelen aan die vanhet hoogteroer en zodoende de stuurkracht doen afnemen. Als hethoogteroer bijvoorbeeld naar beneden beweegt, zal het hoorngedeeltenaar boven scharnieren. Hierdoor wordt op het hoorngedeelte een krachtuitgeoefend die tegengesteld is aan de kracht die op het hoogteroer wordtuitgeoefend. Het resultaat van dit krachtenkoppel is vermindering van destuurkracht.In het hoorngedeelte zit een massabalans die zorgt voor een goedebalancering van het hoogteroer. Zoals we weten is een goedemassabalancering van belang om flutter tegen te gaan.
    • Sommige vliegtuigfabrikanten monteren een balansvlak aan deachterzijde van het hoogteroer. Dit is een klein gedeelte van hethoogteroer dat automatisch een tegengestelde beweging maakt als hethoogteroer een bepaalde uitslag krijgt. Het balansvlak werkt dus contraaan de bewegingen van het hoogteroer. De vlieger kan de uitslag van hetbalansvlak niet zelf veranderen.Er zijn ook vliegtuigen die een anti-balansvlak (Engels: anti-balance tab ofanti-servo tab) hebben. Dit is een klein instelbaar gedeelte aan deachterkant van een stabilator.Een stabilator is een horizontaal staartvlak dat in zijn geheel kan bewegenen dient als hoogteroer. Dit soort hoogteroeren kunnen veel groterestuurkrachten ontwikkelen in vergelijk met ‘vaste’ horizontalestaartvlakken waaraan hoogteroeren bevestigd zijn. Het beweegbareoppervlak van een stabilator is immers veel groter dan van eenconventioneel hoogteroer. Juist vanwege de grote stuurkrachten bijrelatief kleine roeruitslagen van de stabilatoren, is het belangrijk omovercorrecties te vermijden. De anti-balansvlakken bewegen in dezelfderichting als de uitslag van de stabilator. In feite versterken ze de uitslagvan de stabilator waardoor een extra welving ontstaat. De stuurkracht diede vlieger moet geven wordt groter, waardoor overcorrecties (hopelijk)worden vermeden.Het anti-balansvlak kan ook tegengesteld aan de uitslag van de stabilatorworden gebruikt. Dan heeft het eenzelfde werking als een conventioneeltrimvlak en worden de constante stuurkrachten weggenomen of verkleindom het vliegtuig in een bepaalde stand, snelheid of op een bepaaldehoogte te houden.Het trimvlak wordt ook wel een secundair stuurvlakgenoemd. Al eerder omschreven we de primaire stuurvlakken; rolroeren,richtingsroer, hoogteroeren.
    • De totale weerstand:Op dit punt kunnen we meer uitleg geven over de totale weerstand dieeen vliegtuig ondervindt. Zoals we eerder schreven is de totale weerstandop te delen in: • Geïnduceerde weerstand. • Schadelijke (of parasitaire-) weerstand.Geïnduceerde weerstand. Dit is de weerstand die wordt opgewekt doorlift. Het is dus een weerstand die liftafhankelijk is. Hoe meer lift, hoe meergeïnduceerde weerstand.Tijdens het vliegen heerst aan de onderkant van de vleugel een overdruken aan de bovenkant van de vleugel een onderdruk.Door deze drukverschillen willen luchtdeeltjes van hoge –naar lage drukbewegen via de vleugeltips. Dus van de onderkant de vleugel naar debovenkant van de vleugel. Dit zorgt ervoor dat de luchtstroming aan debovenkant van de vleugel naar de romp toe wordt afgebogen en dat deluchtstroming aan de onderkant van de vleugel van de romp af wordtafgebogen. Deze tegengestelde luchtstromen ontmoeten elkaar achter devleugel en er ontstaan vortices of luchtwervelingen.
    • De vortices versterken de downwash achter de vleugel. De verstoring diedit alles geeft op de inkomende ongestoorde luchtstroming noemen wegeïnduceerde weerstand.Een vortex is een soort draaikolk van lucht die steeds groter wordt, naarbeneden uitwaaiert en daarmee ook in kracht afneemt. De vortex achterde vleugeltip is het grootst en sterkst. Deze wordt ook wel tipwervel of inhet Engels Wingtip vortex genoemd.De turbulentie die een tipwervel produceert noemen we zogturbulentie ofin het Engels Wake turbulence. Hoe groter en zwaarder het vliegtuig, hoegroter de vortices zijn die geproduceerd worden. Immers; hoe zwaarderhet vliegtuig => hogere liftproductie noodzakelijk => meer geïnduceerdeweerstand als consequentie.
    • De geïnduceerde weerstand neemt vooral toe bij lage snelheden, groteinvalshoeken en hoge liftproductie, dus bij start, aanvliegen, landing,steile bochten en vliegen op lage snelheid (Slow flight). Tipwervelsontstaan pas als het neuswiel van de grond loskomt. Het loskomen vanhet neuswiel op de startbaan noemt men ook wel roteren (de snelheid vanhet rotatiemoment kunnen we ook met een V speed code benoemen: Vr).Een en ander geldt ook voor het landen. Zodra het neuswiel tijdens hetlanden de baan raakt, verdwijnen de tipwervels.Het zijn vooral de grotere en zwaardere (verkeers-)vliegtuigen die zeersterke zogturbulentie produceren. Deze wake turbulence kan dermatesterk zijn dat lichtere vliegtuigen (en zelfs grotere vliegtuigen) die in dezogturbulentie terechtkomen, onbestuurbaar kunnen worden. De gevolgenvan een onbestuurbaar vliegtuig laat zich raden....!De tipwervels zijn direct achter de vleugeltip het meest geconcentreerd ensterkst. De ‘draaikolk’ wordt langzaam groter en de kracht van dewervelingen neemt langzaam af. De tipwervels waaieren langzaam onderde vliegbaan uit en verwijderen zich van elkaar. Het is dus niet raadzaamom zich direct achter of onder een vertrekkende of aankomende vliegtuigte begeven. Door (zij-)wind kan zogturbulentie sneller verwaaien dan bijwindstilte. Maar door (zij-)wind kunnen tipwervels die zich verwijderenvan de startbaan ook teruggeblazen worden. Er bestaan daarom geenvaste normtijden voor het uitsterven van zogturbulentie, maar algemeenhoudt men maximaal 3 minuten aan in tijd en 6 NM in afstand alsveiligheidsmarge. De ICAO heeft separatienormen vastgesteld en heeftvliegtuigen ingedeeld naar maximaal toegestaan startgewicht (Engels:Maximum take off weight of MTOW). De klassen zijn: • Light aircraft: 0 tot 7.000 kg • Medium aircraft: 7.000 tot 136.000 kg • Heavy aircraft: 136.000 kg of meerIn het hoofdstuk Voorschriften staan de exacte separaties vermeldvolgens de ICAO. Op dit punt is het van belang weten dat bij de start:Een sportvliegtuig het best kan roteren ná het landingsmoment van eenzwaarder vliegtuig geland is.Een sportvliegtuig het beste kan roteren vóór het rotatiemoment van eenzwaarder vliegtuig dat eerder vertrokken is.
    • En bij de landing:Een sportvliegtuig het beste kan landen vóór het rotatiemoment van eenzwaarder vliegtuig dat eerder vertrokken is.Een sportvliegtuig het best kan landen op een punt op de baan ná hetlandingspunt van eerder geland zwaarder vliegtuig.Het is belangrijk om te onthouden om zowel bij start als landing boven devliegbaan te blijven van de (zwaardere-) voorganger. Op die manier wordtde zogturbulentie van de voorganger uit de weg gegaan.Door de vleugeltips te modificeren met neer –of opstaande randen aan detips wil de fabrikant het ‘lekken’ van de bovendruk naar de onderdruk om
    • de vleugeltips tegengaan. De opstaande vleugelgedeelten op de tipsnoemen we Winglets.Andere fabrikanten monteren vleugels waarvan het tipgedeelte naarbeneden gericht is. Ook monteren fabrikanten op sommige vliegtuigtypentanks (of soortgelijke onderdelen) op de vleugeltip om het ‘lekken’ tegente gaan. De tanks op de vleugeluiteinden noemen we Tiptanks.Ook kan de fabrikant de vleugelvorm aanpassen. Zo kan een fabrikant een‘wrong’ in de vleugel aanbrengen. De wrong is een verdraaiing van devleugel. De instelhoek van de vleugelwortel is groter ten opzichte van deinstelhoek van de vleugeltip. De fabrikant kan ook kiezen omvleugelslankheid of aspect ratio te vergroten. De aspect ratio is deverhouding tussen spanwijdte en koorde. Een lange dunne vleugel(bijvoorbeeld de vleugels van zweefvliegtuigen) heeft een hoge aspectratio. Een kleine, dikke vleugel (bijvoorbeeld sommige vleugels vanjachtvliegtuigen) heeft een lage aspect ratio.
    • Als laatste kan de fabrikant de vleugel taps laten toelopen. De vleugeltipwordt hierdoor verkleind.Overigens produceren helikopters ook zogturbulentie. De zogturbulentiedie helikopters produceren is groter dan van vliegtuigen van dezelfdeafmetingen en gewicht. Dit geldt met name voor momenten waarop derotorbladen van helikopter veel lift moeten produceren; de start, delanding en het stilhangen in de lucht (Engels: Hovering).2. Schadelijke weerstand (ook wel parasitaire weerstand genoemd). Dezeweerstand is niet liftafhankelijk maar snelheidsafhankelijk. Als hetvliegtuig niet beweegt is er ook geen schadelijk weerstand. Zodra hetvliegtuig snelheid maakt, ontstaat er schadelijke weerstand. Deze neemtkwadratisch toe met de snelheid. Dus als de snelheid verdubbeld, zal deschadelijke weerstand verviervoudigen.
    • Het is belangrijk te weten dat schadelijk weerstand rond deovertreksnelheid ‘slechts’ zo’n ¼ van de totale weerstand uitmaakt, ¾ vande totale weerstand rondom de overtreksnelheid is geïnduceerdeweerstand. De schadelijke weerstand kan worden onderverdeeld in:2a. Wrijvingsweerstand: In een ongestoorde luchtstroom bewegenluchtdeeltjes zich rechtlijnig voort. Door viscositeit (= mate vansamenhang ook wel vloeibaarheid genoemd) van lucht zullen luchtdeeltjesde rondingen van het vleugelprofiel willen volgen. De lucht wil al het wareblijven ‘plakken’ aan het oppervlak. Dit hangt samen met de vorm van hetvleugelprofiel. Is de vorm te hoekig of zijn de randen te scherp dan zal deluchtstroming het profiel willen loslaten en wordt turbulent. Denk hierbijaan de loslatende turbulente stroming.De luchtstroom die grenst aan het vleugeloppervlak noemen wegrenslaag. Deze grenslaag is erg dun. Veelal een paar millimeter indoorsnede. Door het blijven ‘plakken’ van luchtdeeltjes aan hetvleugeloppervlak, ontstaat binnen de grenslaag een verschil in snelheid.De snelheid van de luchtdeeltjes direct op het vleugeloppervlak is 0.Binnen de grenslaag verandert de snelheid van luchtdeeltjes van 0 naarde snelheid van de ongestoorde luchtstroom. De grenslaag omhult nietalleen het vleugelprofiel maar het hele vliegtuig. Het blijven ‘plakken’ vande luchtdeeltjes is de oorzaak van wrijvingsweerstand.Het hele vliegtuig ondervindt wrijvingsweerstand als het door de luchtbeweegt. Wrijving is ook afhankelijk van de snelheid van het vliegtuig;hoe meer snelheid, hoe meer wrijving. Wrijving is ook afhankelijk van‘gladheid’ van het vliegtuig oppervlak. Hiermee bedoelen we bijvoorbeelduitstekende delen, vuil, afbladderende verflagen, ijsvorming, klinknagels,etc. hoe gladder het oppervlak, hoe minder wrijving. Wrijving is als laatsteafhankelijk van de afmetingen van een vliegtuig. Een groot vliegtuig zalmeer wrijving ondervinden dan een klein vliegtuig.2b. Vormweerstand: Door een afgeronde, slanke vorm zal deluchtstroming het vliegtuig oppervlak minder loslaten en dus minderturbulentie opleveren dan een hoekige, lompe vorm.
    • In feite wil men door de vorm de ongestoorde luchtstroming zo minmogelijk onderbreken. De vormweerstand wordt groter door de snelheid;hoe meer snelheid, hoe meer vormweerstand. De vormweerstand wordtgroter als de luchtdichtheid groter wordt (bij gelijkblijvende snelheid). Hoegroter de luchtdichtheid, hoe meer luchtdeeltjes per volume lucht tegende ‘vorm’ aanbotsen, hoe groter de vormweerstand. De vormweerstand isals laatste afhankelijk van de grootte van het aangestroomde oppervlak.2c. Interferentieweerstand: Als de luchtstromingen van verschillendevliegtuigonderdelen elkaar negatief beïnvloeden ontstaatinterferentieweerstand. Een goed voorbeeld is de overgang van de rompnaar de vleugel. Als deze overgang hoekig is, zal er door onderlingebeïnvloeding extra (interferentie-) weerstand ontstaan. Door deovergangen van de romp naar de vleugel zo vloeiend mogelijk te latenverlopen, wordt de interferentieweerstand zo laag mogelijk gehouden.Deze ‘hoekige’ overgangen worden door de fabrikant voorzien vanvloeiplaten, zodat de overgang vloeiender verloopt op de luchtstroming endus minder interferentieweerstand oplevert.
    • Als we de grafieken voor geïnduceerde weerstand en schadelijkeweerstand samenvoegen, kunnen we de totale weerstand weergeven.We zien dat de totale weerstand varieert met snelheid. Bij lage snelhedenis de geïnduceerde weerstand hoog, bij hoge snelheden is de schadelijkeweerstand hoog. Op punt A is de totale weerstand minimaal. Dat punt
    • noemen we de minimale totale weerstand. We kunnen zeggen dat punt Ade meest gunstigste verhouding tussen lift en weerstand weergeeft;zoveel mogelijk lift bij zo min mogelijke weerstand. De motor hoeft hierrelatief weinig vermogen te leveren. Uit onderzoek is gebleken dat demeeste sportvliegtuigen een optimale lift/weerstand verhouding hebbenbij een invalshoek van ongeveer 40.Uit de grafiek blijkt voorts dat een lage snelheid gepaard gaat met eenhoge geïnduceerde weerstand. De invalshoek bij een vlucht met een lagesnelheid is groot en de motor moet relatief veel vermogen leveren om hetvliegtuig op horizontaal te houden. Bij een vlucht met een lage snelheid‘hangt’ het vliegtuig achterover (nose up) door de grote invalshoek terwijlhet toch horizontaal door de lucht beweegt.Ook blijkt uit de grafiek dat een hoge snelheid gepaard gaat met een hogeschadelijke weerstand. De invalshoek bij een vlucht met hoge snelheid isklein en ook hier moet de motor relatief veel vermogen leveren. Door dekleine invalshoek staat de neus van het vliegtuig bijna geheel in deongestoorde luchtstroming tijdens een vlucht met hoge snelheid.
    • Zoals we eerder schreven wordt de totale weerstand uitgedrukt in deweerstandscoëfficiënt of Cw waarde. De totale weerstand kan in formulegeschreven worden als Weerstand = ½ x de luchtdichtheid x de snelheidin het kwadraat x de weerstandscoëfficiënt x het vleugeloppervlak. Informule: W = ½ P v2 Cw S. Deze formule komt overeen met de liftformule,waar voor L en CL nu W en Cw ingevuld staan. Als de invalshoek wordtvergroot zal dit een sterk stijgende Cw waarde tot gevolg hebben.De Cw waarde is dus vergelijkbaar met de CL waarde uit de liftformule. Wekunnen beide waarden samen in één grafiek samenbrengen. Dan ontstaatde polaire van een vliegtuig. De polaire is een grafische weergave vanvliegtuigprestaties. Ieder vliegtuigtype heeft zijn eigen polaires. Uit deverschillende polaires kunnen diverse prestaties worden afgeleid.Onderstaande een voorbeeld van een polaire.Flaps:Vleugelkleppen of flaps zijn beweegbare gedeelten aan de achterkant vande vleugel die de vlieger kan bedienen vanuit de cockpit. Door de flaps ineen bepaalde hoek neer te laten, verandert de welving van de vleugel.
    • De welving wordt groter als de flaps worden neergelaten, waardoor ook deluchtstroom verandert. We weten dat als de welving groter wordt, deluchtstroming versnelt en de lift en (geïnduceerde-) weerstand toenemen.Met het neerlaten van de flaps wordt de welving vergroot en dus ook delift en weerstand dus verhoogd.We kunnen nu ook zeggen dat het gebruik van flaps de overtreksnelheidverlaagd. Met andere woorden; door gebruik van flaps wordt de liftvergroot en kunnen we met een lagere snelheid in de lucht blijven. En datkomt goed van pas, onder andere bij het landen.Als we de liftformule (L = ½ ρ v2 CL S) nog eens bekijken komen metgebruik van flaps tot het volgende: Door gebruik van flaps neemt de CLwaarde toe (meer lift) en dus kan de v2 afnemen. Door toename van de CLwaarde wordt ook de CLmax verhoogd. Omdat bij het gebruik van flaps de
    • welving wordt vergroot, zal de luchtstroming het profiel eerder willenloslaten. Daarom zal de kritieke invalshoek kleiner worden. Het vliegtuigzal bij gebruik van flaps dus bij een kleinere invalshoek overtrekken. Dochde CLmax ligt hoger en daarmee ligt de overtreksnelheid lager. Een enander wordt op de grafiek verduidelijkt.Het neerlaten van de flaps in een bepaalde stand, noemen we eenpositieve uitslag van de flaps. Sommige zweefvliegtuigen kunnen flaps(indien flaps gemonteerd zijn) in een negatieve stand laten uitslaan. Deflap wordt dan niet naar beneden –maar naar boven gedraaid. Hierbijwordt de welving en daarmee ook de lift verkleind.Bijna alle sportvliegtuigen kunnen flaps alleen in een bepaalde positievestand neerlaten. Bij kleine uitslagen, tot zo’n 15 á 20 0, neemt de liftrelatief meer toe dan de weerstand. Deze flapuitslagen worden veelalgebruikt bij de start. Bij flapuitslagen groter dan 20 0 , neemt de
    • weerstand relatief meer toe dan de lift. Deze standen worden normaalgesproken gebruikt bij de landing van de meeste sportvliegtuigen.Bijkomende effect van het gebruik van flaps is dat het vliegtuig een nose-up positie krijgt. Dit geldt met name voor hoogdekkers. Door de groterewelving verandert ook de downwash. Hierdoor verandert ook deluchtstroom op de staartvlakken. Het gebruik van flaps is pervliegtuigtype verschillend en wordt door de fabrikant vastgesteld.Er zijn verschillende typen flaps:De conventionele flap is een gedeelte aan de achterzijde van de vleugeldat naar beneden kan uitslaan. Vergroting CLmax tot 50%.Bij splijtflaps (Engels: Splitflaps) gaat alleen een gedeelte van deachterkant van de vleugel naar beneden. De Splitflap genereert meerweerstand dan conventionele flaps. Vergroting CLmax tot 60%.Bij de spleetflaps (Engels: Slotted flaps) kan er eveneens een gedeeltevan de vleugel naar beneden uitslaan zoals bij de conventionele flap, maarontstaat er tevens een spleet (Engels: Slot). De luchtstroming die zich aande onderzijde van de vleugel bevindt, wordt nu door de spleet versnelt enover de bovenzijde van de flap gestuwd waardoor de luchtlaag mindersnel het profiel loslaat. Het resultaat is een aanmerkelijke verhoging vande CL en dus ook Cmax waarde. Vergroting CLmax tot 75%.De Fowler flaps bewegen niet alleen naar beneden, ze bewegen ook naarachteren waardoor het vleugeloppervlak (S) vergroot wordt. Als we nu de
    • liftformule betrekken op de Fowler flaps dan wordt niet alleen de CL maarook de S vergroot. In combinatie met de spleetflap kan dit soort flaps eenvergroting van de CLmax geven van 100%. De meeste sportvliegtuigen dieuitgerust zijn met Fowler flaps zijn enkelvoudige Fowler flaps. Er beweegtdan één gedeelte naar achteren als de flaps worden neergelaten. Veelverkeersvliegtuigen maken gebruik van dubbele of zelfs driedubbeleFowler flaps. Dan bewegen er twee of drie flapgedeelten naar achteren.Het gebruik van flaps verminderd de snelheid (door de verhoogdeweerstand) en verhoogd de lift (door de grotere welving). We kunnendoor gebruik van flaps met een lagere snelheid in de lucht blijven. De lagevliegsnelheid in combinatie met de verhoogde CLmax komt goed van pas bijde landing.Tijdens het aanvliegen voor de landing brengen we de snelheid terug enverhogen we de lift door stapsgewijs de flaps neer te laten. Bij hetneerlaten van de flaps merken we dat het vliegtuig omhoog wil. De liftwordt immers vergroot. Door het ‘omhoog willen’ van het vliegtuig, zalook de snelheid afnemen. Omdat we tijdens het aanvliegen voor delanding niet omhoog maar juist naar beneden willen, verkleinen we de
    • invalshoek door de stuurknuppel naar voren te bewegen. De neusstandwordt lager en de snelheid neemt toe. We moeten gewoonlijk bij delanding 30% of 1.3 keer de stall snelheid (Vs) aanhouden. Bij de maximaleflapstand kunnen we met een lage neusstand en verlaagde Vs aanvliegenop de landingsbaan. Eenmaal neergelaten flaps mogen tijdens hetaanvliegen nooit zomaar worden opgetrokken. Neergelaten flaps zorgenimmers voor een lagere Vs en verhoogde lift. Nemen we de verhoogde liftweg door de flaps op te trekken tijdens het aanvliegen, dan hebben weeen te lage vliegsnelheid in verhouding tot de liftproductie en zal hetvliegtuig kunnen ‘doorzakken’ (lees: neerstorten). Indien de landing moetworden afgebroken of indien de flaps bij de start worden neergelaten,moeten we de flaps op veilige hoogte, bij een veilige vliegsnelheidstapsgewijs intrekken. Meestal mogen de flaps pas worden ingetrokkenboven de 200 ft.Als we flaps neerlaten tijdens de start is dit doorgaans geen grotereflapuitslag dan 150. Bij deze kleine flapuitslagen neemt de lift relatief meertoe dan de weerstand. En dat hebben we juist nodig bij het starten. Doorhet gebruik van flaps bij het starten, wordt de liftproductie verhoogd enkomt het vliegtuig eerder van de grond. We hebben dus een korterestartbaan nodig om op te stijgen.Omdat tijdens de start vol vermogen gegeven wordt, zal de neusstandlager moeten zijn in vergelijk bij een start zonder flaps. De flaps gevenniet alleen meer lift, maar ook meer weerstand. Bij vol vermogen hebbenwe geen vermogen ‘over’ en dus moeten we de snelheid met deneusstand regelen. Die neusstand zal daarom lager moeten liggen bij eenstart met gebruik van flaps.
    • We kunnen niet bij iedere vliegsnelheid de flaps neerlaten. In hethandboek van ieder vliegtuigtype staat beschreven bij welke maximumvliegsnelheid de flaps mogen worden gebruikt. Deze snelheid wordt ookwel aangegeven als V speed code: Vfe. Zitten we boven die snelheid,mogen we geen flaps neerlaten omdat er anders gevaar bestaat dat hetsysteem wordt beschadigd. Bij harde wind mogen de flaps niet volledigworden neergelaten om beschadiging aan het systeem tegen te gaan.Slats:De slat is een gedeelte aan de voorkant van de vleugel dat in deluchtvaart ook wel Leading Edge Device of LED genoemd wordt.De slat verhoogd de lift door naar voren te bewegen. Er ontstaat dan eenspleet (Engels: Slot) tussen de voorzijde van de vleugel en de slat.Evenals bij de Slotted flap wordt ook hier de aanstromende lucht wordtvan de onderzijde van de slat door de spleet versnelt over de vleugelmeegenomen. Dit zorgt ervoor dat de luchtlaag over de vleugel mindersnel het profiel loslaat. De slat kan de CLmax verhogen tot 60%. Zowel deSlat als de Slotted flap beïnvloeden dus de grenslaag en zorgen dat deluchtstroming langer blijft ‘plakken’ aan het profiel.
    • Evenals de flaps verhoogt ook de slat de lift en kunnen we met een noglagere snelheid in de lucht blijven. Door het gebruik van slats wordt de deVs verlaagd. De slat zorgt ervoor dat de invalshoek wordt vergroot. Eenovertrek vindt bij gebruik van slats plaats bij een grotere invalshoek. Metandere woorden; de kritieke invalshoek wordt vergroot door gebruikt vanslats. Zie onderstaande grafiek.Niet veel sportvliegtuigen zijn voorzien van slats. Slats worden meestaltoegepast op grotere en geavanceerdere vliegtuigen. Daar worden de
    • slats evenals de flaps hydraulisch bedient. In sportvliegtuigen die welvoorzien zijn van slats worden deze vaak bedient door de invalshoek ende luchtstroom. Hoe werk dit...? Als de vlieger de invalshoek vergroot zalde onderdruk aan de bovenzijde van de vleugel toenemen. Bij eengegeven invalshoek zal de onderdruk de slat ‘automatisch’ naar vorendoen uitstaan.Dus: • Bij gebruik van flaps wordt de kritieke invalshoek verlaagd. • Bij gebruik van slats wordt de kritieke invalshoek vergroot.Remkleppen:Een remklep (Engels: Airbrake) verstoort de luchtstroom en verhoogd deweerstand. De lift en snelheid nemen bij gebruik van luchtremmen af ende weerstand wordt aanzienlijk vergroot. Remkleppen worden meestalgebruikt om tijdens het aanvliegen voor de landing snelheid en hoogte teverliezen. Op de tekeningen zijn verschillende typen remkleppen te zien.Er bestaan nog meer typen remkleppen dan afgebeeld op de tekeningen.Bochten:Vanuit de kennis die we nu bezitten kunnen we dieper ingaan op hetmaken van bochten. Bij het maken van bochten moeten we een aantalzaken weten:
    • De eerste wet van Newton, ook wel de traagheidswet genoemd, zegt datde richting en snelheid van een lichaam (vliegtuig) constant zijn als ergeen krachten op dat lichaam inwerken. Bij een cirkelvormige beweging(een bocht) is de bewegingsrichting niet constant. Er is bij het maken vaneen bocht een kracht werkzaam die werkt in de richting van hetdraaipunt. Deze kracht noemen we middelpuntzoekende kracht ofcentripetale kracht. Dit is een kracht die naar het middelpunt toe gerichtis van de cirkel. De middelpuntzoekende kracht dient dus om de richtingvan de snelheid continue te wijzigen. Bijvoorbeeld: Demiddelpuntzoekende kracht die de maan in een baan om de aarde houdtis de zwaartekracht. Zonder de zwaartekracht als middelpuntzoekendekracht zou de maan zich losmaken uit een baan om de aarde.Daarnaast ontstaat bij het maken van bochten de middelpuntvliedende(vlieden = vluchten) kracht of centrifugaal kracht. Dit is detegenovergestelde kracht van de middelpuntzoekende kracht.Bijvoorbeeld: Als je een emmer water aan een touw rondslingert duwt decentrifugaal kracht het water tegen de bodem van de emmer. Bijvoldoende snelheid zal er geen water uit de emmer vallen tijdens hetrondslingeren. Een ander voorbeeld van centrifugaalkracht is wanneer jebij het maken van een rechterbocht in de auto, naar de linkerkant van jestoel geduwd wordt.We gaan uit van een rechtlijnige, eenparige horizontale vlucht. L(ift) isdus gelijk aan W(eight). Zodra het vliegtuig helling aanrolt verandert hetkrachtenplaatje. We weten dat W loodrecht naar beneden gericht blijft endat L loodrecht op de vleugel gericht blijft. L beweegt dus mee met dehellingshoek. We kunnen L ontbinden in een verticale component en eenhorizontale component. De verticale kracht is nu de reactiekracht K, dehorizontale component is de centripetale (of middelpuntzoekende) krachtdie het vliegtuig in de bocht houdt. We zien dat hoe groter de hellingshoekwordt, hoe groter L moet worden om reactiekracht F gelijk te houden aangewicht W.Bij het aanrollen van helling zullen we dus moeten zorgen voor eengrotere lift. Dit kan op twee manieren:
    • 1. Door de invalshoek te vergroten.2. Door de snelheid te verhogen.Uit de liftformule weten we dat indien we de L moeten vergroten vóór het= teken, we ook iets achter het = teken moeten veranderen. We kunnende CL waarde verhogen door de invalshoek te vergroten óf we kunnen desnelheid v verhogen door meer gas te geven. Normale bochten hebbeneen rolhoek tot 30 graden. Tot deze hoek volstaat het om de invalshoekte vergroten en dus aan de stuurknuppel te trekken tijdens de bocht. Bijbochten met een rolhoek die groter is dan 30 graden zullen we desnelheid moeten verhogen door meer gas te geven.Bij bochten van 60 graden is de L(ift) verdubbeld ten opzichte vanW(eight). De lift is op dit punt 2x het gewicht. We kunnen de verhoudingtussen L en W nu schrijven als: L gedeeld door W staat gelijk aan 2. DeL/W verhouding noemen we ook wel belastingsfactor (Engels: LoadFactor). De load factor laat het schijnbare gewicht van het vliegtuig (en devlieger!) toenemen. In ons geval met een verdubbeling van het eigengewicht. Het vliegtuig en de vlieger ervaren een belasting van 2 x heteigen gewicht. We kunnen ook zeggen dat het vliegtuig en de vlieger eenbepaalde g-kracht ondergaan. De g komt van gravitatie. De g-kracht isook te omschrijven als ‘een versnelling van de zwaartekracht’. In onsgeval kunnen we zeggen dat bij een bocht van 60 graden het vliegtuig ende vlieger 2g ervaren. Het vliegtuig en de vlieger worden belast met eenkracht die gelijk staat aan 2 x het eigen gewicht.Een voorbeeld: het gewicht van het vliegtuig 500 kg. Tijdens eenrechtlijnige, eenparige horizontale vlucht is L gelijk aan W. De lift is dusook 500 kg. Hier is de load factor dus 1. We kunnen ook zeggen dat hetvliegtuig en de vlieger 1g ervaren. In een bocht van 60 graden verdubbeltde liftwaarde naar 1000 terwijl het gewicht gelijk blijft. Nu is de loadfactor 1000 : 500 = 2. De load factor is dus 2, het vliegtuig en de vliegerervaren 2g.We kunnen g-krachten opsplitsen in positieve –en negatieve g-krachten: • Positieve g-krachten ervaar je bij plotselinge stijging: Bij deze kracht krijg je het gevoel in je stoel gedrukt te worden tijdens stijgvluchten, (steile-) bochten en hevige turbulentie. • Negatieve g-krachten ervaar je bij plotselinge daling: Bij deze kracht krijg je het gevoel uit je stoel getrokken te worden tijdens (plotselinge of steile-) daalvlucht en ook bij hevige turbulentie.Nu kunnen er niet onbeperkt g-krachten op het vliegtuig losgelatenworden. De fabrikant geeft per vliegtuigtype aan tot hoever het vliegtuigbelast mag worden. Er is dus een limiet aan de belastingsfactor (Engels:Limit load factor). Deze Limit load factor staat in het AOM vermeld. Bijoverschrijding van de Limit load factor kan er ernstige schade aan hetvliegtuig ontstaan. Er wordt door de fabrikant echter altijd eenveiligheidsfactor (Engels: Safety factor) van 1,5 op de Limit load factortoegepast om tijdens onvoorziene vliegsituaties geen fatale schade te
    • laten ontstaan. Het vliegtuig kan dus eigenlijk meer aan dan de Limit loadfactor aangeeft. Hoewel het vliegtuig tijdens overschrijding van de LimitLoad factor niet direct hoeft te scheuren of te breken, kan er wel schadeontstaan door verbuiging of verdraaiing van onderdelen. Deze schade kanzich openbaren tijdens latere vluchten, ook als hierbij de limit load factorniet overschreden wordt.Er is een vaste indeling naar load factor voor verschillendevliegtuigcategorieën: • Normal category, Cat N. Load factor maximaal + 3,8 g tot –1,5 g. • Utility category, Cat. U. Load factor maximaal + 4,4 g tot –1,8 g. • Acrobatic category, Cat. A. Load factor maximaal + 6,0 g tot –3,0 g.Bij het nemen van bochten neemt niet alleen de load factor toe. Ook deovertreksnelheid neemt toe tijdens het nemen van bochten. Dat wilzeggen dat het vliegtuig tijdens een bocht bij een hogere snelheid kanovertrokken kan raken. Bij een hellingshoek van 60 graden neemt deovertreksnelheid met zo’n 40% toe.Als de vliegsnelheid toeneemt, neemt ook het effect van een roeruitslagtoe. Bij hogere snelheden heeft de vlieger voldoende aan relatief kleineuitslagen van de stuurvlakken om het vliegtuig van koers te doenveranderen. Het omgekeerde geldt voor lagere snelheden. Dan zal devlieger relatief grote uitslagen van stuurvlakken nodig hebben. We kunnenzeggen dat de luchtstroom door de vliegsnelheid een effect heeft op destuurvlakken, maar ook de luchtstroom die door de propeller veroorzaaktwordt, versterkt het effect op de stuurvlakken. Dit noemen weluchtschroef. De propeller veroorzaakt luchtschroef die alleen betrekkingheeft op de staartroeren (richtingsroer en hoogteroeren). De vliegsnelheidveroorzaakt een effect op alle roeren.
    • Hoofd –en bijeffecten:De bewegingen van het vliegtuig, rollen, gieren en stampen om de 3assen noemen we de hoofdeffecten. Naast de hoofdeffecten bestaan ook 2bijeffecten ook wel neveneffecten genoemd. De bijeffecten zijn:1. Gieren geeft rollen. Na inzet van een gierbeweging door hetvoetenstuur zal het vliegtuig gaan rollen. Als een vliegtuig bijvoorbeeldom zijn topas naar rechts giert, zal de linkervleugel naar voren draaien enzodoende meer snelheid en dus ook meer lift oppikken in vergelijk met derechtervleugel.Het gevolg is dat bij een gierbeweging naar rechts de linkervleugelomhoog beweegt en het vliegtuig gaat rollen. In dit geval noemen we delinkervleugel ook wel de buitenvleugel.2. Rollen geeft gieren. Na het aanrollen van helling zal het vliegtuig gaangieren. We kijken nog even naar de tekening. Als een vliegtuigbijvoorbeeld ‘over links helling aanrolt’ zal L loodrecht op de vleugelsblijven staan en zal W loodrecht naar beneden gericht zijn. Tussenbeidenkrachten kunnen we een resulterende kracht tekenen. Het is deze krachtdie het vliegtuig naar beneden trekt.
    • Hierdoor ontstaat een luchtstroom die de romp en dus ook het verticalegedeelte van de staart raakt. Net als de staart van een weerhaan op eenkerktoren, zal ook het verticale gedeelte van de vliegtuigstaartmeegenomen worden in de luchtstroom.Het gevolg is dat de luchtstroom het vliegtuig doet gieren om de topas.Dit effect wordt ook wel het weerhaaneffect genoemd. In dit voorbeeld zalhet vliegtuig naar links gieren, bekeken vanuit de positie van de vlieger.Na de neveneffecten bespreken we een ander effect dat ontstaat bij hetnemen van bochten. Bij het helling aanrollen beweegt één van derolroeren naar boven en de ander naar beneden. De welving van het naarbeneden gerichte rolroer wordt groter en produceert daarom meer lift. Hetis die (buiten-)vleugel die omhoog beweegt. Ondertussen weten we ookdat meer lift ook meer (geïnduceerde-) weerstand opwekt. Debuitenvleugel krijgt daardoor niet alleen meer lift maar ook meerweerstand in vergelijk met de binnenvleugel. Daardoor zal debuitenvleugel bij het inzetten van een bocht in eerste instantie even detegengestelde kant opdraaien. De buitenvleugel blijft als het ware eenmoment haken door de vergrote weerstand. We noemen dit effect danook haakeffect. Bij het inzetten van bijvoorbeeld een rechterbocht zal deneus van het vliegtuig in eerste instantie even naar links bewegenalvorens naar rechts te draaien. Dit haakeffect wordt vanuit de fabrikanttegengegaan (verminderd) door gebruikmaking van:
    • Frise rolroeren: Bij frise rolroeren is het scharnierpunt zodanig geplaatstdat het omhoog bewegende rolroer iets uitsteekt aan de onderkant van devleugel. Dit levert extra weerstand van de binnenvleugel om op diemanier het haakeffect tegen te gaan.Differentiaal rolroeren: Hier krijgt het omhoog bewegende rolroer eengrotere uitslag dan het naar beneden bewegende rolroer. De grotereuitslag levert meer weerstand op en zal op die manier het haakeffecttegengaan.Bochten kunnen we voor het gemak opsplitsen in:1. Bochten zonder verandering van hoogte; horizontale bochten.2. Bochten met verandering van hoogte; klimmende bochten, dalendebochten.Normale bochten zijn bochten (met of zonder verandering van hoogte)met een helling van 30 graden. Een dalende bocht die zondermotorvermogen wordt gemaakt noemen we een glijdende bocht. Eensteile bocht heeft een hellingshoek van meer dan 30 graden. In klimvlucht(na de start) maken we bochten van niet meer dan 15 graden helling. Ditdoen we omdat we inmiddels weten dat tijdens een bocht ook deovertreksnelheid groter wordt door de grotere invalshoek. Als je daarbijoptelt dat tijdens een klimvlucht na de start de snelheid nog niet groot is,ligt het gevaar van een overtrek direct op de loer.Ondertussen hebben we ook gezien dat een bocht een beweging is dieover meerdere assen plaatsvindt. Bij een zuivere bocht (Engels:Coördinated turn) is het vliegtuig in evenwicht. Anders gezegd; bij eenzuivere bocht is er een juiste verhouding tussen richting (gieren) en
    • helling (rollen). Een onzuivere bocht geeft meer weerstand dannoodzakelijk en kan bovendien gevaarlijk zijn onder sommigeomstandigheden. Dit zullen we later toelichten.Eerst halen we de eerste wet van Newton nog een keer aan. Die zegt dateen bewegend lichaam (vliegtuig) met een constante snelheid rechtdoorwil blijven bewegen. Voor het maken van een bocht is een krachtwerkzaam die werkt in de richting van het draaipunt, dat is demiddelpuntzoekende kracht. Met andere woorden; het vliegtuig wil metzijn neus eigenlijk rechtdoor tijdens een bocht. Dit levert meer weerstandop dan noodzakelijk en er is geen optimale verhouding tussen helling enrichting. We noemen dit een onzuivere of ongecoördineerde bocht. Hetaanzuiveren van de bocht is niet zo moeilijk. Als we de bocht zuiver willenmaken moeten we de neusstand veranderen door te bewegen om detopas via het richtingsroer. We moeten dus de roerpedalen gebruiken. Inde praktijk noemen we dit ‘voeten geven’. Natuurlijk hebben we hierbovengezegd dat rollen gieren geeft, en dus beweegt het vliegtuig reeds om zijntopas als het helling wordt aangerold. We moeten er op letten dat wezodanig voeten geven dat de bocht zuiver gevlogen wordt.In de praktijk van het sportvliegen zal een bocht ingezet worden doorhelling aan te rollen. Zoals we weten zal de neus door het haakeffect ineerste instantie even de verkeerde kant opdraaien om vervolgens in degewenste richting te draaien. Omdat rollen ook gieren geeft, zal hetvliegtuig ook om de topas draaien. Tijdens een bocht moeten we ookletten dat we geen hoogte verliezen door een beetje aan de stuurknuppelte trekken of meer gas te geven. Dit laatste doen we bij bochten vanmeer dan 30 graden helling. We moeten tijdens een bocht nu ook lettenop de ‘zuiverheid’ van de bocht. De zuiverheid van een bocht kunnen wecontroleren via de slipmeter in de cockpit. De slipmeter is een lichtgebogen glazen tube die gevuld is met een vloeistof waarin zich eenballetje bevindt. Het balletje geeft aan of de bocht zuiver gevlogen wordtof niet. De slipmeter werkt onder invloed van de zwaartekracht. Alstijdens het maken van een bocht het balletje uit het middengedeeltebeweegt, is de bocht niet zuiver.De handeling om een ongecoördineerde bocht aan te zuiveren is simpel:Beweegt het balletje naar de linkerkant van de slipmeter, dan moeten welinks meer ‘voeten’ geven. We moeten de neus meer naar links doenbewegen door het linkervoetpedaal (nog meer) in te trappen. Het zelfdegeldt voor de andere kant. Beweegt het balletje naar de rechterkant vande slipmeter, dan moeten we rechts meer ‘voeten’ geven.Schuivende bochten en slippende bochten:1. Een bocht waarbij de neus van het vliegtuig te veel naar binnen gerichtis, noemen we schuiven. Een schuivende bocht is een onzuivere ofongecoördineerde bocht waarbij de neus te veel naar binnen wijst.Aanzuivering is simpel: minder ‘voeten’ links of een beetje ‘voeten’ rechtster compensatie.
    • 2. Een bocht waarbij de neus van het vliegtuig te veel naar buiten gerichtis, noemen we slippen. Een slippende bocht is een onzuivere ofongecoördineerde bocht waarbij de neus te veel naar buiten wijst. Ookhier is de aanzuivering simpel: minder voeten rechts of een beetje voetenlinks te compensatie.Een zuivere bocht is dus een gecoördineerde actie tussen de handen envoeten van de vlieger. Er is verband tussen snelheid waarmee de bochtgenomen wordt en de omtrek van de cirkel die de bocht omschrijft. Bijeen constante hellingshoek geldt dat hoe hoger de snelheid, hoe groter deomtrek van de cirkel. Bij een grotere hellingshoek (steile bocht) wordt decirkel kleiner, bij een kleinere hellingshoek wordt de cirkel groter.We kunnen een cirkel onderverdelen in 360 graden. Een bocht van 90graden is een haakse bocht. Na het nemen van een bocht van 180graden, vliegen we in de richting waar we vandaan kwamen. Als eenvliegtuig een bocht maakt van 3 graden per seconde is er na 1 minuut180 graden afgelegd. De hele cirkel van 360 graden draaien we dan rondin 2 minuten. Een dergelijke bocht noemen we een Rate one turn. Hetaantal graden per seconde noemen we in het Engels Rate of turn.
    • Nu noemen we de hoek tussen het flight path (vluchtbaan) en de horizonbaanhoek.Tijdens klimvlucht noemen we die baanhoek; stijghoek of klimhoek. Hoegroter de stijghoek, hoe groter T moet zijn en dus hoe meermotorvermogen we nodig hebben. Op een gegeven moment is hetmotorvermogen niet meer toereikend en heeft het vliegtuig de maximalestijghoek bereikt. We kunnen nu zeggen dat de maximale stijghoekbepaald wordt door het beschikbare vermogen. We noemen dit ook welvermogensoverschot.Stabiliteit:Als een vliegtuig zich in éénparige, rechtlijnige horizontale vlucht bevindt,zijn alle krachten die inwerken op het vliegtuig (lift, gewicht, trekkracht enweerstand) ook in evenwicht. De ene kracht wordt in evenwicht gehoudendoor een tegengestelde andere kracht die even groot is. Lift is
    • tegengesteld en even groot als gewicht, en trekkracht is tegengesteld eneven groot als weerstand.Eén van de vele luchtwaardigheidseisen aan vliegtuigen is stabiliteit. Eenvliegtuig moet derhalve stabiel zijn. Een stabiel vliegtuig zoekt constanteen balans tussen lift, gewicht, trekkracht, weerstand en wordt stabielgenoemd als na verstoring terugkeert naar het oorspronkelijke evenwicht.Een vliegtuig wordt indifferent stabiel genoemd als het na verstoring eennieuw evenwicht vindt.Nu moeten we eerst iets uitleggen over krachten, armen en momenten.Een kracht bestaat uit een richting en een grootte. Zoals eerdergeschreven noemen we de lijnen die de grootte en richting van eenbepaalde kracht weergeeft vectoren. Een 2-tal krachten die tegengesteldaan elkaar werken noemen we een koppel. De afstand waarover dezekrachten tegengesteld aan elkaar werken noemen we arm. Het productvan de kracht en de afstand (arm) noemen we moment. Moment = krachtx arm. Een en ander wordt op de tekening uitgelegd.We kunnen het zwaartepunt van een vliegtuig ook bezien als hetdraaipunt van een wip. Als de ene kant van de wip zwaarder beladen isdan de andere kant, zal de wip doorslaan. De wip blijft in balans als hetzware gewicht naar het midden wordt verplaatst. De arm van het zwaregewicht wordt op die manier verkort. Je kunt nu ook zeggen dat een licht
    • gewicht met een lange arm een zwaar gewicht met een kortere arm inbalans kan houden.De fabrikant heeft voor ieder type vliegtuig begrenzingen gesteld om de‘wip’ niet te doen doorslaan. Zoals eerder geschreven mogen dezebegrenzingen niet overschreden worden. Het vliegtuig is niet luchtwaardigals het deze begrenzingen of limieten overschrijdt en mag niet opstijgen.Op de bovenstaande tekening is te zien dat een klein gewicht met eengrote arm een groot gewicht met een korte arm in evenwicht kan houden.Als bijvoorbeeld de lift en gewicht in balans zijn, zal het vliegtuighorizontaal blijven vliegen. Verschuift nu het drukpunt (punt waar liftaangrijpt op de vleugelkoorde) naar voren dan zal er een arm ontstaan.De kracht L x de arm zal een moment geven dat groter is dan kracht G.Daarom zal het vliegtuig met de neus naar boven bewegen (Engels: Noseup). Een en ander wordt duidelijk gemaakt op de tekeningen.Tijdens een vlucht zullen het zwaartekracht (CG) en het drukpunt (CP)verschuiven. Het zwaartepunt verschuift bijvoorbeeld doordat er brandstoftijdens de vlucht wordt verbruikt en het drukpunt verschuift bijvoorbeelddoordat de invalshoek groter of kleiner wordt. Net als dat lift en gewichteen koppel vormen, doen trekkracht en weerstand dat ook. De trekkrachtgrijpt vrijwel altijd onder het CG aan, de weerstand grijpt vrijwel altijdboven het CG aan.
    • Als de trekkracht of weerstand verandert kan er ook een momentontstaan die het vliegtuig met de neus naar boven (nose up) of naarbeneden (nose down) doet bewegen.Een vliegtuig is zodanig ontworpen dat indien de trekkracht van de motoruitvalt door storing, het vliegtuig een moment voorover krijgt, nose down.Met een neerwaartse neusstand, zonder het motorvermogen, bevindt hetvliegtuig zich in glijvlucht en is het in staat om veilig te landen. Zieonderstaande tekening.Met een opwaartse neusstand ligt een overtreksituatie op de loer. En datwillen de fabrikanten (en de vliegers!) vermijden.Nu zien we op de bovenstaande tekeningen dat de trekkracht enweerstand veel kleinere krachten zijn dan lift en gewicht. We weten ookdat het vliegtuig bij motoruitval een moment met de neus naar benedenmoet krijgen. Het samenspel van krachten wordt gecompenseerd door dehorizontale staartvleugels. Deze horizontale staartvleugels hebben eensymmetrisch profiel. In een bepaalde invalshoek wekt ook eensymmetrisch profiel lift op. Als de invalshoek positief gericht is (omhooggericht), zal er een opwaartse kracht geproduceerd worden. Is deinvalshoek negatief (naar beneden gericht) dan zal er een neerwaartsekracht geproduceerd worden.
    • Hoewel de krachten die de horizontale staartvleugels opwekken relatiefklein zijn, hebben ze vanwege de grote arm tot het zwaartepunt eenbelangrijke stabiliserende invloed.Normaal gesproken ondergaat het vliegtuig dus een moment vooroverdoor het koppel lift-gewicht. De koppel wordt gecompenseerd door eenkleine neerwaartse kracht die ontwikkeld wordt door de horizontalestaartvleugel in een negatieve invalshoek te plaatsen. Hierdoor is hetvliegtuig in staat om horizontaal te blijven gedurende de vlucht. We zullenzien dat dit samenspel van krachten van belang is bij de stabiliteit om dedwarsas; de zgn. langsstabiliteit.Het vliegtuig kan stabiel zijn rond de 3 assen waarom het kan bewegen.We kijken daarom naar stabiliteit om de rotatie assen. We gaan hierbij uitvan verstoring van een éénparige, rechtlijnige horizontale vlucht doorwindstoten of turbulentie, zonder gebruikmaking van stuurvlakken.Stabiliteit om de dwarsas wordt, zoals gezegd, langsstabiliteit genoemd.Een vliegtuig is langsstabiel als het na bijvoorbeeld een neerwaartsewindstoot even met de neus omhoog beweegt om daarna vanzelf weerterug te keren in de oorspronkelijke, horizontale uitgangspositie.Bij een neerwaartse windstoot zal het vliegtuig om de dwarsas achteroverbewegen. De neus komt omhoog en de staart zal naar beneden bewegen.
    • De invalshoek en dus ook de lift van de vleugel wordt groter. Tegelijkertijdwordt de symmetrische horizontale stabilo nu onder een kleinere hoekgetroffen. De negatieve lift wordt hierdoor minder. Tezamen met degrotere lift van de vleugels, geeft dit een herstellend moment voorover.De herstellende kracht wordt op de tekening in het bruin weergegeven.De langsstabiliteit kan ook verstoort worden door verschuiving van hetzwaartepunt. Bijvoorbeeld het verbruik van brandstof tijdens de vlucht. Indat geval zal de stand van het horizontale staartvlak moeten wordenaangepast aan de nieuwe situatie om zo de langsstabiliteit te herstellen.2. Stabiliteit om de topas wordt richtingsstabiliteit genoemd omdat hetrichtingsroer de beweging om de topas controleert. Een vliegtuig isrichtingsstabiel als het na een zijwaartse windstoot of turbulentie om detopas begint te gieren en uit zichzelf terugkeert naar de oorspronkelijkepositie.
    • Hoe gaat een en ander in zijn werk..? Bij een zijwaartse windstoot zal hetvliegtuig dus om de topas beginnen te gieren. Het verticale staartgedeelteook wel kielvlak genoemd, heeft een symmetrisch profiel en draait mee.Door dit meedraaien ontstaat een invalshoek tussen de koorde van hetsymmetrisch gevormde kielvlak en de luchtstroming. Deze invalshoeklevert drukverschillen (en dus liftkracht) op rondom het profiel. Deontstane kracht geeft een herstellend moment op en beweegt hetvliegtuig naar de oorspronkelijke positie.3. Stabiliteit om de langsas wordt rolstabiliteit of dwarsstabiliteitgenoemd. Een vliegtuig is rolstabiel als het na een windstoot op –of onderéén van vleugels helling begint aan te rollen en uit zichzelf terugkeertnaar de oorspronkelijke positie. Fabrikanten kunnen rolstabiliteitbevorderen door:3a. De vleugels van laagdekkers (een laagdekker heeft de vleugels onderde romp) in positieve V-vorm te plaatsen. In een positieve V-vorm staanbeide vleugels omhoog gericht. Van voren bezien lijkt dit op een V.
    • Als het vliegtuig gaat rollen, zal het ook gaan gieren als neveneffect. Doorde positieve V-vorm zal de vleugel die naar beneden beweegt onder eengrotere invalshoek getroffen worden door de luchtstroming in vergelijkmet de omhoog bewegende vleugel. Resultaat is dat de grotere invalshoekvan de neergaande vleugel voor meer opwaartse kracht zorgt en zorgtvoor een herstellend moment.3b. De vleugels een achterwaartse pijlstelling te geven, ook wel positievepijlstelling genoemd.
    • Als het vliegtuig nu gaat rollen, en dus ook gaat gieren als neveneffect,ontstaat er een verschil in ‘effectieve vleugellengte’.De neergaande vleugel zal hierdoor meer lengte krijgen en weerstandgeven. De neergaande vleugel zal ook een grotere invalshoek krijgen enzodoende meer opwaartse kracht ontwikkelen in vergelijk met deopgaande vleugel. Het resultaat is een herstellend moment.3c. Het vliegtuig construeren als hoogdekker, waarbij de vleugels zichboven de romp bevinden. Als het vliegtuig gaat rollen ontstaan erverschillen in invalshoeken en daardoor ook draagkrachtverschillen. Deneergaande vleugel ontwikkelt een grotere draagkracht in vergelijk metde opgaande vleugel. Daardoor beweegt het vliegtuig terug naar deoorspronkelijke stand.
    • Een vliegtuig wordt ontworpen om stabiel te vliegen. Stabiliteit geeft eenveilig vlieggedrag, maar het geeft ook een kleinere wendbaarheid.Immers, het vliegtuig heeft een neiging om telkens terug te keren naar deoorspronkelijke, stabiele uitgangspositie. Er zijn militaire jachtvliegtuigendie met opzet onstabiel ontworpen zijn om zo een grotere wendbaarheidte creëren.Instrumenten:We weten inmiddels dat lucht samengesteld is uit verschillende gassen.Ook weten we dat lucht een bepaald gewicht heeft en een bepaalde drukuitoefent. Luchtdruk in rust noemen we ook wel statische druk. Destatische druk neemt af met hoogte. De gemiddelde (statische-) druk opzeeniveau is 1013,2 hectoPascal of 29,92 inch kwikdruk. Deze waardenkennen we uit de ISA.Een bewegend lichaam heeft dynamische energie, deze kunnen weformuleren als ½ m v2 . Hierbij staat de m voor de massa van het lichaamen de v voor de snelheid van het lichaam. We kunnen ook de dynamischedruk formuleren. Nu is de formule ½ ρ v2 . ρ staat voor luchtdichtheid ofwel de massa van lucht gedeeld door het volume. De luchtdichtheid isafhankelijk van druk en temperatuur. De v = snelheid. Een lichaam datzich in lucht voortbeweegt voelt de dynamische energie als druk. Ditnoemen we dynamische druk of stuwdruk. De dynamische druk ismakkelijk inzichtelijk te maken door het volgende voorbeeld: Als je jehand uit het raam van een rijdende auto steekt, voel je dat er een zekerekracht op je hand uitgeoefend wordt. Deze kracht noemen we dynamischedruk. In dit voorbeeld is de dynamische druk afhankelijk van de snelheid
    • waarmee gereden wordt en de hoeveelheid luchtdeeltjes die tegen je handbotsen.De som van statische druk en dynamische druk is totale druk: Ps + ½ ρ v2= Totale druk.De statische druk (Ps ) wordt gemeten via een kleine opening in de rompdie we statische poort of in het Engels Static port noemen.De Static port leidt de statische druk naar de: • snelheidsmeter • hoogtemeter • stijg/daalsnelheidsmeterZoals geschreven is de luchtdichtheid afhankelijk van druk entemperatuur. We leggen dit uit aan de hand van de volgende voorbeelden.
    • Als we hoger in de atmosfeer komen, neem de druk af. Er zitten minderluchtdeeltjes in een bepaald volume lucht. De luchtdichtheid zal daaromafnemen. Bij een hogere temperatuur zullen er ook minder luchtdeeltjesin een bepaald volume lucht zitten. Warme lucht zet immers uit. Ookdaardoor zal de luchtdichtheid afnemen. In de formule ½ ρ v2 wordt dusook de temperatuursinvloed meegewogen.Met een barometer kunnen we de luchtdruk meten. Op oudere modellenwordt de luchtdruk vaak weergegeven in millibaren (mb) maar in deluchtvaart gebruiken we hectoPascal (hPa). Overigens staat 1 mb gelijkaan1 hPa. Door het meten van de luchtdruk en met name deluchtdrukverschillen, kunnen we aan boord van een vliegtuig de hoogtebepalen. In feite is een hoogtemeter daarom een barometer.De barometer werd door Torricelli in 1643 uitgevonden. Hij vulde een buisvan één meter met kwik en zette die buis omgekeerd in een schaal metkwik. Hij zag toen dat het kwik deels uit de buis stroomde de schaal in,maar dat zo’n 76 cm in de buis bleef staan. De hoogte van de 76 cm‘kwikdruk’ varieerde met de weersomstandigheden. De druk van het kwikin de buis, moest de druk zijn die lucht uitoefent op de schaal kwik. Als wede 76 cm kwikdruk omrekenen naar inches, komen we uit op 29,92 inchkwikdruk. Omgerekend naar hPa komt dit neer op 1013,2 hPa. Dit is degemiddelde druk op zeeniveau (MSL) uit de ISA. Torricelli toonde hiermeede statische druk aan.Latere barometers werken niet meer met kwik, maar met doosjes vanmetaal en membranen. Door stijging van luchtdruk wordt de bovenkantvan het doosje ingedeukt. Deze bovenkant is een membraan die eenzekere elasticiteit heeft. Door een grotere luchtdruk deukt deze in en dooreen lagere luchtdruk zet deze weer uit. De bewegingen wordenweergegeven op een schaal via een wijzer.De hoogtemeter:De hoogtemeter (Engels: Altimeter) werkt als een barometer maar geeftde hoogte aan boven een vooraf ingesteld referentievlak. Luchtdruk wordtdus gebruikt om hoogte te bepalen. De statische luchtdruk in de omgevingvan het vliegtuig wordt omgezet in een bepaalde hoogte volgens dewaarden van de ISA. Echter, de luchtdruk in de omgeving van hetvliegtuig in constant in verandering. Daarom geeft de hoogtemeter nietaltijd de juiste hoogte aan. We moeten daarom altijd beducht zijn opafwijkingen in hoogtemeting.Sommige hoogtemeters geven naast de hoogte ook de luchtdruk aan ineen subscale. De subscale is ‘een schaalwaarde in een schaalwaarde’. Deluchtdruk wordt op de subschaal weergegeven binnen de schaal waar dehoogte op af te lezen valt. In het omhulsel of huis van de hoogtemeterheerst de actuele statische (omgevings-)druk.
    • Deze druk heeft een invloed op de membraandozen die zich in het huisbevinden. Deze membraandozen zijn vacuüm en als de druk toe –ofafneemt zal ook de druk op de membranen toe –of afnemen. Dit verschilwordt via een overbrengingsmechanisme doorgegeven aan een wijzer diede drukverschillen in een draaiende beweging omzet.Door het aanbrengen van zogenaamd compensatiegas ofcompensatiestiften (dit zijn bi-metalen) in de membraandozen, kunnenaanwijzingsfouten door temperatuursverschillen worden tegengegaan.De meeste hoogtemeters geven de hoogte weer in feet, maar er zijn ookhoogtemeters die de hoogte in meters weergeven! Een foutieveinterpretatie of een foutief gebruik van de hoogtemeter kan zeer ernstigegevolgen hebben. Tot 5.000 ft. hoogte vanaf het aardoppervlak staat de
    • afname of toename van 1 hPa ongeveer gelijk aan de afname of toenamevan 27 ft. Vaak wordt de 27 ft. voor het gemak afgerond op 30ft. Maar de3 ft. afronding kan voor onaangename verrassingen zorgen. Beter is hetdaarom om 27 ft. aan te houden.In de luchtvaart meten we hoogte af aan drie verschillendereferentievlakken of hoogtemeterinstellingen.Voorafgaand aan de vlucht kunnen we de hoogtemeter instellen op deluchtdruk van één van de drie referentievlakken. Dit gebeurt via desubscaleknop op de hoogtemeter. Door aan deze knop te draaien kunnenwe de hoogtemeter instellen op één van de drie referentievlakken. De driereferentievlakken worden benoemd als Q-codes:QNH: Referentievlak: Mean sea level.
    • Deze waarde wordt verkregen als de actuele luchtdruk van een vliegveldvolgens de ISA wordt herleid naar MSL. Deze waarde wordt uitgedrukt inAltitude en wordt doorgegeven aan de vlieger door de luchtverkeersleidingvoor vliegtuigen die zich binnen de grenzen van hetluchtverkeersleidingsgebied bevinden. Op alle luchtvaartkaarten wordende hoogten vermeld ten opzichte van MSL. Dit noemen we ook welkaarthoogte. Daarom is het bij interlokale vluchten van belang om de QNHin te stellen. Omdat de luchtdruk na instelling van QNH kan veranderen,moet men de instelling regelmatig aanpassen. Via de lokaleverkeersleiding krijgt de vlieger actuele QNH waarde. Vóór hetbinnenvliegen van een verkeersleidingsgebied moet de vlieger zich teinformeren bij de verkeersleiding over de actuele QNH. Buiten de lokaleverkeersleidingsgebieden zijn er in Nederland drie regio’s waar QNHwaarden worden bepaald. Dit zijn de Altimeter Setting Regions (ASR). Ookhier kan de vlieger de actuele QNH opvragen. De ASR’s zijn: • ASR Amsterdam • ASR Maastricht • ASR North seaEen ezelsbruggetje om te onthouden: QNH = Q Nill Height.QNE: Referentievlak:1013 hPa.
    • De vlieghoogte ten opzichte QNE wordt ook wel drukhoogte of in hetEngels Pressure altitude (PA) genoemd. De QNE wordt aangegeven inFlight levels (FL). Flight level is daarmee de aanduiding voor de hoogteten opzichte van het referentievlak 1013 hPa. De luchtverkeersleiding ookwel Air traffic control (ATC) genoemd, geeft de vlieger de juiste informatieover de QNE. Als de Pressure altitude 6.000 ft. bedraagt dan wordt ditaangegeven als ‘Flight level 60’. Het Flight level vermenigvuldigd met 100geeft de Pressure altitude aan. Een ander voorbeeld: FL 75 = 7500 ft. Eenezelsbruggetje om te onthouden: QNE = Q Never ExceedIn Nederland ligt de overgang van QNH (altitude) naar QNE (Flight levels)op 3.500 ft. Dit wordt geleid door de luchtverkeersleiding. Voor deovergang van QNH naar QNE is een overgangslaag of in het EngelsTransition layer ingesteld van 1.000 ft. boven de 3.500 ft. VFR Vluchtenboven de transitiehoogte van 3.500 ft moeten de QNE als referentiekadervoor hoogte gebruiken. Het voordeel van het gebruik van QNE is dat alleluchtvaartuigen dezelfde hoogte hanteren omdat zij allen hetzelfdereferentiekader voor hoogte gebruiken.QFE: Referentievlak: Terrein.
    • De vlieghoogte ten opzichte van de luchtdruk die heerst op het terrein vanwaaraf gestart wordt. Voor de start wordt de hoogtemeter ingesteld op deluchtdruk die op dat terrein heerst. De vlieghoogte wordt hier AboveAerodrome Level genoemd afgekort tot AAL en aangegeven als Height. Bijde QFE als referentievlak zal de hoogtemeter altijd 0 ft aanwijzen als hetvliegtuig op de grond staat, dus bij start en landing. Meestal wordt dezeinstelling gebruikt voor lokale vluchten in de buurt van het vliegveld ofterrein waar men opgestegen is. Een ezelsbruggetje om te onthouden:QFE = Q Field Elevation.Als we vliegen naar een gebied met een lagere druk dan vanwaar weopgestegen zijn en we stellen de hoogtemeter onderweg niet bij, dan zalhet vliegtuig lager vliegen dan de hoogtemeter aangeeft. En als de gronddichterbij is dan de hoogtemeter aangeeft, kan dat zeer ernstige gevolgenhebben. Uitleg: Stel we vliegen op een hoogte waar de luchtdruk 1.000hPa is. Nu vliegen we naar een gebied waar de luchtdruk daalt naar 990hPa. We weten dat 1 hPa gelijk staat aan 27 ft. Het verschil is dus 10 x 27ft = 270 ft. Onze hoogtemeter zal echter uitgaan van de 1.000 hPa omdatwe de hoogtemeter onderweg niet hebben aangepast aan de actueleluchtdruk. We vliegen daarom zo’n 270 ft lager dan gedacht!
    • Iets soortgelijks geldt ook voor temperatuursveranderingen. Als detemperatuur verandert bij een gelijke luchtdruk, zal de vlieghoogte ookveranderen. Een stelregel zegt dat iedere verandering van 2,70 C eenafwijking geeft van 1% van de hoogte. Als de temperatuur afneemt zalhet vliegtuig lager vliegen dan de hoogtemeter aangeeft. Als detemperatuur toeneemt zal het vliegtuig hoger vliegen dan de hoogtemeteraangeeft. Uitleg: Stel we vliegen op een hoogte van 3.000 ft en detemperatuur daalt met 5,4 0 C. Als we deze temperatuursverlaging nietcompenseren op de hoogtemeter dan zal dit een afwijking geven van 2%van de vlieghoogte. 2% van 3.000 ft. = 60 ft. Het vliegtuig vliegt dus 60ft. lager dan de hoogtemeter aangeeft.We geven nog een voorbeeld: Stel we vliegen op een bepaalde hoogtewaar de luchtdruk 995 hPa bedraagt. We willen naar punt A vliegen. Alswe nu geen rekening houden met veranderende luchtdrukken en westellen de hoogtemeter niet bij, houdt onze hoogtemeter 995 hPa aan.
    • Zoals we zien komen we dan niet uit bij punt A maar bij punt B. De grondkomt op dat punt wel akelig dichtbij...!De dichtheidshoogte wordt in het Engels Density altitude (DA) genoemd.Dichtheidshoogte is de drukhoogte gecorrigeerd voor temperatuur. In deISA is de standaard temperatuur + 150 C. Als ook de druk een standaardwaarde heeft van 1013,2 hPa bij MSL is de drukhoogte 0 ft.We weten dat als de temperatuur stijgt de luchtdichtheid afneemt. Dooruitzetting bevinden zich immers minder luchtdeeltjes in een bepaaldvolume lucht. Door het afnemen van de luchtdichtheid lijkt het erop of eenvliegtuig op grotere hoogte vliegt en daarom ook zijn prestatie afneemt.Er zijn immers minder luchtdeeltjes die het vliegtuig ‘dragen’. Stel nu datde ISA condities allen gelijk blijven, behalve de temperatuur. Die stijgtvan +150 C naar +300 C. Dan zullen er minder luchtdeeltjes in een bepaaldvolume lucht zitten en daarom zal de luchtdichtheid af nemen. Het lijkterop dat het vliegtuig zich op een grotere hoogte bevindt. Nu zeggen wedat daarom ook de dichtheidshoogte is toegenomen. Het lijkt er immersop dat het vliegtuig zich op een grotere (dichtheids-)hoogte bevindt.De dichtheidshoogte is gelijk aan de drukhoogte als de ISA conditiesstandaard zijn. Zodra de temperatuur verandert, zal ook dedichtheidshoogte veranderen.Vuistregel: Flying from high to low, beware below. Deze vuistregel geldtvoor druk én temperatuur.De hoogtemeter kan fouten maken:
    • Temperatuurfouten door veranderende temperatuur ten opzichte van destandaardwaarden van de ISA kan de hoogtemeter afwijkingen vertonen.Hiertegen worden compensatiestiften of compensatiegas gebruikt in demembraandozen van de hoogtemeter.Omdat de luchtdruk niet lineair afneemt met hoogte, kan de hoogtemeterminder nauwkeurig worden.De hoogtemeter kan door vertraging van het hoogtemetersysteem naijlenen daardoor minder nauwkeurig worden.Wrijvingsfouten door wrijving van de lagers van het hoogtemetersysteemkan de hoogtemeter minder nauwkeurig worden.Door verstopping van de Static port kan de hoogtemeter dedrukverschillen niet meer weergeven en zal de hoogtemeter alleen dedruk weergeven die in het systeem (achter de verstopping) zit. Dehoogteaanwijzing zal daardoor niet veranderen.Positiefouten (Engels: Position error) treden op als de luchtroom van deStatic port wordt verstoord door positieverandering van het vliegtuig.De snelheidsmeter:De snelheidsmeter wordt ook wel Air speed indicator (ASI) genoemd.Voordat we uitleggen hoe de ASI werkt, is het belangrijk om nog evennaar voren te halen dat de totale druk een optelling is van statische druk+ dynamische druk. De ASI is via de Static port ‘aangesloten’ op destatische druk en is via de Pitotbuis ‘aangesloten’ op de dynamische druk+ statische druk (= totale druk).Op de onderstaande foto is de Pitotbuis te zien van een Cessna C 172.
    • Sommige vliegtuigen hebben een Pitotbuis waar men naast de totale drukook de statische druk meet. In dat geval hebben die vliegtuigen geenaparte Static port, maar een gecombineerde drukmeting voor statischedruk en totale druk bij de Pitotbuis. De Pitotbuis heeft in dat geval één ofmeerdere openingen aan de zijkant waar de statische druk gemetenwordt. De totale druk komt door de opening aan de voorzijde van dePitotbuis.Wij gaan er in deze uitleg van uit dat er een Static port aanwezig is en datde totale druk via de Pitotbuis opgevangen wordt.
    • Een kleine samenvatting van het voorgaande: Tezamen met dedynamische druk (½ ρ v2 ) vangt de Pitotbuis dus ook de statische druk(Ps ) op. Die is immers altijd aanwezig ook al zijn we in beweging. DePitotbuis levert de totale druk terwijl de ASI via de Static port de PSaangeleverd krijgt.Nu is de Pitotbuis aangesloten op de membraandoos in het (luchtdichte-)huis van de snelheidsmeter. De Static port is aangesloten op het huis vande snelheidsmeter. In de membraandoos heerst totale druk en in het huisvan de ASI heerst statische druk. De aanstromende totale druk die via dePitotbuis de membraandoos binnenstroomt wordt daar tot stilstandgebracht. Dit noemt men ook wel Pitotdruk.Door de totale druk af te trekken van de statische druk, krijgt men dedynamische druk of ½ ρ v2:Totale druk (Ps + ½ ρ v2 ) - statische druk (Ps ) = dynamische druk (½ ρv2) = IAS.De membraan in de ASI zal uitzetten als er via de Pitotbuis dynamischedruk de membraandoos binnenstroomt. Via eenoverbrengingsmechanisme wordt de uitzettende of inkrimpende bewegingvan de membraandoos omgezet in een draaiende beweging van eenwijzer over een wijzerplaat.
    • Staat het vliegtuig stil, dan zal er geen dynamische druk demembraandoos binnenstromen, maar alleen statische druk. Omdat er viade Static port ook statische druk de behuizing van de ASI binnenstroomtzal de membraan niet uitzetten en er zal dus geen snelheid aangegevenworden. Als het vliegtuig in beweging komt, zal er na statische druk nuook dynamische druk de membraandoos binnenstromen. Nu zal er weleen snelheid aangegeven worden.Het verschil in druk wordt in de snelheidsmeter gemeten en omgezet ineen bepaalde snelheid. De dynamische druk is dus een maat voorsnelheid. Het drukverschil noemt men Indicated air speed afgekort totIAS.De dynamische druk is dus een maat voor snelheid (de IAS) maar is zoalswe weten ook belangrijk voor het ontstaan van lift. De formule vandynamische druk ( ½ ρ v2 ) is een belangrijk onderdeel van de liftformule.De IAS (= ½ ρ v2 ) is daarom niet alleen een maat voor snelheid, maarook een maat voor de prestaties van het vliegtuig. Dit is een belangrijkgegeven, want bijvoorbeeld bij een te lage IAS zal er onvoldoendedraagkracht zijn voor het vliegtuig om op te stijgen. En eenmaal in delucht, kan een te lage IAS de draagkracht drastisch doen verminderen.Naast de IAS onderscheiden we de ware luchtsnelheid of in het Engels:True air speed afgekort tot TAS. De TAS is de luchtsnelheid van hetvliegtuig ten opzichte van de lucht waarin het vliegtuig zich bevindt. DeTAS kan de vlieger veranderen door meer/minder gas te geven. In deformule ½ ρ v2 representeert de v2 de TAS.De TAS en de IAS zijn niet vaak gelijk aan elkaar. Dit komt door deluchtdichtheid (ρ). Alleen bij de standaardwaarden van de ISA is de IASgelijk aan de TAS. Dus, als het vliegtuig op de standaardwaarden van deISA vliegt op MSL is de IAS gelijk aan de TAS. Als nu de druk oftemperatuur verandert, zal ook de luchtdichtheid en daarmee ook de IASvan de TAS veranderen.Sommige snelheidsmeters kunnen naast de IAS ook de TAS weergeven opeen subscale van de snelheidsmeter. De TAS wordt in een dergelijk gevalverkregen door de actuele drukhoogte te verrekenen met de actuele
    • buitentemperatuur ook wel Outside air temperature (OAT) genoemd. Infeite is de TAS subscale een schijf die achter de wijzerplaat geïnstalleerden tijdens het vliegen de TAS aangeeft. Met een knop is de subscale in testellen op druk en temperatuur. Als de subscale eenmaal ingesteld is opde juiste drukwaarde tegenover de OAT wordt direct de TAS waardezichtbaar die behoort bij de IAS van dat moment. De TAS subscale is opde foto rood uitgekaderd.Het is belangrijk om te kijken of de snelheid in knopen per uur of inkilometers per uur wordt weergegeven. Verreweg de meestesnelheidsmeters in sportvliegtuigen geven de snelheid in knopen per uurweer, maar het kan geen kwaad dit nog even na te kijken alvorens hetluchtruim te kiezen! Daarnaast kan de snelheid worden weergegeven alsKIAS of KTAS. De ‘K’ geeft dan aan dat het om Knots of knopen gaat.Door positiefouten (de luchtroom van de Static port en/of Pitotbuis wordtverstoord door positieverandering van het vliegtuig of turbulentie) kunnenafwijkingen in de snelheidsmeting ontstaan. Deze fouten worden vanuit defabrikant via het vliegtuighandboek in tabellen gecorrigeerd. Na correctiesnoemen we de IAS nu Calibrated air speed afgekort tot CAS. We wetendat de TAS de ware luchtsnelheid is van het vliegtuig ten opzichte van deluchtmassa die het vliegtuig omgeeft. Nu kan door windinvloed de TASeen verschil opleveren met de snelheid van het vliegtuig in vergelijk metde grond. Deze grondsnelheid noemen we ook wel Ground speed afgekorttot GS. De GS en de TAS zullen gelijk zijn als er geen wind staat.Staat er een meewind (Engels: Tailwind), dan zal de GS hoger zijn dan deTAS. In dat geval staat de GS gelijk aan de meewindsnelheid + de TAS.
    • Staat er een tegenwind (Engels: Headwind), dan zal de GS lager zijn dande TAS.In dat geval stat de GS gelijk aan de tegenwindsnelheid – de TAS. Opdeze materie wordt dieper ingegaan bij het hoofdstuk Navigatie.In volgorde: • IAS + correctie voor positiefout = CAS • CAS + correctie voor luchtdichtheid = TAS • TAS + correctie voor wind = GSVoor eenduidigheid in de luchtvaart is het belangrijk om een uniformeaanduiding te gebruiken voor de verschillende luchtsnelheden. Daaromgebruiken we in de luchtvaart de zogenaamde V-speed codes voorluchtsnelheden.Als we de wijzerplaat van de snelheidsmeter bekijken kunnen we eenaantal zaken onderscheiden. Ten eerste kunnen we zien dat de snelheid inknopen wordt weergegeven. Onder het draaipunt van de wijzer staat ditaangegeven met ‘knots’. De wijzerplaat laat een aantal gekleurde bogenzien die gekoppeld staan aan verschillende snelheden. De verschillende
    • gekleurde bogen zijn standaard snelheidsmarkeringen. Voor het gemakkunnen we de bogen ook als rechte lijn voorstellen. Hieronder eentekening van de bogen als rechte lijn.De witte boog geeft de reikwijdte van snelheden aan bij gebruik van deFlaps. De hoogste witte boogwaarde geeft aan vanaf welke snelheid deFlaps gebruikt mogen worden; de Vfe. De laagste witte boogwaarde geeftde minimale snelheid aan van het vliegtuig in landingsconfiguratie. Delandingsconfiguratie = Flaps volledig uit (Flaps full down), gas dicht, geenrolbeweging (Wings level flight); de Vso. Als het vliegtuig onder dezesnelheid komt in landingsconfiguratie, zal het overtrekken.De groene boog geeft de reikwijdte van snelheden aan voor normaalgebruik. De laagste groene boogwaarde geeft de minimale snelheid aanvan het vliegtuig zonder gebruik van Flaps. Dit wordt ook wel de StallingSpeed genoemd; Vs1. Hierbij gaat men uit van de landingsconfiguratie:Geen gebruik van flaps (Flaps full up), gas dicht, geen rolbeweging (Wingslevel flight). Als het vliegtuig in die omstandigheden onder deze snelheidkomt zonder gebruik van Flaps zal het overtrekken. De hoogste groeneboogwaarde geeft de maximale cruissnelheid aan; Vno. De groene boogzelf geeft de Maneuvrering speed weer; Va. Het lijkt alleen maar logischdat de groene boog minder ver doorloopt naar het 0-punt op dewijzerplaat dan de witte boog. De Flaps geven het vliegtuig immers meerdraagkracht bij een lagere snelheid.De gele boog geeft de reikwijdte van snelheden die boven Va liggen. Metdergelijke snelheden mag nog wel gevlogen worden, mits dit gebeurd inrustige weersomstandigheden met beperkte roeruitslagen. Dit om schadeaan het vliegtuig te voorkomen.De rode streep bovenaan de gele boog geeft de snelheid aan die nooitoverschreden mag worden. Bij overschrijding bestaat er gevaar voorschade aan het vliegtuig. Deze snelheid wordt ook wel Never exceedspeed genoemd; Vne.Na uitleg over de wijzerplaat en de verschillende luchtsnelheden gaan wenog even rekenen:We weten inmiddels dat we de IAS ook kunnen schrijven als ½ ρ v2 . Wekunnen er een vergelijking van maken: IAS = ½ ρ v2. Als we nu hogergaan vliegen, zal de luchtdichtheid (ρ) afnemen. Omdat ρ afneemt, zalvolgens de vergelijking ook de IAS afnemen. Stel nu dat we op MSL enISA condities vliegen met een snelheid van 90 knopen IAS. Op dit punt isde IAS gelijk aan de TAS. Dus ook de TAS is 90 kts. Nu gaan we stijgen,
    • de luchtdruk neemt af, de luchtdichtheid neemt af en de IAS neemtdaarom ook af. Stel dat de IAS nu 80 kts. bedraagt. Echter, de vlieger wileen IAS van 90 kts. handhaven en geeft daarom meer gas. Door meergas te geven verhoogd de vlieger het vermogen en daarmee ook dewaarde ‘v’ uit de formule ½ ρ v2. De ‘v’ representeert de TAS en dusverhoogd de vlieger eigenlijk de TAS om de IAS weer naar de 90 kts. tekrijgen. Door verhoging van het vermogen is de IAS weer 90 kts.geworden, maar zal de TAS hoger liggen dan de oorspronkelijke 90 kts.Iets soortgelijks geldt ook voor temperatuursverschillen. Luchtdichtheidhangt immers af van luchtdruk én temperatuur. Stel dat we op MSL onderISA condities vliegen met een IAS van wederom 90 kts. De IAS is onderdeze condities gelijk aan te TAS.Nu wordt het warmer. Warme lucht zet uit (er bevinden zich minderluchtdeeltjes in een bepaald volume lucht) waardoor de luchtdichtheideveneens afneemt. We weten inmiddels uit de vergelijking IAS = ½ ρ v2dat een lagere luchtdichtheid (= ρ) ook een lagere IAS betekend. Dus ookhier wordt de IAS lager. Als de vlieger de IAS wil verhogen tot 90 kts. zalhij de v2 (= TAS) moeten verhogen door meer gas te geven. De IASherstelt zich, maar de TAS wordt hoger dan de oorspronkelijke 90 kts.De IAS en de prestaties van het vliegtuig zijn dus aan elkaar gekoppeld.We leggen dit uit aan de hand van het volgende voorbeeld. Stel dat wewillen opstijgen van een vliegveld dat op MSL ligt en waar ISA conditiesgelden. Het vliegtuig kan opstijgen bij een (fictieve-) IAS van 60 kts. Ophet punt van opstijgen is de IAS dus gelijk aan de TAS; 60 kts.Stel dat het vliegtuig op dat punt een startlengte nodig heeft van 300meter. Nu gaan we in hetzelfde voorbeeld de temperatuur verhogen.Zoals we weten zal daarom de luchtdichtheid afnemen en daarmee ook deIAS verminderen. We zullen daarom de TAS moeten verhogen om tot eenzelfde IAS te komen en dat zal meer vermogen (en tijd) kosten.Conclusie: We zullen langer over de grond moeten rollen en zullen daaromeen langere startlengte nodig hebben om tot dezelfde IAS te komen! Uitdit voorbeeld kunnen we afleiden dat de prestatie van het vliegtuiggerelateerd is aan de IAS.
    • Het zelfde geldt voor hoogte. Door toenemende hoogte neemt deluchtdichtheid af en daarmee zal ook de IAS verminderen. Daarom zullenwe de TAS moet verhogen om tot een zelfde IAS te komen en dat kostmeer vermogen, tijd en dus ook baanlengte. We zullen dus langer over degrond moeten rollen om te kunnen opstijgen.Het is belangrijk te onthouden dat indien de temperatuur toeneemt(doordat de lucht uitzet zijn er minder luchtdeeltjes per volume luchtaanwezig) of de druk afneemt (door afname van de luchtdruk zijn er ookminder luchtdeeltjes per volume lucht aanwezig) zal ook de luchtdichtheidafnemen en daarom ook de prestatie van het vliegtuig afnemen. Stel dathet vliegtuig overtrekt bij een snelheid van 45 kts. onder ISA condities.Dan zal het vliegtuig bij afnemende druk of toenemende temperatuurminder luchtdeeltjes tegenkomen per volume lucht en dus bij een hogeresnelheid overtrekken! Dat kan gevaarlijk zijn als de vlieger hier bij delanding geen rekening mee houdt.
    • Vuistregel: Iedere 1.000 ft. boven MSL is de TAS gelijk aan IAS + 2%. Ditgeldt tot zo’n 20.000 ft. boven MSL.Voorbeeld van de vuistregel bij een vlieghoogte van 4500 ft. en een IASvan 100 kts. De vraag is dan wat is de TAS? We gaan rekenen: Eerstnemen we 2% van de 100 kts. Dat is 2 kts. Die 2 kts. moeten wevermenigvuldigen met de hoogte. Dus komen we uit op 4,5 x 2 = 9. Datantwoord tellen we op bij de 100 kts IAS. Dan komt de TAS uit op 100kts. + 9 kts. = 109 kts.Op de snelheidsmeter staan zoals gezegd twee specifieke Stall speedsaangegeven. Dit zijn de Vs0 en de Vs1. Beide zijn Indicated airspeeds engeven de snelheid aan waarbij het vliegtuig overtrekt in die specifiekeconfiguratie. Deze overtreksnelheden zijn onafhankelijk van de hoogtewaar het vliegtuig zich op bevindt!We lichten dit toe: De IAS = ½ ρ v2 = dynamische druk. Daarom zal dewaarde van de dynamische druk (onder de specifieke configuratie’s!) bijeen overtrek altijd gelijk zijn, onafhankelijk van de hoogte. De TAS zaldoor afname van ρ met hoogte, hoger worden in vergelijk met de IAS.Daarom zal het vliegtuig bij eenzelfde IAS overtrekken, onafhankelijk vande hoogte. Het vliegtuig zal met toenemende hoogte wel bij een hogereTAS overtrekken. De ρ neemt immers af met hoogte en daardoor wordtde TAS hoger dan de IAS. De snelheden die horen bij Vs0 en Vs1verschillen per vliegtuigtype en staan vermeld in het vliegtuighandboek.De snelheidsmeter kan fouten maken: • Omdat de luchtdruk niet lineair afneemt met hoogte, kan de snelheidsmeter minder nauwkeurig worden. • Door verstopping van de Static port en/of de Pitotbuis kan de snelheidsmeter minder nauwkeurig worden of zelfs een geheel verkeerde snelheid aangeven. • Positiefouten treden op als de luchtroom van de Static port en/of Pitotbuis wordt verstoord door positieverandering van het vliegtuig.De fouten van de snelheidsmeter onder invloed van een verstopte Staticport en/of Pitotbuis verdienen specificatie: • Als de Static port én Pitotbuis verstopt raken, zal de IAS vanaf het moment van verstopping niet meer veranderen. • Als de Pitotbuis vóór het opstijgen verstopt raakt, zal opgesloten statische druk gelijk zijn aan de statische druk die door de Static port gemeten wordt. Tijdens het versnellen op de startbaan zal de ASI geen dynamische druk meten en dus zal de wijzer op 0 blijven staan. • Als de Pitotbuis verstopt raakt tijdens het stijgen, blijft de dynamische druk vanaf het moment van verstopping gelijk. De statische druk zal door het stijgen afnemen, waardoor de wijzer van de ASI een te hoge IAS zal aangeven. • Als de Static port verstopt raakt tijden het stijgen, zal de opgesloten statische druk hoger zijn dan de afnemende statische
    • druk door het stijgen. De afnemende statische druk wordt nog wel gemeten door de Pitotbuis. De (te hoge) opgesloten statische druk van de Static port en de actuele statische druk via de Pitotbuis geven dat de wijzer van de ASI een te lage IAS zal aangeven. Het vliegtuig vliegt dus sneller dan de ASI aangeeft. • Als de Pitotbuis verstopt raakt tijdens een horizontale vlucht zal de dynamische druk en daarmee ook de IAS vanaf het moment van verstopping niet meer veranderen. • Als de Pitotbuis verstopt raakt tijden het dalen, blijft de dynamische druk vanaf het moment van verstopping gelijk. De statische druk zal door het dalen toenemen, waardoor de wijzer van de ASI een te lage IAS zal aangeven. • Als de Static Port verstopt raakt tijdens het dalen, zal de opgesloten statische druk lager zijn dan de toenemende statische druk door het dalen. De toenemende statische druk wordt nog wel gemeten door de Pitotbuis. De (te lagen) opgesloten statische druk van de Static port en de actuele statische druk via de Pitotbuis geven dat de wijzer van de ASI een te hoge IAS zal aangeven. Het vliegtuig vliegt dus langzamer dan de ASI aangeeft.Om bovenstaande problemen het hoofd te bieden hebben sommigevliegtuigen een extra Static port of een noodvoorziening die men vanuitde cockpit kan bedienen. Een en ander hangt af van het type vliegtuig. Demeeste verstoppingen bij de Pitotbuis komen door ijsvorming. Daaromhebben sommige vliegtuigen een verwarmde pitotbuis waardoorijsvorming wordt voorkomen.De stijg/daal snelheidsmeter:De stijg/daal snelheidsmeter wordt in het Engels Vertical speed indicatorof VSI genoemd en geeft aan in welke mate het vliegtuig stijgt of daalt.Meestal wordt dit aangegeven in feet per minuut. Daarom kan men vanhet instrument aflezen met hoeveel feet we per minuut stijgen of dalen.Zie onderstaande foto.
    • In het luchtdichte instrumenthuis bevindt zich een membraandoos.Statische druk wordt via de static port direct in de membraandoos geleid,maar komt via een vernauwde opening de luchtdichte ruimte van hetinstrumenthuis binnen. De vernauwde opening zorgt er voor dat destatische druk enigszins vertraagd de luchtdichte ruimte van hetinstrumenthuis binnenkomt.
    • Als de druk in de membraandoos en de luchtdichte ruimte van hetinstrumenthuis gelijk zijn, zal de VSI 0 aanwijzen. Het vliegtuig verandertdan niet van hoogte.Stel dat het vliegtuig nu gaat stijgen. Door stijging vermindert destatische druk. Deze drukverlaging zal meteen in de membraandoosmerkbaar zijn, maar de statische druk zal met een vertragingverminderen in de luchtdichte ruimte van het instrumenthuis. De statischedruk in de luchtdichte ruimte van het instrumenthuis is dus (nog even)hoger dan de statische druk in de membraandoos. De membraandoos zaldirect reageren op het drukverschil door in te krimpen. De mate vanverandering (Engels: Rate of change) van statische druk in demembraandoos en de luchtdichte ruimte van het instrumenthuis wordtmechanisch omgezet naar een snelheid waarmee het vliegtuig stijgt.Bij daling van het vliegtuig zal de statische druk toenemen. Dedruktoename zal direct merkbaar zijn in de membraandoos en wederomvertraagd merkbaar zijn in de luchtdichte ruimte van het instrumenthuis.De membraan zal door de ontstane drukverschillen uitzetten. Wederomwordt de rate of change van statische druk in de membraandoos en hetluchtdichte gedeelte van het instrumenthuis omgezet naar een snelheidwaarmee het vliegtuig daalt.De VSI is gevoelig voor snelle veranderingen om de dwarsas. Bijvoorbeeldbij een snelle stijging (nose-up) kan de weergave hiervan via de VSI enigeseconden op zich laten wachten. Dit noemen we ook wel naijlen. Om devertraging enigszins te doen versnellen, hebben sommige vliegtuigen debeschikking over een Instantaneous vertical speed indicator afgekort totIVSI. In feite is dit een VSI met een versnellingsmeter. Dezeversnellingsmeter (Engels: Accelerometer) geeft de mate van veranderingversnelt weer bij stijging of daling en laat extra lucht toe in hetinstrumenthuis als het vliegtuig een snelle verandering ondergaat om dedwarsas. Met de extra lucht wordt de actuele statische druk snellertoegelaten in het instrumenthuis. Op die manier wordt de vertraging bijeen snelle stijging of daling verminderd.Als bijvoorbeeld een vliegtuig plotseling snel optrekt komt deversnellingsmeter direct in actie door meteen extra lucht in hetinstrumenthuis toe te laten. Hierdoor neemt de vertraging af. Zit hetvliegtuig eenmaal in een klimvlucht na het plotselinge optrekken, danstopt de versnellingsmeter met zijn werk en sluit de extra luchttoevoer af.Nu neemt de reguliere VSI het weer over.De schaalverdeling op de wijzerplaat van de VSI verloopt niet lineair. Deruimte tussen 0 en 1 is groter dan de ruimte tussen de hogere waarden.De niet lineaire schaalverdeling wordt voor de duidelijkheid aangebracht.Het is van belang om voor vertrek altijd de Static port te controleren opvuil of verstopping. Als de VSI verstopt is bij de start of verstopt raakttijdens de vlucht zal de wijzer 0 aangeven. Ook bij het stijgen of dalen.
    • Het magnetisch kompas:Hoewel het magnetische kompas uitgebreid besproken wordt in hetexamenvak Navigatie, zullen we het hier kort de werking bespreken vanhet magnetisch kompas. Een magnetisch kompas richt zich naar hetmagnetische noorden van de aarde. Het magnetisch noorden van deaarde is overigens niet gelijk aan het ware (geografische) noorden van deaarde. De hoek tussen het ware noorden van de aarde en hetmagnetische noorden noemen we variatie.Startbanen liggen ten opzichte van het magnetische noorden en wordenaangegeven in twee cijfers. Bijvoorbeeld Runway 05. Achter de tweecijfers komt altijd een 0. De genoemde startbaan ligt dus op 050 gradenten opzichte van het magnetisch noorden.Vlieginstrumenten wekken zelf ook een magnetisch veld op. Dekompasnaald zal daarom draaien van het magnetische noorden naar hetmagnetisch veld van de instrumenten. Dit noemt men kompas noorden.De hoek tussen het magnetische noorden en het kompas noorden noemenwe deviatie. Compensatiemagneten in het kompas gaan deviaties zoveelmogelijk tegen.De aarde gedraagt zich als een grote magneet. Het magnetisch noordenvan de aarde trekt de magneet aan die in het kompas zit. Op die manierwijst het magnetisch kompas altijd naar het magnetisch noorden.Uit veiligheidsoverwegingen zijn alle vliegtuigen voorzien van eenmagnetisch kompas. Zelfs de grootste verkeersvliegtuigen hebben‘ergens’ in de cockpit een magnetisch kompas. De meeste sportvliegtuigenzijn voorzien van een bolkompas. Zoals te zien op de foto.In het kompashuis bevindt zich vloeistof waarin een magneetnaald drijftop een drijver. De vloeistof dempt de beweging van de magneten enverminderd de weerstand. Op de drijver staan de windhoeken en graden.
    • Via een (witte) zeilstreep op het glas kan de vlieger de koers aflezen. Dezeilstreep geeft de positie van het vliegtuig aan ten opzichte van hetmagnetische noorden. In feite zit er niet één, maar er een aantalmagneten in het kompas.De windroos verloopt in graden van 0 tot en met 360 graden. • Op 900 vinden we het oosten of in het Engels East (E). • Op 1800 vinden we het zuiden of in het Engels South (S). • Op 2700 vinden we het westen of in het Engels West (W). • Op 0 of 3600 vinden we het noorden of in het Engels North (N) • Tussen het noorden en oosten vinden we het noordoosten (NE) op 450. • Tussen het oosten en zuiden vinden we het zuidoosten (SE) op 1350. • Tussen het zuiden en westen vinden we het zuidwesten (SW) op 2250. • Tussen het westen en noorden vinden we het noordwesten (NW) op 3150.Het magnetisch kompas kan fouten maken doordat het vliegtuig versneltof vertraagt. We kunnen ons voorstellen dat indien een vlieger plotselingvolgas geeft, de aanwijzing van de in vloeistof bewegende magneetnaaldals het ware ‘achterblijft’ bij de versnelling die het vliegtuig ondergaat.Daardoor zal het kompas tijdelijk een foutieve koers aangeven. Ietssoortgelijks gebeurt bij vertraging van het vliegtuig en ook bij draaiingvan het vliegtuig. Ook weersgesteldheid en met name turbulentie heeft
    • een invloed op de koersaanwijzing van het magnetisch kompas. Het voertvoor de examenstof te ver om hier uitgebreid op in te gaan.We kunnen het magnetisch kompas voor vertrek controleren op barsten inhet glas of lekkage van vloeistof. Er mogen geel luchtbelletjes zitten in devloeistof en de drijver moet vrij kunnen bewegen in het kompashuis. Ditkunnen we controleren door even met een vinger voorzichtig tegen hetglas te tikken. Tijdens het taxiën moet de koerswaarde oplopen bij hetmaken van een rechterbocht en afnemen bij het maken van eenlinkerbocht. Als het vliegtuig eenmaal recht op de startbaan (stil) staat(Engels: Lined up for take-off) kunnen we de koers van het vliegtuigvergelijken met de koers van de startbaan (Engels: runway QDM). Beidezouden gelijk moeten zijn.Gyroscopische instrumenten:Een gyroscoop is niets meer dan een snel ronddraaiende symmetrischemassa. Veel dingen uit ons dagelijks leven kunnen we aanmerken alsgyroscoop. Bijvoorbeeld de draaiende wielen van auto’s of een fiets. Hetbekendste voorbeeld van een gyroscoop is de draaitol, maar ook onzeaarde is een gyroscoop. Niet te vergeten is ook een draaiende propellervan een vliegtuig aan te merken als een gyroscoop.Met een gyroscoop kan de wet van behoud van hoekimpuls wordenbewezen. En dat is belangrijk voor sommige vliegtuiginstrumenten wantals een gyroscoop een bepaalde snelheid heeft, zorgt de wet van behoudvan hoekimpuls ervoor dat de draaiende gyroscoop zijn positie zal willenbehouden ten opzichte van de ruimte waarin de gyroscoop zich bevindt.Dit noemen we ook wel standvastigheid. Dat is meteen de eersteprincipiële eigenschap van een gyroscoop. We kunnen de standvastigheidvergroten door de symmetrische massa te vergroten of de snelheidwaarmee de massa draait te vergroten.De tweede principiële eigenschap van iedere gyroscoop is precessie. Alswe de richting van de as van een draaiende gyroscoop proberen teveranderen, zal door precessie de kracht die we uitoefenen pas na 900 totuiting komen in de draairichting van de gyroscoop. Op de tekening staateen gyroscoop waarop we een kracht uitoefenen. De verwachtte reactievan de gyroscoop, komt na 900 graden in de draairichting. De draairichtingvan de gyroscoop met de rode pijl weergegeven. De blauwe pijl lijdt naarhet punt op de gyroscoop waar we een kracht uitoefenen. We verwachtendat de gyroscoop ook op dat punt een reactie geeft, maar de reactie komtals de gyroscoop 900 graden ( zie de zwartgestippelde lijn) is gedraaid. Dereactie wordt door de donkergrijze pijl weergegeven. In dit voorbeeld zalde draaiende schijf (de gyro) met de bovenkant naar links bewegen; Deschijf zal tilten.
    • De volgende instrumenten maken gebruik van gyroscopen en hungyroscopische eigenschappen: • De bochtenaanwijzer maakt gebruik van precessie • Het gyroscopisch kompas maakt gebruik van standvastigheid • De kunstmatige horizon maakt gebruik van standvastigheidIn de meeste sportvliegtuigen worden de aanwezige gyroscopenaangedreven door een pneumatisch systeem. De gyroscopen worden dusdoor lucht aangedreven. De vliegtuigmotor zet een vacuümpomp inwerking die een onderdruk creëert in het betreffende gyroscopischinstrument door de lucht weg te zuigen uit het instrumenthuis. In hetinstrumenthuis ontstaat daardoor een onderdruk. Door de drukverschillenzal lucht het instrumenthuis in willen stromen. Deze instromende luchtwordt over een ronde schijf (de gyro) met schoepen geleid die hierdoorsnel gaat ronddraaien. De rotatiesnelheid van de gyro kan oplopen tot15.000 toeren per minuut. In het Engels noemen we dit pneumatischesysteem: Suction system.
    • Het suction system kunnen we controleren via een meter in de cockpitwaarop de onderdruk wordt aangegeven. Meestal behoren de waardentussen de 3-5 inch kwik(onder-)druk te liggen. Op de foto zien we eengyro suction meter in werking.Omdat op grote hoogte de luchtdichtheid afneemt, zal op die hoogte ookde onderdruk waarde verminderen. Vliegtuigen die tot grotere hoogtekunnen komen, hebben om die reden meestal elektrisch aangedrevengyroscopen. We moeten ons beseffen dat tijdens lage toerentallen van demotor ook de onderdruk waarde zal verminderen. Dit is een normaalverschijnsel.
    • We komen nog even terug op standvastigheid als eigenschap van eengyroscoop. We kunnen van deze eigenschap gebruik maken als dedraaiende gyroscoop als het ware ‘los’ staat van de aarde. In dat gevalzal, ongeacht de positie van de aarde, de gyro eenzelfde positie willenbehouden. Dit kunnen we bereiken door de draaiende gyro in tweecardanringen te plaatsen die onderling los van elkaar kunnen bewegen.Een dergelijke constructie noemen we een volcardanisch opgehangengyro. Opgehangen in twee cardanringen heeft de gyro de mogelijkheid omzijn positie te behouden ongeacht de stand van de aarde. In het Engelsnoemen we dit Two degrees of freedom (TDF). We kunnen de gyro ookophangen in één cardanring. Dan noemen we dit in het Engels Singledegree of freedom (SDF). Op de tekening zien we aan de linkerzijde eenSDF gyro (één cardanring) en aan de rechterzijde een TDF gyro (tweecardanringen). De rode stippen zijn de draaipunten van de cardanringen.Op de onderstaande tekening zien we de ophanging van eenvolcardanische gyro.
    • Als eerste van de gyroscopische instrumenten zullen we de werking vande bochtenaanwijzer (Engels: Turn Indicator of TI) uitleggen.In de oorspronkelijk vorm geeft de TI alleen de mate van verandering vanrichting weer. De rolhoek wordt niet weergegeven. Met andere woorden;alleen de hoeksnelheid wordt door de TI weergegeven. De hoeksnelheid isde snelheid waar het vliegtuig om zijn topas beweegt in een bocht. In hetEngels noemen we dit de ‘rate of turn’. De standaard rate of turn is ‘rateone’. Dat wil zeggen dat het vliegtuig een bocht maakt waarin iedereseconde 30 van richting wordt veranderd. Hoe sneller het vliegtuig vliegt,des te groter is de kracht nodig om van richting te veranderen. Hoe groterde vliegsnelheid, hoe groter de rolhoek zal moeten zijn om een rate oneturn te maken. Als vuistregel kunnen we vasthouden aan het volgende:Om de juiste rolhoek te verkrijgen moeten we de TAS delen door 10 endaarbij 7 optellen. Een rate one turn bij 120 kts. komt dus neer op eenrolhoek van ongeveer 190. Op de wijzerplaat van de TI zien we alleen ofde wijzer naar links dan wel naar rechts uitslaat.De werking van de TI berust op precessie. De gyro in de TI is SDFopgehangen in de lengterichting van het vliegtuig.
    • Als nu het vliegtuig om de topas beweegt (op de bovenstaande tekeningbeweegt het vliegtuig naar links, bekeken vanuit de positie van de vlieger)zal die kracht door precessie pas na 900 in de rotatierichting van de gyrotot uitdrukking komen. Deze beweging wordt via een wijzer weergegevenop de wijzerplaat. Op de onderstaande tekening zien we dat de rode pijlde rotatierichting weergeeft van de gyro. De blauwe pijl geeft de krachtaan die door de verandering van richting wordt uitgeoefend op de gyro.Door precessie zal deze kracht na 900 in de draairichting van de gyro totuitdrukking komen. De gyro zal in dit geval met de bovenzijde naar linksbewegen of tilten. Deze beweging wordt weergegeven op de wijzerplaatvan de TI.
    • Op de wijzerplaat van de TI treffen we aan de onderzijde de slipmeteraan. De slipmeter is een gebogen buisje gevuld met vloeistof en een zwartballetje. Het zwarte balletje kan vanuit het midden naar links of rechtsbewegen. Op de onderstaande tekening zien we het balletje uiterst links,in het midden en uiterst rechts aangegeven.De werking van de slipmeter berust op de zwaartekracht en dus niet opgyroscopische eigenschappen. De werking van de TI berust op precessie.De stand van het balletje geeft aan of de bocht zuiver gevlogen wordt.Beweegt het balletje uit het midden vandaan, wordt de bocht niet zuivergevlogen; Het vliegtuig schuift of slipt. Als de bocht zuiver gevlogenwordt, zeggen we dat het vliegtuig een gecoördineerde bocht maakt.
    • In een gecoördineerde bocht is er een juiste verhouding tussen derolroeren en het richtingsroer. We kunnen nu ook zeggen dat in eenzuivere bocht wordt het balletje een gelijke kracht ondervindt van demiddelpuntzoekende (of centripetale) kracht en de zwaartekracht. Hetballetje blijft dan in het midden staan.Tegenwoordig is bij veel vliegtuigen de TI vervangen door een TurnCoördinator (TC). De werking van de TC blijft in principe gelijk aan de TI.De TI geeft aan of het vliegtuig om de topas draait, de TC geeft aan of erhoek aangerold wordt. Omdat de gyro niet geheel horizontaal geplaatst is,is het gevoeliger voor veranderingen in vergelijk met de TI.Op de foto zien we een TC met slipmeter.Op de wijzerplaat van de TC is een doorsnede van het vliegtuig te zien enwordt naast de hoeksnelheid ook de rolhoek naar links of rechtsaangegeven. Daar onder zien we de slipmeter. Het is van belang te wetendat de rolhoek niet graden wordt weergegeven! Het is daarom lang nietaltijd duidelijk of er bij een bepaalde stand van het ‘vliegtuigje’ op de
    • wijzerplaat een echte rate one turn gevlogen wordt. Als de vlieger dezeinformatie wil weten, zal hij enkele bochten moeten vliegen en met eenstopwatch moeten meten wat de ware rate of turn is.De gyro van de TC wordt meestal elektrisch aangedreven en niet door eenpneumatisch systeem. Als de TC geen of onvoldoende elektrische stroomkrijgt om goed te functioneren, komt als waarschuwing vaak een rodevlag in beeld op de wijzerplaat.Controle op de werking van de TC kan bij het taxiën plaatsvinden. Tijdenshet nemen van een bocht op de grond zal het ‘vliegtuigje’ op dewijzerplaat van de TC naar de kant moeten uitslaan waar het vliegtuignaar toe beweegt. Het balletje van de slipmeter zal naar de tegengesteldezijde moeten uitslaan. Dit komt omdat er op de grond geen sprake is vaneen gecoördineerde bocht.Het tweede gyroscopische instrument is de kunstmatige horizon of in hetEngels: Artificial horizon of Attitude indicator afgekort tot AI. De gyro is bijdit instrument volcadanisch opgehangen. Dus met twee cardanringen.De AI maakt gebruik van standvastigheid. De gyro en het volcardanischebinnenwerk blijven standvastig de horizon weergeven en het vliegtuigbeweegt er omheen. Dit verschil wordt weergegeven op het display vande AI. In de meeste sportvliegtuigen wordt de AI aangedreven door hetreeds besproken suction system.De AI geeft aldus de stand van het vliegtuig weer ten opzichte van dehorizon. Het display van de AI geeft een horizon weer als dunne witte lijnmet daarboven een blauwe lucht en daaronder een zwarte of bruineaarde. Het witte stipje met de witte streepjes aan weerszijdensymboliseren het vliegtuig. De rolhoek en baanhoek worden weergegevenin graden. Ieder wit markeringsstreepje op de zwarte rand om het displaystaat voor 100 rolhoek. Vanuit het midden wordt het rolhoek metmarkeringsstreepjes aangegeven als 100, 200 , 300 en 600 . De bewegingom de dwarsas (pitching) wordt vaak weergegeven met stapjes van 50.Het is goed te beseffen dat een kleine verandering op het display van deAI een veel grotere verandering kan inhouden van het vliegtuig zelf. Ditgeldt met name voor de veranderingen om de dwarsas, dus nose-up ofnose-down. Als het display van de AI aangeeft dat het vliegtuigbijvoorbeeld een nose-up stand aangenomen heeft, wil dit nog nietzeggen dat het vliegtuig bezig is te klimmen. Slow flight en een daalvluchtkunnen ook met een nose-up stand gevlogen worden! De AI geeft dusalleen de stand van het vliegtuig weer ten opzichte van de horizon engeeft geen informatie over de vluchtbaan.
    • Het is van belang te weten dat het bij het opstarten van de AI (bij hetstarten van de vliegtuigmotor) het wel 7 minuten kan duren alvorens degyro op volle snelheid is gekomen en betrouwbare informatie geeft.Daarna kan de vlieger met de stelknop het ‘vliegtuig’ op het displaygelijkzetten aan de kunstmatige horizon. Doe dit altijd vóór vertrek als hetvliegtuig stilstaan op de grond. Beweging van het vliegtuig kan de gyrovan de AI beïnvloeden.Het derde gyroscopisch instrument is het gyroscopisch kompas of in hetEngels: Heading Indicator afgekort tot HI. Dit instrument wordt ook welDirection Indicator of DI genoemd. We houden het op HI.Het HI maakt gebruik van standvastigheid van de gyro. Een magnetischkompas kan makkelijk fouten maken door versnelling of vertraging vanhet vliegtuig, maar ook door draaiing van het vliegtuig en aanwezige
    • magnetische velden. Daarom heeft men naast het magnetisch kompasook de HI geïnstalleerd in vliegtuigen.De HI is volcardanisch opgehangen en wordt meestal aangedreven doorhet suction system. De HI moet regelmatig worden geijkt aan hetmagnetisch kompas. Natuurlijk kan een goede ijking pas plaatsvinden alswe een betrouwbare weergave kunnen verwachten van het magnetischkompas. Daarom moeten we letten op de draaiing –en versnellingsfouten.Een betrouwbare weergave van het magnetisch kompas kunnen weverwachten als het vliegtuig enkele minuten met draaiende motor stilstaatop de grond. Voor vertrek kunnen we de HI gelijkzetten aan hetmagnetisch kompas. Dit doen we door de gyro eerst vast te zetten met deCage knop om daarna de kompasroos van de HI gelijk te zetten aan dekompasroos van het magnetische kompas. Daarna kunnen we de gyroweer los te maken via de Cage knop.Tijdens het taxiën kunnen we de werking van het HI controleren. Als weeen bocht maken zal de HI een koersverandering moeten aangeven.Maken we een rechterbocht dan zal waarde moeten toenemen, maken weeen linkerbocht dan zal de aangegeven waarde op de HI moeten afnemen.Als we eenmaal recht op de startbaan (stil)staan (lined-up for take-off)kunnen we de koers van de HI en het magnetisch kompas nogmaalsvergelijken en zonodig aanpassen.De as van de HI gyro zal door standvastigheid naar één punt willen blijvenwijzen. De aarde draait echter langzaam weg van het ingestelde punt vande gyro-as door de aardrotatie. Daarom ontstaat er een verschil tussen dekoers van de HI en het magnetische kompas en moeten we zo’n iedere 15minuten de HI aanpassen aan het magnetisch kompas. Overigens speeltook wrijving van de lagers in het instrument een rol bij het ontstaan vanhet koersverschil tussen de HI en het magnetische kompas.Als we eenmaal in de lucht de HI willen ijken aan het magnetisch kompas,zullen we dus ook hier bedacht moeten zijn op draaiings –enversnellingsfouten. Het magnetisch kompas kan ook fouten maken onderinvloed van turbulentie. Het ijken kan dus het best plaatsvinden tijdensstraight and level flight zonder al te veel turbulentie.Bij het maken van (zeer-) steile bochten of acrobatie zal precessieoptreden op de as van de HI gyro. De HI kan hierdoor een afwijkendekoers gaan aangeven. De gemiddelde HI is ingesteld op bochten tot 600 .Als het vliegtuig bochten maakt steiler dan 600 of als het vliegtuigacrobatische toeren uithaalt, zal de HI (ná het maken van de bochten ofacrobatie) aangepast moeten worden aan het magnetisch kompas.De voortstuwingsinrichting:Vrijwel alle sportvliegtuigen maken gebruik van zuigermotoren alsvoortstuwingsinrichting. Het principe van de zuigermotor is vrij simpel;warmte wordt omgezet in beweging. Een mengsel van lucht en brandstofwordt verbrand en zet de energie die bij de verbranding vrijkomt om in
    • een draaiende beweging. We noemen dit soort zuigermotoren ook welinwendige verbrandingsmotoren. Bij de verbranding worden dekoolwaterstoffen uit de benzine met zuurstof verbrandt. Het resultaat isonder andere; warmte-energie, water (H2O), koolstofdioxide (CO2) enzwaveldioxide (SO2).Op bovenstaande tekening zien we een cilinder en daarin een zuiger. Dezuiger past precies in de cilinder en kan op –en neer bewegen.Op de bovenstaande tekening zien we de doorsnede van een zuigermotor.Veel motoren hebben vier zuigers en even zoveel cilinders. Opbovenstaande tekening zien we de doorsnede van één cilinder. Hetlucht/brandstof mengsel gaat de cilinder binnen via de inlaat. Daar wordthet mengsel samengedrukt door de zuiger. Na een vonk van de bougiewordt het mengsel ontbrand en zet uit. De uitzettende kracht doet de
    • zuiger naar beneden bewegen. De zuiger zet de krukas in beweging. Dekrukas zet de op –en neergaande beweging om in een draaiendebeweging.Op de foto is een gedemonteerde krukas te zien.De roterende krukas drijft de propeller aan. Het verbrande mengselverlaat de cilinder via de uitlaatklep. De motoronderdelen wordengesmeerd door olie die zich bij 4-takt motoren in de motor bevindt.Het omzetten van de op –en neergaande beweging is makkelijk voor testellen als we het fietsen als voorbeeld nemen. De op –en neergaandebeweging van de knieën verandert in een draaiende beweging van devoeten op de pedalen. Op soortgelijke wijze zet de krukas de op –enneergaande bewegingen die de zuiger maakt om in een draaiendebeweging. Zie ook onderstaande tekening.
    • Op de onderstaande tekening zien we een beknopte weergave van hetmotorsysteem. In de carburateur wordt benzine met lucht gemengd. Metde gasklep (ook wel smoorklep genoemd) regelt de vlieger hoeveellucht/brandstof er naar de cilinders stroomt. De stand van de gasklepbedient de vlieger vanuit de cockpit met de hand (te vergelijken met debediening van ‘gaspedaal’ in een auto met de rechtervoet). Via deinlaatklep wordt het mengsel de cilinder binnengelaten. De zuiger persthet mengsel samen en de bougie geeft een vonk af waardoor het mengselontbrandt. Een ontstekingssysteem zorgt dat de bougie op het juistemoment een vonk kan afgeven. De zuiger beweegt door de verbrandingnaar beneden. De krukas zet de op –en neergaande beweging om in eendraaiende beweging. Na verbranding worden de uitlaatgassen via deuitlaatklep naar de demper en uitlaat geleid.
    • De zuiger beweegt in de cilinder tussen twee punten. Deze noemen wehet Onderste dode punt (ODP) en Bovenste dode punt (BDP). De diametervan de zuiger noemen we boring en de weg die zuiger in de cilinder aflegtnoemen we slag.
    • Het volume van de slag die de zuiger(s) maakt wordt ook wel slagvolumeof de motorinhoud genoemd. Het slagvolume wordt aangegeven in ‘cc’.Deze afkorting staat voor kubieke centimeter (Engels: Cubic centimeter).1 cc = 1cm3 = 1 ml. Soms wordt de inhoud weergegeven in kubiekeinches (Engels: Cubic Inches). Een omrekenmaat is de Cubic Inches tevermenigvuldigen met 0,01639.We kunnen het slagvolume makkelijk berekenen met de volgendeformule: 0,0007854 x (slag in mm.) x (boring in mm.)2 x aantal cilinders= antwoord in mm3 = antwoord in cc. (Deze formule behoort niet tot deofficiële lesstof.)De Paardenkracht of PK is een verouderde aanduiding voor het vermogendat een motor levert. De maat waarin het vermogen tegenwoordig wordtaangeduid is KiloWatt (Kw): • 1 Kw = 1,36 PK • 1 PK = 0,74 KwEen gangbare compressie verhouding is 9:1 voor benzinemotoren. Dat wilzeggen: Het volume van de cilinder, als de zuiger zich op ODP bevindt, isnegen keer zo groot als het volume van de cilinder als de zuiger zich ophet BDP bevindt. Een en ander te terug te vinden op de onderstaandetekening. De verhouding tussen het blauw gekleurde gedeelte en het roodgekleurde gedeelte geeft de compressie verhouding weer. De compressieverhouding wordt ook wel compressie ratio genoemd. Het blauwe gedeeltenoemen we het totale cilinder volume.
    • Een rotatie van de krukas noemen we in het Engels Revolution. Het aantalRevolutions per minute of RPM geeft aan hoeveel rotaties ofomwentelingen de krukas per minuut maakt. Als de motor wel in bedrijf ismaar er geen gas gegeven wordt, loopt de motor stationair (Engels: Idle).Letterlijk genomen kan een motor niet ‘draaien’ of ‘lopen’. Met het‘draaien’ of ‘lopen’ van de motor wordt bedoeld dat de motor in bedrijf isen dat de krukas roteert. Gewoonlijk zal een motor bij een stationairtoerental ongeveer 600 tot 800 RPM maken. Tijdens kruisvlucht zal hettoerental ongeveer op de 2200 RPM liggen. Een en ander is afhankelijkvan het soort en type motor. Het toerental van de motor is af te lezen opde toerenteller in de cockpit.Op de afgebeelde toerenteller vinden we onderaan de teller die aangeefthoeveel uur de motor ‘gedraaid’ heeft. Met deze teller kunnen we na devlucht in het logboek noteren hoeveel uren de motor in werking isgeweest. Dit is van belang voor de rekening die we moeten betalen voorde huur van het vliegtuig, maar de teller is ook van belang voor deonderhoudsintervallen.Er zijn verschillende inwendige verbrandingsmotoren. Zo kennen we de 4-takt motor en de 2-takt motor, ieder met verschillende aantallen cilinders.Daarnaast kunnen motoren gebruik maken van verschillende soortenbrandstoffen. We onderscheiden onder andere de benzinemotor en dedieselmotor. Er zijn veel meer typen motoren en brandstoffen, het voert
    • echter buiten het bestek van deze site daarop in te gaan. Het is vanbelang te weten dat de meeste zuigermotoren van sportvliegtuig AVGASgebruiken als brandstof. AVGAS is een soort benzine. Later in dithoofdstuk komen we terug op de samenstelling en kenmerken vanAVGAS.De meeste vliegtuigmotoren zijn 4-takt motoren met twee bougies percilinder. De 4 takten of slagen van de motor volgen het principe vanNikolaus Otto, ook wel de Otto cyclus genoemd.1. De inlaatslag: De zuiger beweegt van het bovenste dode punt (BDP)naar beneden waardoor een onderdruk in de cilinder ontstaat. Als deinlaatklep wordt geopend, kan door de onderdruk het mengsellucht/brandstof de cilinder instromen. inlaatslag2. De compressieslag: De zuiger beweegt van het onderste dode punt(ODP) omhoog naar het BDP en perst het mengsel lucht/brandstof samen.Zowel de inlaat –als uitlaatkleppen zijn nu gesloten.
    • compressieslag3. De arbeidsslag: Het samengeperste mengsel lucht/brandstof wordtdoor een vonk van beide bougies ontstoken op het einde van decompressieslag. Door de verbranding ontstaat een sterk uitzettend gasdat de zuiger met kracht naar beneden duwt. Het mengsel verbrandt,maar explodeert niet! De verbranding gaat gepaard met hogetemperaturen.
    • arbeidsslag4. De uitlaatslag: Vanaf het onderste dode punt (ODP) beweegt de zuigernaar boven waardoor een overdruk ontstaat. Als de uitlaatklep geopendwordt, kunnen de verbrandingsgassen de cilinder verlaten en kan decyclus opnieuw beginnen. uitlaatslagDe kleppen open –en sluiten zich niet precies als de zuiger zich op hetBDP of ODP bevindt. Voor een goede doorstroming van de gassen opentde inlaatklep zich voor de zuiger de BDP bereikt. De uitlaatklep opent zichvoordat de zuiger het ODP bereikt. Een en ander hangt af van het typemotor en wordt vastgelegd in het zogenaamde kleppendiagram.Tijdens de 4 slagen: • Draait de krukas twee keer rond • Beweegt de zuiger twee keer op –en neer • Opent en sluit de inlaatklep één keer • Opent en sluit de uitlaadklep één keer • Wordt er één keer een arbeidsslag verrichtZoals gezegd hebben de veel sportvliegtuigen motoren met 4 cilinders. Elkvan de cilinders is bezig met een andere slag. In een 4 cilindermotorwordt telkens maar door één van de zuigers een arbeidsslag verricht.Tijdens de 4 slagen openen –en sluiten de kleppen dus één keer. Dekleppen worden bedient door één of meerdere nokkenassen. De nokkenasis simpelweg een as met nokken. De ronddraaiende nokken ‘drukken’ deklep open. Een klepveer zorgt dat de klep weer sluit. De nokkenassen
    • worden via een ketting of riem (distributieriem) aangedreven door dekrukas. Dus als de krukas twee keer ronddraait, draait de nokkenas maaréén keer rond. Sommige motoren hebben geen 2 maar 4 kleppen percilinder. In dat geval zijn er 2 inlaatkleppen en 2 uitlaatkleppen. Meestalheeft de inlaatklep een grotere diameter dan de uitlaatklep. De uitlaatklepis vaak hol en deels gevuld met natrium om de enorme hitteontwikkelingsnel te kunnen afvoeren.Op de linker bovenstaande tekening zien we de doorsnede van decilinderkop met de kleppen, klepveren en boven ieder klep een nokkenas.De nokken van de draaiende nokkenas drukken de klep naar beneden. Deklepveer zorgt ervoor dat de klep zich weer sluit. Het draaien van denokkenas en ook het openen en sluiten van een klep is te zien oponderstaande tekening.Het mengsel lucht/brandstof heeft bepaalde verhouding. Een zogenaamd‘chemisch juist mengsel’ of ideaal mengsel heeft een mengverhouding van1:14,7 (vaak afgerond op 1:15). Dat wil zeggen 1 gewichtsdeel benzineop 14,7 gewichtsdelen lucht. Dit wordt ook wel een stochiometrischemengverhouding genoemd. Bij een chemisch juist mengsel vindt een(theoretische-) volledige verbranding plaats. Het probleem bij eenvolledige verbranding is de hoge temperatuur. Daarom wordt ergewoonlijk een mengverhouding van 1:13,5 aangehouden.
    • Het mengsel kunnen we verarmen en verrijken in vergelijk met het idealemengsel: • Een ‘arm’ mengsel (Engels: Lean mixture) heeft naar verhouding meer lucht in het mengsel, bijvoorbeeld een mengverhouding van 1:18. Een arm mengsel geeft een lager benzineverbruik maar een hogere temperatuur. • Een ‘rijk’ mengsel (Engels: Rich mixture) heeft naar verhouding meer benzine in het mengsel, bijvoorbeeld een mengverhouding van 1:8 Bij een rijk mengsel zal niet alle aanwezige benzine verbranden. Daarvoor is te weinig lucht aanwezig in het mengsel. Het deel onverbrande benzine verdampt. Bij verdamping wordt warmte onttrokken aan de omgeving. Het verrijken van het mengsel heeft daarom een temperatuursverlagend effect op de verbranding. Een rijk mengsel geeft een hoger benzineverbruik.Bij een normale verbranding van het lucht/brandstof mengsel in decilinder, heeft het vlamfront een bepaalde snelheid. Een (te) hogesnelheid van het vlamfront kan er toe leiden dat het mengsel onbedoeldexplosief verbrandt. Dit noemen we detonatie. Detonatie vindt plaats náde ontsteking door de bougie. Het mengsel ontbrandt niet maarexplodeert, waardoor het bijvoorbeeld een gat in de zuiger kan slaan.Detonatie kan onherstelbare schade toebrengen aan de motor. Een tehoge snelheid van het vlamfront kan ontstaan door een te hogetemperatuur door een (te) sterk verarmd mengsel.Detonatie kan ontstaan als het mengsel te sterk wordt verarmd bij relatiefhoge toerentallen (veel vermogen) van de motor. Bijvoorbeeld als tijdenseen kruisvlucht het mengsel op normale wijze door de vlieger is verarmd,en er wordt volgas gegeven om te klimmen. Voordat er meer vermogengevraagd wordt, zou het mengsel moeten worden verrijkt. Verrijking zorgtimmers voor een verlaging van de verbrandingstemperatuur.We kunnen detonatie herkennen aan: • Verhoogde cilinderkop temperatuur (Engels: Cylinderhead temperature, CHT) • Verhoogde uitlaatgas temperatuur (Engels: Exhaust gas temperature, EGT) • Teruglopende toerental • Trillingen en ruw lopende motor • Zwarte rookGewoonlijk zijn zowel de CHT als de EGT af te lezen op meters in decockpit. De vlieger kan daarmee de bovenstaande symptomen vroegtijdigsignaleren. De reguliere acties indien detonatie ontstaat zijn: • Gas verminderen • Mengsel verrijken • CHT doen verlagen door betere koelingVoortijdige ontsteking, zelfontbranding of pingelen genoemd (Engels: Pre-ignition) vindt plaats in de cilinder als het mengsel vóór de ontsteking
    • door de bougie uit zichzelf ontbrandt. Dit kan plaatsvinden door vervuilingin de cilinder; als zich gloeiende koolstofresten in de cilinder bevinden kandit leiden tot zelfontbranding. Voortijdige ontsteking kan ook plaatsvindendoor een te arm mengsel waardoor de temperatuur te hoog oploopt.Dieselmotoren:Een dieselmotor werkt volgens het zelfde principe als de 4-takt motor,maar gebruikt dieselolie als brandstof. Door de inlaatklep stroomt alleenlucht de cilinder in. De brandstof wordt aan het eind van de compressieslag onder hoge druk ingespoten. Omdat de compressie verhouding(compressie ratio) veel hoger is dan bij benzine motoren (meestal 20:1),wordt de lucht dermate heet dat de brandstof zonder vonk van de bougietot ontsteking komt. Dieselmotoren hebben dus géén bougies en géénontstekingssysteem. In plaats daarvan heeft een dieselmotor een dieselinspuitsysteem.Dieselmotoren kunnen werken via het 2-takt principe maar ook via het 4-takt principe. Veel moderne 4-takt dieselmotoren hebben een directediesel inspuiting. Hier bij wordt de brandstof onder hoge druk direct in decilinder gespoten. In vergelijk met een benzinemotor geeft de dieselmotormeer schadelijk uitlaatgassen, waaronder de uitstoot van roetdeeltjes.Meestal heeft een dieselmotor een zwaarder gewicht dan eenbenzinemotor. Daar tegenover staat een hoger rendement en daarmeeeen lager verbruik.2-takt motoren:Een 2-takt motor heeft geen kleppen en heeft geen olie in de motor. Dezuiger fungeert zelf als ‘klep’ om de in –en uitlaten te bedienen.Bovendien heeft de 2-takt motor slechts 2 slagen; een arbeidsslag en eencompressieslag. Gedurende die 2 slagen draait de krukas één keer rond.De brandstof bestaat bij een 2-takt uit mengsmering; een mengsel vanolie en benzine. Het deel olie zorgt voor de smering van demotoronderdelen en gaat tezamen met de benzine en lucht de motor in.In de motor smeert de olie de bewegende delen. In de carburateur wordtde mengsmering gemengd met lucht. De carburateur bevindt zich vóór deinlaat.Bij moderne 2-takt motoren wordt bij iedere verbranding een deel olie inde cilinder gespoten zodat er gewone benzine kan worden getankt. Wijgaan in dit voorbeeld uit van mengsmering.Het mengsel lucht/brandstof wordt het carter in gezogen door dedrukverschillen die de zuiger produceert. De zuiger zelf fungeert zowelinlaat –als uitlaatklep.
    • Op de bovenste tekening is de zuiger op het BDP. Op het BDP ontstaat erin de krukasruimte een onderdruk waardoor vers mengsel aangezogenwordt door de inlaatpoort. Op het BDP wordt ook het mengsel ontstokendoor een bougie. Het gas ontbrandt en duwt de zuiger naar beneden.Iedere keer als de zuiger op het BDP komt, wordt er een arbeidsslagverricht. Op de onderste tekening heeft de zuiger het ODP bereikt. Nuloopt de druk in de krukasruimte op. Hierdoor wordt het mengsel door despoelpoort de cilinder in geperst en wordt het verbrande mengsel naar deuitlaatpoort gedrukt. De cyclus kan opnieuw beginnen.
    • In vergelijking met een 4-takt motor, heeft de 2-takt motor minderwrijvingsverliezen. De krukas van een 4-takt cyclus draait immers tweekeer voor één arbeidsslag. Bij de 2-takt is iedere arbeidsslag één rotatievan de krukas. De 4-takt motor is ook zwaarder en heeft meeronderdelen, doch het verbruik van een 4-takt motor ligt lager en deuitlaatgassen zijn schoner door een bijna volledige verbranding. Ook kanhet geluid van een 4-takt motor makkelijker worden gedempt. Voor dezeredenen wordt er meestal gekozen voor een 4-takt motor bij fabrikantenvan sportvliegtuigen. De cilinders van een motor (meestal 4) kunnenonder verschillende hoeken geplaatst worden. De verschillende motortypen hebben ieder hun eigen voor –en nadelen. Het meest gangbareopstelling is de lijnmotor. Als we een langsdoorsnede (zijaanzicht) van demotor bekijken, staan de cilinders rechtop (verticaal) naast elkaar.Onderstaande drie tekeningen geven de verschillende motortypen alsdwarsdoorsnede (vooraanzicht) weer. Bij de boxermotor liggen decilinders tegenover elkaar. De cilinders maken een hoek van 1800. Bij deV-motor maken de cilinders een bepaalde V-hoek en bij de stermotormaken de cilinders een stervorm.BoxermotorV-motor
    • StermotorInlaatdruk en motorvermogen:Doordat met hoogte de luchtdichtheid afneemt, zijn er minderluchtdeeltjes per volume lucht aanwezig. Er kan met toenemende hoogtedus minder zuurstof verbranden en daarom neemt het motorvermogen afmet toenemende hoogte.De inlaatdruk (Engels: Manifold pressure) kan in de cockpit wordenafgelezen van de inlaatdrukmeter en wordt weergegeven in Inches ofMercury (in. Hg.) De inlaatdruk is de druk van het mengsellucht/brandstof ná het passeren van de gasklep. De inlaatdruk regelen wemet de gasklep. Hoe meer ‘gas’ we geven, hoe meer mengsellucht/brandstof er naar de cilinders gaat, hoe hoger de inlaatdruk. Stel datde inlaatdruk op MSL ongeveer 27 in. Hg. bedraagt. Dan zal de inlaatdrukmet het toenemen van de hoogte afnemen. Gemiddeld zal de inlaatdrukafnemen met 1 in. Hg. per 1.000 ft. Overeenkomstig de afnemendeinlaatdruk, zal ook het motorvermogen afnemen.De inlaatdruk is afhankelijk van: • De actuele luchtdruk. • De stand van de gasklep.Boven de 8.000 ft. kan een reguliere zuigermotor niet meer dan 75% vanhet maximale vermogen afgeven. De maximale vlieghoogte waarop eenvliegtuig kan opereren (plafond) ligt bij een reguliere zuigermotor op zo’n10.000 ft. Er zou dus een manier gevonden moeten worden om méérlucht in de cilinders te persen om de afnemende luchtdichtheid tecompenseren.De oplossing werd gevonden in het monteren van een compressor die debuitenlucht samenperst en zodoende het verlies van brandbarezuurstofdeeltjes door afnemende luchtdichtheid compenseert. Deze
    • compressor wordt aangedreven door een as-verbinding met de krukas.Hoe sneller de krukas roteert, hoe sneller de compressor draait, hoe meergecomprimeerde lucht er de cilinder in geblazen wordt. Dit noemen weeen Supercharger. Nadeel van de Supercharger is dat deze constant doorde krukas aangedreven wordt. Als er op lage hoogte volgas gegevenwordt, bijvoorbeeld tijdens de start, kan de inlaatdruk te hoog wordenmet detonatie als mogelijk gevolg.Een oplossing voor dit nadeel werd gevonden in de Turbocharger ofkortweg Turbo genoemd. Bij de turbo wordt eveneens een compressoraangedreven. Echter, de compressor wordt niet direct aangedreven dooreen as-verbinding met de krukas, maar indirect via de uitlaatgassen vande motor. Door de uitlaatgassen wordt een schoepenrad aangejaagd diede compressor aandrijft.De turbo is voorzien van een drukventiel (Wastegate) waardoor te hogeinlaatdrukken bij volgas op lage hoogte (de start) worden vermeden. Alshet vliegtuig vanaf MSL stijgt laat de Wastegate steeds meer uitlaatgassentoe in de turbo. Hierdoor gaat de turbo (en ook de compressor) mettoenemende hoogte steeds harder draaien en kan het verlies aan zuurstofdoor afnemende luchtdichtheid worden gecompenseerd. De toepassingvan een turbo vergroot het motorvermogen. Daarnaast wordt ook demaximale hoogte waarop vliegtuigen kunnen opereren door gebruik vande turbo verhoogd van zo’n 10.000 ft. naar zo’n 25.000 ft. Turbo’s wordenook veelvuldig toegepast op dieselmotoren.Het smeersysteem:
    • Een goede smering is letterlijk van levensbelang voor een motor.Motorolie heeft de volgende functies: • Het minimaliseren van wrijving tussen bewegende onderdelen. • Het minimaliseren van slijtage van de onderdelen. • Het koelen van de onderdelen door de afvoer van warmte. • Het beschermen tegen corrosie. • Het afdichten van de ruimte tussen zuiger en cilinderwand voor optimale compressie en rendement. • Het dempen van geluid. • Het opnemen en afvoeren van verbrandingsresten. • Het verstellen van de propellerbladen indien het vliegtuig is voorzien van een constant speed propeller.Motorolie kan bestaan uit minerale olie uit aardolie, een synthetische olieuit chemisch proces of een combinatie van de twee. De laatste noemenwe een semi-synthetische olie.De viscositeit van olie wordt weergegeven middels een Society ofAutomotive Engineers (SAE) getal. De viscositeit geeft de onderlingesamenhang aan van de oliemoleculen die de vloeibaarheid bepaald. EenSAE getal met de letter W geeft aan dat de olie geschikt is voor hetgebruik bij lage (buiten-)temperaturen; in de winter. Een SAE getalzonder W geeft aan dat de olie hoofdzakelijk geschikt is voor zomersgebruik bij hogere temperaturen. Monograde -of singlegrade olie isgeschikt voor lage óf hoge temperaturen. Multigrade olie is geschikt voorlage én hoge temperaturen. Het vliegtuighandboek geeft aan welke oliëngebruikt mogen worden.Het meest gangbare smeersysteem is het Wet sump (sump = reservoir)smeersysteem. Hier bevindt de olie zich de carterpan van de motor. Dekrukas draait er half doorheen en spat hierdoor olie naar de onderkantvan de zuigers voor smering en koeling. Dit is de reden dat Wet sump ookwel spatsmering wordt genoemd.
    • Een mechanische oliepomp perst de olie door het motorblok en voorzietde onderdelen van olie. De oliepomp begint pas te werken als de motorgestart is. Tijdens en vlak na de start is er een korte periode waarin demotor niet of onvoldoende gesmeerd wordt. De olie moet immers door deoliepomp in circulatie gebracht worden vanuit de caterpan. De olie aan debinnenkant van de cilinderwanden dichten de ruimte tussen de zuiger ende cilinder en zorgen ervoor dat er geen gas kan ontsnappen uit decilinderruimte het carter in. Als de olie door de pomp omhoog gepompt isdruppelt het onder invloed van de zwaartekracht weer naar beneden.De zuigerveren zorgen voor afdichting tussen zuiger en cilinderwand. Deschraapveer ‘schraapt’ de dunne olielaag (oliefilm) iedere beweging vande cilinderwanden naar het carter. Zie onderstaande tekening.
    • Een oliefilter haalt het vuil uit de olie dat tijdens de circulatie in de olieterecht gekomen is. Als het vliegtuig is voorzien van een constant speedpropeller zal de motorolie ook naar de regelunit van de propeller stromen.Zie ook het onderwerp ‘de propeller’.In de cockpit kan de vlieger gewoonlijk de oliedruk en de olietemperatuuraflezen. De oliedruk wordt gemeten direct na de oliepomp via eenBourdonse ring. Door de aanwezige druk wordt de ring ‘opgerekt’ hetgeenomgezet wordt naar af te lezen waarde in de oliedrukmeter in de cockpit.De olietemperatuur wordt gemeten direct na de olie de hete delen van demotor binnenkomt. Als de motor voorzien is van een oliekoeler wordt deolietemperatuur gemeten nadat de olie de oliekoeler heeft doorlopen envoordat de olie de hete delen van de motor binnenstroomt.Een lage oliedruk en hoge olietemperatuur kan duiden op lekkage of eenlaag oliepijl. Als dergelijke gevallen tijdens het vliegen voorkomen, kan devlieger het beste zo snel mogelijk landen.Omdat de ‘drijvende’ olie in het carter onder invloed staat van dezwaartekracht en omdat een vliegtuig om drie assen bewegingen kanmaken, zouden bijvoorbeeld tijdens steile bochten of acrobatische toerensommige onderdelen ‘droog’ komen te staan door werking vancentrifugaalkrachten. Daarom zijn vliegtuigen uit de acrobatic categorie enook de grotere vliegtuigmotoren vaak voorzien van een Dry sumpsmeersysteem.Bij een Dry sump systeem zit de motorolie in een aparte olietank buitenhet motorblok en wordt door meerdere oliepompen onder druk naar deverschillende motoronderdelen geperst. Nadat de olie onder druk langs de
    • smeerpunten geperst is, wordt deze weer aangezogen door één van deoliepompen, gefilterd en komt weer in de olietank terecht. Afhankelijk vanhet type motor kan de olie worden gekoeld door een oliekoeler. Allemotoronderdelen zijn op die manier verzekerd van smering, ook tijdenssteile bochten of acrobatische toeren. Andere belangrijke voordelen vaneen Dry sump smeersysteem zijn; het ontbreken van de carterpan. Hetzwaartepunt van de motor kan daardoor worden verlaagd. Daarnaast iseen betere koeling van de olie mogelijk omdat de olie niet in het warmemotorblok maar in een aparte olietank bewaard wordt. Nadelen zijn eenhoger gewicht, toenemende complexiteit van het smeersysteem en eenduurder prijskaartje.De brandstof:Aviation gasoline wordt meestal aangeduid als Avgas en is eeningewikkeld mengsel van vluchtige koolwaterstoffen. Het is een zeer lichtontvlambaar, irriterend en milieugevaarlijk mengsel. De klopvastheid vanAvgas (en andere brandstoffen) wordt uitgedrukt in een octaangetal.Klopvastheid is een benaming voor de mate waarin de brandstof kanworden samengeperst met lucht zonder spontaan te ontbranden. Voorvliegtuigen is het octaangetal meestal 100. Hoe hoger het octaangetal,hoe hoger de klopvastheid, hoe minder kans op detonatie. Gebruikelijk isAvgas 100 LL. De 100 staat voor het octaangetal. De afkorting LL staatvoor Low Lead of laag loodgehalte. Hoewel loodtoevoegingen tot eenhogere klopvastheid leiden, ligt het gevaar van corrosie van decilinderruimten op de loer. Ook milieuaspecten spelen een rol bij hetgebruik van lood. Vandaar het lage loodgehalte of LL. Als hetvliegtuighandboek Avgas 100LL voorschrijft, tank dan nooit een brandstofmet een lager octaangehalte. Een lager octaangehalte geeft een groterekans op detonatie.De Avgas 100 LL is lichtblauw van kleur. De dichtheid (= soortelijkgewicht) van Avgas is 0,72 kg/liter of wel 0,72 kg/dm3. In hetvliegtuighandboek staat exact te lezen welke brandstof getankt moetworden. Vaak wordt een en ander ook duidelijk gemaakt door stickers bijde vulopening van de benzinetank zoals op de foto te zien is.
    • Soms wordt de inhoud van de brandstof(tank) gegeven in Amerikaansegallons (US GAL). Eén US Gallon = 3,785 liter. Zie ook de Appendix vooralle omrekeningen.Vóór iedere vlucht en na iedere tankbeurt moeten de brandstoftanksworden gecontroleerd op water of vuil in de brandstof. De lucht in debrandstoftanks kan (met name in de avond en nacht) condenseren doorafkoeling van de wanden van de brandstoftanks. Het voltanken kan eenremedie zijn, het nadeel van het voltanken kan zijn dat het vliegtuig deeerstvolgende vlucht met volle tanks, wellicht passagiers én bagage tezwaar is om te mogen opstijgen. In het vliegtuighandboek wordt hetmaximum startgewicht vermeld. De brandstoftanks van vliegtuigen zijnvoorzien van aftappluggen (Engels: Drain plug). Als we een beetjebenzine aftappen (drainen) kunnen we zien of de brandstof vervuild is enof er water aanwezig is.Omdat water zwaarder is dan benzine, zal het onder de afgetapte benzinezakken. Als er vervuiling of water aanwezig is mag er niet gestart wordenvoordat de vervuiling en/of het water is verwijderd uit de brandstof. Ookde oorzaken van de vervuiling moeten worden onderzocht.Om onderdruk tijdens het tanken te voorkomen zijn brandstoftanksvoorzien van een overlooppijpje. Op de foto is het overlooppijpje rooduitgekaderd.
    • Uit het overlooppijpje kan benzine wegvloeien als het brandstofniveau tehoog wordt of als benzine in de brandstoftank uitzet als gevolg vanwarmte. Het overlooppijpje laat ook luchtdruk toe. Hierdoor kan debenzine onder invloed van de zwaartekracht de brandstoftank verlaten inde richting van de carburateur. Zonder de toelating van luchtdruk zou uiteen (luchtdichte-) tank geen benzine meer kunnen wegstromen; Alsbenzine de luchtdichte tank verlaat, ontstaat er boven het benzineniveaueen onderdruk die er voor zorgt dat de benzine op een gegeven momentde tank niet meer kan verlaten. Het is daarom van belang hetoverlooppijpje voor de start te controleren op vuil en verstopping.
    • Tijdens/voor het tanken moeten een aantal voorzorgmaatregelengetroffen worden om brand te voorkomen: • Motor uitzetten. • Geen vuur. • Niet roken. • Vliegtuig aarden met aanwezige metalen kabel om verschillen in statische elektriciteit te voorkomen. • Elektronische apparatuur uitschakelen (GSM). • Vliegtuig van tankplek wegrollen als er brandstof gemorst is via vulopening en/of overlooppijpje. Pas dan de motor starten.Controleer altijd visueel de hoeveelheid brandstof in de tanks voor destart. Vertrouw nooit alleen op de brandstof indicatiemeter(s) in decockpit. Deze kunnen een verkeerde waarde aangeven. Bijvoorbeeld alshet vliegtuig overhelt. Bij twijfel altijd brandstof bijtanken.Het brandstofsysteem:De brandstoftanks bevinden zich in de vleugels , in de romp of allebei.Sommige vliegtuigen hebben ook brandstoftanks in de vleugeltips. Dezenoemen we dan tiptanks.
    • Het meest eenvoudige brandstofsysteem bestaat een systeem dat onderinvloed van de zwaartekracht de benzine van de brandstoftank via eenleiding met brandstoffilter en benzine aan/uit knop naar de carburateurvoert (Engels: Gravity feed fuel systeem). In de carburateur wordt debenzine met buitenlucht gemengd en gaat vervolgens de cilinder in.De meeste vliegtuigen hebben één of meerdere brandstofpompen envertrouwen niet alleen op de zwaartekracht voor een goede toevoer vanbenzine uit de brandstoftanks naar de carburateur. Gangbaar is éénbrandstofpomp die door de motor aangedreven wordt en één elektrischepomp. Voor de start en als de motor aangedreven brandstofpompproblemen ondervindt is er dan een tweede, elektrisch aangedrevenbrandstofpomp aanwezig als back up. Sommige vliegtuigen zijn ookvoorzien van een meter om de benzinedruk (Engels: Fuel pressure) temeten. De benzinedruk wordt gewoonlijk gemeten na de benzinepomp.In het vliegtuighandboek staat welke hoeveelheid brandstof bruikbaar(Engels: Usable fuel capacity) is en welke hoeveelheid brandstofonbruikbaar (Engels: Unusable fuel capacity) is. De usable fuel capacity is
    • het bruikbare gedeelte benzine. De unusable fuel capacity blijft altijdachter in de tank(s). Gewoonlijk zijn dit enkele liters of zelfs US Gallons.De totale capaciteit van de brandstof tank bestaat dus uit een gedeeltebruikbare benzine en onbruikbare benzine. Het is van belang hiermeerekening te houden bij het bereken van de hoeveelheid brandstof dienodig is voor de vlucht.De hoeveelheid aanwezige brandstof (brandstof indicatie) in de tank enook het benzine verbruik (Engels: Fuel flow) is af te lezen op meters in decockpit. Het verbruik wordt doorgaans weergegeven als gallons per uur,Engels: Gallons per hour (GPH).Zoals eerder geschreven is de brandstof indicatie meting niet volledig tevertrouwen. Het is een ‘indicatie’, meer niet. Hou daarom altijd een veiligemarge aan bij het tanken en ook bij het berekenen van de hoeveelheidnoodzakelijke brandstof.Gangbare systemen zijn voorzien van twee brandstoftanks die zichmeestal in de linker –en rechtervleugel bevinden. In de cockpit is eentankkeuze schakelaar aanwezig. Gewoonlijk is er een keuze uit: Left,right, both, off. De stand ‘both’ (= beide) wordt meestal gebruikt tijdensstart en landing. De juiste procedure staat vermeld in hetvliegtuighandboek.
    • Veel vliegtuigmotoren zijn voorzien van stijgstroomcarburateurs (Engels:Up draft carburrettor). Het mengsel lucht/brandstof stijgt naar boven inde richting van de cilinderinlaat door drukverschillen in de venturi en deluchtinlaat van de carburateur. In de venturi heerst immers eenonderdruk. De luchtinlaat met het luchtfilter is onder de carburateurbevestigd. In het luchtfilter worden stof, zand en vuil dat zich in de luchtbevindt gefilterd alvorens de lucht met de brandstof wordt vermengd.In de carburateur wordt de lucht vermengd met brandstof. Er zijnverschillende typen carburateurs die ieder een eigen systeem hebben ombrandstof met lucht te mengen. Wij bespreken hier de principiële werkingvan de carburateur.
    • Hoe gaat een en ander in z’n werk: De brandstof wordt door debrandstofpomp(en) aangeleverd en komt de vlotterkamer binnen. Eenvlotter is een drijver. Zodra de vlotterkamer vol is, zorgt de drijver ofvlotter ervoor dat de kamer niet kan overstromen.De brandstof gaat vanuit de vlotterkamer naar de sproeier. Deaangezogen buitenlucht wordt door de Venturi geleid. De venturi is eenvernauwing van de luchtdoorgang. Volgens Bernoulli wordt de statischedruk lager en de dynamische druk hoger als de luchtdoorgang vernauwdwordt. De lucht wordt dus versneld. In de vlotterkamer heerst statische(atmosferische-) druk. Door de lagere statische druk in de venturi wordtde benzine aangezogen vanuit de vlotterkamer de sproeier in. De sproeiervernevelt de benzine in de versnelde aangezogen lucht. De benzine wordtverdampt in de venturi.Het mengsel komt vanuit de venturi de gasklep of smoorklep tegen. Metdeze klep regelt de vlieger de hoeveelheid lucht/brandstof dat naar decilinders gaat. In vergelijk met een auto wordt de gasklep of smoorklep
    • met de voet bedient via het gaspedaal. In een vliegtuig wordt de gasklepmet de hand bedient via de gashendel (ook wel gasschuif of trottlegenoemd) in de cocpit. Als de gasklep helemaal dicht staat, blijft er tocheen kleine opening bestaan zodat de motor op het stationair toerental kanblijven draaien. Als de vlieger in de cockpit de trottle helemaal naar vorenbeweegt (geheel induwen), draait de gasklep geheel open en wordt ervolgas gegeven. Als de vlieger de trottle helemaal naar achteren beweegt(geheel uittrekt), draait de gasklep bijna dicht en werkt de motor op hetstationair toerental.Een carburateur kan meer dan één sproeier hebben. Vaak spreken we vaneen hoofdsproeier en één of meerdere hulpsproeiers. Zo kan het tijdensplotseling volgas geven, enkele seconden duren totdat er voldoendebrandstof naar de sproeier gestroomd is om aan de ‘verhoogde vraag naarbrandstof’ te voldoen. Het kan zijn dat de motor daarom gaat ‘aarzelen’.Natuurlijk willen we geen aarzelende motor op het moment dat we volgasgeven. Daarom kan er een aparte sproeier gemonteerd worden die extrabenzine de venturi laat instromen zodra er volgas gegeven wordt. Ditwordt de acceleratie pomp genoemd.Bij het stationaire toerental is de gasklep (bijna) gesloten. Nu kan desterk afgenomen luchtstroom in de venturi onvoldoende snelheid maken(en dus is er onvoldoende onderdruk) om de benzine de sproeier uit tezuigen. Als er geen of onvoldoende benzine de venturi instroomt kan demotor afslaan tijdens stationaire toerentallen. Natuurlijk willen we geenafslaande motor als we de trottle helemaal uittrekken en de motorstationiar laten draaien. Daarom kan er een zogenaamde nullastsproeiergemonteerd worden. Deze bevindt zich ná (op de tekening boven) degasklep. Op die manier wordt er voldoende brandstof aangevoerd om demotor tijdens stationaire toerentallen niet te laten afslaan.
    • Bij een ‘koude start’ van de motor heeft de vlieger de mogelijkheid ombenzine direct in de inlaat van de cilinders te pompen via een inspuitpomp(Engels: Primer). De benzine die via de primer de inlaat ingepompt wordt,stroomt dus niet via de carburateur.Hierdoor kan de motor bij het starten makkelijker ‘aanslaan’. Na hetaanslaan kan de primer worden uitgezet. Een mogelijk gevaar van hetgebruik van de primer is dat de motor niet aanslaat omdat er te veelbenzine door de primer de inlaat ingepompt is. In dat geval is de motor‘verzopen’. Een ander mogelijk gevaar is terugslag (Engels: Backfire). Alser door gebruik van de primer (te) veel benzine in het inlaatgedeelte vande cilinders zit, kan dit worden ontbrandt door de warmte in de cilinder alsde inlaatklep zich opent. Het vliegtuighandboek geeft de juiste procedureaan voor het gebruik van de primer, in geval van een ‘verzopen’ motor ofbackfire.
    • Een mogelijk probleem is het ontstaan van dampbellen in de brandstoftoevoer. Dit wordt ook Vapour Lock genoemd. De dampbellen kunnen debrandstof toevoer onbedoeld doen afnemen. De dampbellen kunnenontstaan als de brandstoftemperatuur boven de 200 C ligt. De vlieger moetbeducht zijn op het ruw lopen van de motor als mogelijke indicatie van dedampbellen. De remedie ligt in het aanzetten van debrandstof(booster)pomp om de dampbellen weg te pompen uit hetbrandstofsysteem. Vapour lock kan ook ontstaan op de grond als devlieger de motor wil starten terwijl deze kort daarvoor is afgezet.Een groot gevaar is ijsvorming in het carburatiesysteem. We weteninmiddels dat de benzine wordt verdampt en dat verdamping warmte aande omgeving onttrekt. Ook de versnelling van vochtige buitenlucht in deventuri zorgt voor afkoeling; met het ontstaan van onderdruk in deventuri neemt de luchttemperatuur af.Door deze factoren kan de temperatuur van het mengsel met 300 Cafnemen (dus niet tot 300 C). Als de buitenlucht een relatief hogevochtigheidsgraad bevat, kunnen er door condensatie van waterdamp,druppels ontstaan die kunnen bevriezen. Er ontstaat dan ijsvorming in deventuri. De ijsdeeltjes kunnen blijven kleven in de venturi. Deventuriruimte wordt kleiner door de ijsafzetting waardoor de lucht nogmeer wordt versneld, afkoelt en nog meer ijsvorming optreedt. Er zal danook minder mengsel de cilinders bereiken waardoor de inlaatdruk en hetmotorvermogen (en dus ook het toerental) afneemt. Door ijsvorming zalook de verhouding lucht/brandstof veranderen; het mengsel zalonbedoeld rijker worden. Omdat ook de gasklep in de carburateurbevroren kan raken, kan de vlieger op een gegeven moment de stand vande gasklep niet of met moeite veranderen vanuit de cockpit.Bij vliegtuigen die voorzien zijn van een constant speed propeller, zal doorhet teruglopende motorvermogen als gevolg van ijsvorming, hetpropellerblad in een kleinere ‘spoed’ komen te staan. Wat dit kanbetekenen en hoe hierop de anticiperen, wordt uitgelegd in het hoofdstukde propeller.Een ander (betrekkelijk zeldzaam) probleem door ijsvorming kan ontstaanals het luchtfilter geblokkeerd wordt door sneeuw en/of ijs waardoor hetfilter geen of weinig lucht doorlaat.De ijsvorming hoeft dus niet te ontstaan als de buitenlucht temperatuur(AOT) lager is dan 00 C. Ook hoeft ijsvorming niet te ontstaan in zichtbaarvochtige lucht, zoals wolken of nevel. De ijsvorming kan dus ontstaan bijAOT’s hoger dan het vriespunt en bij niet zichtbaar vochtige lucht.De ijsvorming in de carburateur is mogelijk bij temperaturen tussen +300C en –100 C. Een belangrijke factor bij ijsvorming is de vochtigheidsgraadvan de lucht. Hoewel gewoonlijk wordt aangenomen dat temperaturenlager dan –100 C geen ijsvorming geven. De koude lucht zal vasteijskristallen bevatten die niet blijven ‘kleven’ in de venturi.
    • Om ijsvorming tegen te gaan bestaan zogenaamde carburateurvoorverwarmingssystemen (CVV’s). Gewoonlijk gebruikt een CVV een deelvan de uitlaatwarmte om lucht te verwarmen en vervolgens deze warmelucht de venturi in te laten stromen. Er bestaan verschillende systemen.Wij beschrijven de principewerking.Via de hete uitlaat van de motor wordt ongefilterde lucht aangevoerd. Delucht bevat geen uitlaatgassen, maar is buitenlucht die door de warmeuitlaat wordt verwarmt en rechtstreeks de venturi ingeblazen wordt als devlieger de CVV op ‘on’ zet. Doordat de warme lucht ongefilterd is, moet deCVV niet langer worden gebruikt dan noodzakelijk.Als de CVV aangezet is, zal het toerental een beetje afnemen. De warmelucht heeft immers minder zuurstofdeeltjes per volume lucht. Hierdoorwordt het mengsel rijker. Als er ijsafzetting aanwezig was, zal hetsmeltwater meegenomen worde de cilinders in. Hierdoor kan de motortijdelijk wat ruwer lopen. Als de CVV wordt uitgezet en het toerental ishoger dan vóór de CVV werd aangezet was er ijsvorming aanwezig dat nuweggesmolten is met een betere doorstroming en hoger toerental alsgevolg. Als het toerental na het uitzetten van de CVV gelijk blijft, was ergeen ijsafzetting aanwezig. De vlieger kan vanuit de cockpit de CVV aan -of uitzetten. Indien er wél ijsafzetting aanwezig is, de procedure netzolang herhalen tot het toerental gelijk is vóór het aanzetten -en ná hetuitzetten van de CVV.Kortom: • Wel ijsafzetting: Toerental hoger na uitzetten CVV. • Geen ijsafzetting: Toerental gelijk na uitzetten CVV.Gewoonlijk wordt de CVV gecontroleerd voor de start. Hetvliegtuighandboek en de checklists geven de juiste procedure aan.
    • Zoals gezegd kan de vlieger de mengverhouding aanpassen zodat dezemeer of minder benzine toelaat in de venturi en daarmee in het mengsel.Op die manier kan de vlieger het mengsel verrijken (meer benzine in hetmengsel in vergelijk met het ideale mengsel van 1:14,7) of verarmen(minder benzine in het mengsel in vergelijk met het ideale mengsel van1:14,7). In de cockpit bevindt zich een mengknop of mengselhendel(Engels: Mixture control) waarmee de vlieger het mengsel kan aanpassen.Doorgaans bevindt de mixture control zich vlak naast of in de buurt vande gashendel. Op de onderstaande foto is de mixture control deschuifhendel met de rode knop. De schuifhendel met de zwarte knop is degasklep.Met het bewegen van de mixture control laat de vlieger meer/minderbrandstof toe in het mengsel. Als de mixture control op full staat op MSLof geringe hoogte, zal de het mengsel rijk zijn. Er zit dus meer benzine inhet mengsel in vergelijk met het ideale mengsel. Het deel benzine dat nietwordt verbrand, verdampt en onttrekt daarmee warmte aan deverbranding. Gewoonlijk staat de mixture control tijdens start en landingop full.Zodra het vliegtuig stijgt, zal de luchtdichtheid afnemen. Er komt daaromminder zuurstof in het mengsel. Het mengsel zal daarom ‘over-rijk’worden. Het gevolg is dat het motorvermogen afneemt. Daarom kan devlieger het mengsel aanpassen door vanaf 3.000 ft. hoogte het mengselte verarmen. Dit komt het motorvermogen én het verbruik ten goede. Infeite moet de vlieger bij iedere verandering van hoogte, boven de 3.000ft., het mengsel aanpassen. Dat geldt dus ook voor het dalen. Onder de3.000 ft. dient de mixture control weer op full gezet te worden.
    • Boven een hoogte van 3.000 ft. wordt het noodzakelijk dat de vlieger hetmengsel verarmt voor een beter vermogen en lager verbruik. Overigens ishet verarmen van het mengsel niet aan te raden als er meer dan 75% vanhet motorvermogen aangesproken wordt. De temperatuur zou dan tehoog oplopen. Door het verarmen neemt de temperatuur immers toe. Enbij meer dan 75% motorvermogen ligt de temperatuur al op een hoogniveau. Gewoonlijk wordt tijdens kruisvlucht niet meer dan 65% van hetmotorvermogen gevraagd (meestal tussen de 55% en 65%). In hetvliegtuighandboek staat exact omschreven wat de juiste procedure is voorhet betreffende type vliegtuig.Eenmaal op kruisvlucht kan de vlieger met de mixture control het mengselverarmen voor het maximale vermogen (best power) of het meesteconomische gebruik van brandstof (best economy). Hoe gaat een enander in z’n werk:Eenmaal op het aanbevolen toerental (volgens het handboek en/of tabel)kan de vlieger nu het mengsel langzaam verarmen. Het toerental zalhierdoor stijgen. De vlieger blijft het mengsel langzaam verarmen. Op eengegeven moment zal het stijgende toerental weer langzaam afnemen alsteken dat de vlieger het optimale power mixture zojuist gepasseerd is. Opde ‘piek’ van het toerental ligt de ‘Best power mixture’. Als de vlieger nuhet mengsel blijft verarmen, zal op een gegeven moment de motor ruwergaan lopen als teken dat de vlieger het mengsel beter niet verder kanverarmen. Bij verdere verarming kan de temperatuur (te) hoog oplopenmet detonatie als mogelijk gevolg en/of kan de motor afslaan. Niet doendus!Als de vlieger vanaf het ‘Best power mixture’ (dus de ‘piek’ in hettoerental) het mengsel een fractie verarmt, loopt de motor wellicht meteen ieder lager toerental (ongeveer 50 RPM), maar wordt er zuinigeromgesprongen met brandstof. Dit noemt men Best economy mixture.Meestal resulteert het Best economy mixture (slechts) in eensnelheidsverlies van enkele knopen per uur.Indien het vliegtuig met een CHT en/of EGT meter is uitgerust, kan deprocedure aan de hand van die instrumenten worden uitgevoerd.Voor de aanpassing van het mengsel geeft het vliegtuighandboek de juistete volgen procedure aan. Bovenstaand is slechts een indicatie voor hetverarmen van het mengsel. De juiste procedure verschilt per typevliegtuig.Hierboven hebben we getracht het basisprincipe van hetbrandstofsysteem uit te leggen. De carburatie met alle mogelijkeinstellingen (en problemen) van dien, wordt nog steeds op de meestelichte vliegtuigmotoren toegepast. Langzaam maar zeker wint hetbrandstofinspuitingssysteem terrein. In feite hebben bijna alleautomotoren van tegenwoordig een inspuitingsysteem. De eerstebrandstofinjectiesystemen in productiemotoren waren mechanisch vanaard en stammen uit de 60’er jaren van de vorige eeuw. Nadien werden
    • de elektronische injectiesystemen geïntroduceerd. Toen later ook hetontstekingssysteem werd betrokken bij het brandstofinjectiesysteem,ontstond in de jaren ’80 van de vorige eeuw hetmotormanagementsysteem. Dit systeem omvat een vollediggecomputeriseerd systeem van brandstofinspuiting en ontsteking. Bij eenbrandstofinjectiesysteem is dus geen carburateur meer nodig. Er is dusook geen kans meer op ijsvorming in de carburateur. Bij eenmotormanagementsysteem zijn ook de contactpunten niet meeraanwezig.Bij een motormanagementsysteem geven een groot aantal sensoreninformatie door aan de Electronic control unit (ECU). Bijvoorbeeld destand van de gasklep, de hoeveelheid lucht die aangezogen wordt, debuitenluchttemperatuur, het toerental, etc. De ECU bepaald aan de handvan de informatie het ontstekingsmoment en de hoeveelheid brandstof.De computer neemt de gebruiker veel werk uit handen. Sommige(duurdere) sportvliegtuigen zijn voorzien van een motor metmotormanagement. In feite komt het erop neer dat een computer bepaaldwanneer en op welk tijdsstip er benzine in de inlaat of cilinder gespotenwordt. Het mengsel, de verbranding en de ontsteking worden vollediggecontroleerd door het motormanagementsysteem en betrekt velevariabelen bij de inspuiting en het ontstekingsmoment. Hierdoor is devlieger verzekerd van een optimale verbranding, zonder zelf allerleihandelingen te hoeven verrichten.Het koelsysteem:De meeste zuigermotoren van sportvliegtuigen zijn luchtgekoeld. Dat wilzeggen dat de overtollige warmte die de motoren produceren aan deomringende lucht wordt afgegeven. Voor optimale geleiding wordt eenconstante stroom koellucht aangevoerd via luchtinlaten aan de voorzijdevan het vliegtuig. De spinner zorgt voor geleiding van de koelwind naar demotor via de luchtinlaten. Bepaalde ‘warme’ delen van de motor,waaronder de cilinderwanden zijn voorzien van koelribben. De koelribbenvergroten het oppervlak van de cilinderwand, waardoor er een groterewarmte uitwisseling kan plaatsvinden met de omgevingslucht. De werkingis simpel: De koelribben worden warm en geven hun warmte af aan deomgevingslucht.
    • Luchtkoeling is een vrij simpele en ook goedkope manier om de motor tekoelen. Er hoeft geen ingewikkeld koelvloeistofsysteem te wordenaangebracht, dat de complexiteit, het gewicht en ook de kosten alleenmaar doen toenemen.Naast lucht zorgt ook motorolie voor de afvoer van overtollige warmte.Op de onderstaande foto zijn twee cilinders te zien van een vier cilinderboxermotor met luchtkoeling. De cilinderwanden zijn voorzien vankoelribben die de oppervlakte vergroten van de cilinderwand met deBuitenlucht en op die manier de warmte afvoeren.
    • Daarnaast kan warmte worden onttrokken aan het verbrandingsprocesdoor het mengsel lucht/brandstof te verrijken. De verdamping van deovertollige benzine in het rijke mengsel ‘kost’ warmte.De vlieger kan tijdens de vlucht voor ‘verkoeling’ van de motor zorgendoor simpelweg het motorvermogen te reduceren en/of de luchtsnelheidte vergroten. Door een grotere luchtsnelheid krijgt de motor meerkoelwind aangevoerd. De luchtsnelheid kan worden vergroot door tedalen. Op de grond kan de vlieger het vliegtuig met de luchtinlaten in dewind draaien voor extra aanvoer van koellucht.De luchtgekoelde motor kan ook té snel, té sterk afkoelen. Met name isdit mogelijk tijdens een snelle afdaling met de motor op het stationairetoerental, terwijl vóór de afdaling veel of langdurig motorvermogen isgevraagd. Hierdoor raakt de motor in ‘shock cooling’. Door eenplotselinge, (te) sterke afkoeling kan schade ontstaan aan de motor.Shock cooling kan de vlieger daarom maar beter vermijden.Als vliegtuigen zijn uitgerust met een CHT meter, kan de vlieger detemperatuur van de cilinderkoppen via de CHT in de gaten houden. In hetvliegtuighandboek worden de maximale temperaturen aangegeven voorde cilinderkoppen tijdens verschillende omstandigheden.Sommige vliegtuigen zijn voorzien van koelkleppen (Engels: Cowl flaps).Deze cowl flaps kan de vlieger handmatig bedienen. In geopende standwordt er meer koelwind over de motor gevoerd voor een betere koelingtijdens bijvoorbeeld het taxiën, de start en de landing. Eenmaal opkruishoogte kunnen de cowl flaps worden gesloten.Op onderstaande tekening staat een langsdoorsnede (zijaanzicht) van decirculatie van koellucht. Op de tekening staan de luchtinlaten onder –en
    • boven de spinner getekend. Bij veel vliegtuigen bevinden de luchtinlatenzich links –en rechts van de spinner.Het ontstekingssysteem:Het ontstekingssysteem moet ervoor zorgen dat de bougie op het juistemoment een vonk produceert. Een bougie wordt door hetontstekingssysteem onder spanning gezet en produceert door diespanning een vonk. De vonk doet het samengeperste mengselontbranden. Een bougie heeft een (hoog-) spanning nodig van zo’n10.000-15.000 Volt (10-15 kV) om een vonk af te geven.Bij vliegtuigmotoren is iedere cilinder uitgerust met twee bougies. Mochtéén bougie uitvallen, dan is er altijd nog een tweede die het mengsel kanontbranden. Voor de veiligheid zijn de twee bougies per cilinder iederverbonden met een apart ontstekingssysteem. Mocht éénontstekingssysteem uitvallen, blijft de andere normaal functioneren. Eenander veiligheidsaspect is dat beide ontstekingssystemen niet afhankelijkzijn van het elektrische systeem aan boord (het ‘boordnet’) dat de restvan het vliegtuig voorziet van elektriciteit. Als het reguliere elektrischeboordsysteem uitvalt, blijven de twee ontstekingssystemen dus gewoonhun werk doen; de motor blijft dus werkzaam. Ook de tweeontstekingssystemen werken onafhankelijk van elkaar en worden gevoeddoor een wisselstroomgenerator. De gelijktijdige vonk van twee bougiesper cilinder zorgt trouwens ook voor een zo optimaal mogelijkeverbranding van het mengsel. De dubbele vonkontsteking per cilinderkomt dus voort uit veiligheidsoverwegingen én efficiëntie.Eerst even terug naar de basis. Wat is elektriciteit? Elektriciteit is hetverplaatsen van kleine deeltjes die we elektronen noemen. De elektronenzijn negatief geladen. De tekening maakt een en ander inzichtelijk. Alszich op punt B meer elektronen bevinden dan op punt A, zal er tussen Ben A een spanningsverschil zijn. De elektronen willen dit verschil in
    • spanning opheffen door zich te verplaatsen van de hoge spanning naar delage spanning. Er ontstaat op die manier een ‘stroom’.Dit verplaatsen van elektronen verloopt het beste via metalen,bijvoorbeeld koper. Koper is dus een goede geleider. Er zijn ookmaterialen die geen goede geleiders zijn, bijvoorbeeld plastic. Plastichoudt elektriciteit tegen. Daarom noemen we plastic een isolator. Dat isook de reden dat koperen elektriciteitsdraden met een laagje plasticworden omgeven.Er is dus een zekere spanning (= verschil in lading) nodig om elektronente doen bewegen. Worden de punten met een verschil in lading met elkaarverbonden, dan ontstaat er vanzelf een stroom op gang. We kunnen destroom ‘regelen’ door tussen de punten A en B een schakelaar te plaatsen.Dan kunnen we de stroom aan of uit zetten.We kunnen ook zelf spanning opwekken. Een dynamo of generator zetmechanische energie om in elektrische energie. Heel simpel gezegd wordter elektrische stroom opgewekt als je een magneet langs koperdraadbeweegt. Als je koperdraad oprolt en er een magneet langs leidt, ontstaateen sterkere stroom door de windingen van het koperdraad. Hoe meerwindingen van het koperdraad, hoe sterker de stroom. Dat is deprincipewerking van een dynamo of generator. Een simpele generator vanelektrische spanning is de fietsdynamo. Door het draaien van de fietsbandwordt in de dynamo een magneet rondgedraaid tussen een spoel. Despoel bestaat uit een groot aantal windingen van koperdraad. Dedraaiende magneet heeft een positief geladen pool en een negatiefgeladen pool, die ieder bij een halve rotatie in de spoel een + en –spanning in het koperdraad opwekt. We hebben nu wisselende spanningopgewekt; wisselspanning.
    • We kunnen de principewerking van een dynamo ook omdraaien: Als wespanning door de spoel laten stromen, zal de magneet gaan draaien. Wehebben nu in feite een elektromotor!Eén hertz staat gelijk aan één wisseling van polariteit. Ons lichtnet heefteen constante omwisseling tussen + en – spanning van 50 keer perseconde, of wel een frequentie van 50 Herts (Hz). Wisselspanning kanheel makkelijk in waarde worden verhoogd of verlaagd. Dit gebeurt viaeen transformator.De stroom loopt ‘rond’ in een circuit. Als het circuit onderbroken wordtdoor bijvoorbeeld een schakelaar zal de lamp niet branden.De term Ampère (A) wordt gebruikt om de grootte (aantallen elektronen)van een stroom aan te geven. 1 A staat gelijk aan een stroom van zo’n6,3 biljoen elektronen per seconde. Omdat 1 A een grote stroomelektronen weergeeft, wordt de grootte van een stroom meestal inmilliampère weergegeven.Wisselspanning kan ook worden omgezet naar gelijkspanning.Gelijkspanning heeft slechts één polariteit. De polariteiten wisselen niet.In tegenstelling tot wisselspanning kan gelijkspanning niet eenvoudigworden getransformeerd naar een hogere of lagere waarde. Een accu enbatterij geeft gelijkspanning af. De eenheid van spanning noemen we Volt.Dus hoe groter het verschil in lading, hoe groter de spanning, hoe hogerhet voltage. Een accu wordt geclassificeerd naar voltage (V) en Ampèreuren (Ah) weergegeven. Gewoonlijk heeft de accu van een vliegtuig 12Ven 20Ah. Als er meer dan één accu aanwezig is, kunnen deze verschillendgeschakeld staan:Een parallelle schakeling geeft 12V maar 40Ah, een serie schakeling geeft24V en 20 Ah. Zie onderstaande tekeningen.
    • In een vliegtuigmotor wordt de dynamo aangedreven door de krukas of denokkenas en voorziet het vliegtuig op die manier van elektriciteit. Zoalsgezegd is een vliegtuigmotor voorzien van een dubbelontstekingssysteem. Er zijn dus twee magneet ontstekingssystemen. Steldat een vliegtuigmotor vier cilinders heeft dan heeft iedere cilinder 2bougies. Dus acht bougies in totaal. Van iedere cilinder wordt één bougievoorzien van spanning door één van de twee ontstekingssystemen. Mochtonverhoopt één van de twee ontstekingssystemen uitvallen, blijft hetmengsel lucht/brandstof worden ontstoken door de vonk van de tweedebougie.Op de tekening zien we schematisch een motor met vier cilinders vanbovenaf. Ieder cilinder is voorzien van twee bougies, die ieder door eenapart ontstekingssysteem worden voorzien van spanning. Deontstekingssystemen hebben ieder een ‘eigen’ kleur op de tekening; roodof blauw. Het magneet ontstekingssysteem van vliegtuigen wordt ook welaangeduid als magneto.
    • De magneto is in feite een wisselstroomgenerator en is voorzien van tweewindingen: • De primaire winding of primair circuit • De ander secundaire winding of secundair circuit.De magneto is meestal voorzien van een draaiende magneet met vierpolen. De draaiende magneet wekte stroom op in de primaire winding. Deopgewekte spanning is evenredig aan het aantal windingen, derotatiesnelheid van de magneet en de stroom (flux). We gevenonderstaand de principewerking van één ontstekingsmoment. Er vindenper seconde vele ontstekingsmomenten plaats tijdens het ‘draaien’ van demotor. Het onderstaande is daarom de beschrijving van een (zeer) korttijdsbestek.Als de magneet van de wisselstroomgenerator (magneto) in bewegingwordt gezet door het draaien van de krukas of nokkenas, zal er spanningworden opgewekt in het primaire circuit. Als de opgewekte spanning opz’n hoogste punt is aanbeland, wordt de stroom onderbroken door eenonderbreker (Engels: Interruptor). Door de onderbreking stort hetmagnetisch veld van het primaire circuit in elkaar. Dit ineenstorten vanhet magnetisch veld van het primaire circuit, wekt een hoog voltage op inhet secundaire circuit.
    • Het secundaire circuit is voorzien van veel meer windingen dan hetprimaire circuit. Daarom is een hoog voltage mogelijk. Dit hoge voltage inhet secundaire circuit wordt via een verdeler naar de bougie geleid die eenvonk produceert. De vonk doet het mengsel lucht/brandstof ontbranden.Dit ontstekingssysteem staat dus los van het boordelektrisch systeem enwordt door de krukas in werking gezet. Eenmaal in werking gezet heefthet ontstekingssysteem geen accu nodig. Een vliegtuigmotor heeft tweevan dergelijke magneto’s die ieder dus één van de twee bougies vaniedere cilinder voorziet van spanning. De cilinder die de arbeidsslag levertkrijgt een vonk van beide bougies tegelijkertijd. De dubbele vonk leverteen betere verbranding op van het mengsel. Mocht één bougie uitvallenzal het vermogen iets teruglopen, maar nog altijd voldoende zijn om veiligte kunnen landen.Het ontstekingsmoment van de bougie wordt vaak uitgedrukt in rotatiegraden van de krukas. Normaal gesproken zou het mengsel moetenworden ontstoken door een vonk vlak voordat de zuiger tijdens decompressieslag het BDP bereikt. Het verbranden van het mengsel neemtimmers een bepaalde tijd in beslag. Gewoonlijk ligt hetontstekingsmoment op 300 voordat de zuiger het BDP bereikt.Een vervroegd -of verlaat ontstekingsmoment ligt vóór of na het reguliereontstekingsmoment van 300 voor BDP. Een verlaat ontstekingsmomentkan ervoor zorgen dat het mengsel nog niet helemaal verbrand is als deuitlaatklep open gaat. Hierdoor wordt het nog brandende mengsel decilinder uit gedrukt hetgeen voor oververhitting en beschadiging kanzorgen van de uitlaatklep.
    • Het reguliere ontstekingsmoment zorgt voor een vonk van de bougie endaarmee een goede verbranding op stationair -en lage toerentallen. Zodrahet toerental van de motor wordt verhoogd, zal het ontstekingsmomentvervroegd moeten worden om het mengsel de tijd te gunnen om optimaalte verbranden. Als de zuiger sneller op –en neer beweegt zonder hetontstekingsmoment te vervroegen, zal het mengsel niet voldoende tijdhebben om te kunnen verbranden. Het vervroegen van hetontstekingsmoment noemen we voorontsteking.Het contactslot kent een aantal standen; Uit, rechts, links, beide, start(Engels: off, right, left, both, start). Zie onderstaande foto.Als de sleutel naar ‘start’ wordt gedraaid, zal de startmotor in werkingkomen. De elektrische startmotor brengt de krukas van de motor inbeweging. De startmotor wordt van elektriciteit voorzien door de accu. Alsde vliegtuigmotor eenmaal aangeslagen is, zal de contactsleutel naar destand ‘beide’ terugspringen en zal de startmotor stoppen met het inbeweging zetten van de krukas.Om het starten van de motor te helpen kan één van de twee magneto’sde bougies voorzien van een vonk met een hogere spanning dan normaal.Meestal is dit de linker magneto. Die wordt dan ook de afslagmagneetgenoemd. Hoe gaat een en ander in z’n werk: Als de vlieger decontactsleutel naar ‘start’ draait, zal de startmotor de krukas met eenrelatief laag toerental in beweging zetten. Omdat de krukas draait,worden ook de magneto’s in beweging gezet. In deze fase van de start,wordt de magneet van het linker ontstekingssysteem even losgekoppeldvan de aandrijfas. De aandrijf as windt nu een veer op. Eenmaalopgewonden laat de veer alle opgeslagen energie los. De magneet wordthierdoor een kort moment zeer snel rondgedraaid hetgeen een zeer hoog
    • voltage, en daarmee ook een zeer sterke vonk opwekt. Dit helpt de motorbij het aanslaan. Eenmaal aangeslagen wordt de veer buiten werkinggezet en gedraagt de linker magneto zich weer ‘normaal’.In de stand ‘beide’ werken beide ontstekingssystemen tegelijkertijd. Tercontrole van de ontstekingssystemen kunnen we de contactsleutel vanuit‘beide’ naar ‘rechts’ of ‘links’ te draaien. Op die manier kunnen we kiezenvoor de werking van één van de twee ontstekingssystemen, nl. de linkerof de rechter. Door te kiezen voor één van beide ontstekingssystemen, zalhet toerental van de motor een beetje teruglopen. In hetvliegtuighandboek en/of de checklist staat omschreven hoeveel hettoerental terug moet/mag vallen. In de ‘uit’ stand is het primaire circuitgeaard en kan daarom geen voltage opwekken. Ook niet als hetrondgedraaid wordt.Nu gaan we over van het ontstekingssysteem naar het boordelektrischsysteem. We weten dat een batterij of accu een spanningsbron is. Als webijvoorbeeld een lamp willen laten branden door een batterij zullen we deopgeslagen spanning moeten laten stromen van de + pool van de batterijnaar de – pool. De stroom doet de lamp branden. We kunnen het circuitdat de stroom maakt van + naar – onderbreken via een schakelaar. Wekunnen de lamp dan aan –en uitzetten.Gewoonlijk vormt het metaal waarvan het vliegtuig gemaakt is deverbinding met de – pool van de batterij. Bij vliegtuigen die uitkunststoffen bestaan worden metalen geleidingsstrips aangebracht.
    • Een vliegtuig met een zuigermotor is gewoonlijk voorzien van eenwisselstroomdynamo (Engels: Alternator) en niet van een generator. Eengenerator wordt meer gebruikt bij vliegtuigen met straalmotoren. Eendynamo is kleiner, lichter en meer geënt op het relatief lage toerental vaneen zuigermotor.De meeste sportvliegtuigen zijn voorzien van een elektrisch systeem datop gelijkspanning werkt. Gelijkspanning noemen we ook wel DirectCurrent (DC). De accu die een vliegtuig bezit en oa. de startmotor vanstroom voorziet, levert ook gelijkspanning. Tussen de wisselstroomgenerator en het elektrisch systeem dat op gelijkspanning werkt, is eengelijkrichter geplaatst die de wisselspanning omzet naar gelijkspanning.De wisselstroomdynamo wordt door de motor aangedreven en voorzietalle stroomgebruiker van het vliegtuig van spanning. Daarnaast laadt dedynamo de accu bij.De hoofdschakelaar (Engels: Master switch) in de cockpit bestaat uit tweedelen: Een deelschakelaar ‘Bat’ om de accu aan/uit te zetten en eendeelschakelaar ‘Alt’ om de dynamo aan/uit te zetten. Beidedeelschakelaars zijn geel omkaderd op de onderstaande foto.
    • Omdat voor de start van de motor een aantal stroomverbruikers moetenworden getest op hun werking, kan de vlieger deze activeren met dedeelschakelaar ‘Bat’. Voor de start van de motor kunnen beidedeelschakelaars aangezet worden. Als de vlieger de deelschakelaar ‘Alt’indrukt zal automatisch ook de deelschakelaar ‘Bat’ aangaan omdat dedynamo (Alt) een beetje stroom nodig heeft van de accu (Bat) om op testarten.In de cockpit van sommige vliegtuigen kan de vlieger de laadstroomcontroleren via de Ampère meter. De Ampère meter geeft de stroomwaarmee de alternator de accu oplaadt. Staat de meter in de ‘+’ danwordt de accu opgeladen, staat de meter in de ‘-‘ dan wordt de accu nietopgeladen, maar ontlaad de accu zich; de accu loopt leeg.
    • Als de alternator uitvalt, zullen alle stroomverbruikers aan boord de accudoen leeglopen. Zoals we reeds weten zal dit niets afdoen aan de vonk diede bougies krijgen. De ontstekingssystemen werken immers onafhankelijkvan het elektrisch systeem aan boord van het vliegtuig. Toch is het goedom tijdens het uitvallen van de alternator tijdens de vlucht, alle nietnoodzakelijk stroomverbruikers uit te zetten. Op die manier blijft hetleeglopen van de accu beperkt en heeft de vlieger meer tijd om eenveilige landingsplaats te zoeken voordat de accu geheel leeg is.Iedere stroomverbruiker aan boord is tenminste voorzien van eenbeveiliging in de vorm van een zekering. Als de zekering van eenstroomverbruiker te heet wordt, zal de zekering doorbranden waardoor destroomverbruiker gespaard blijft. Het doorbranden van de zekering kankortsluiting als oorzaak hebben, maar kan ook andere oorzaken hebben.De stroomverbruiker zal door het doorbranden van de zekering uitvallen.De zekering is in feite een verdund stukje geleidingsdraad binnen hetcircuit. Bij oververhitting zal het dunne stukje draad doorbranden en hetcircuit onderbroken worden. Bij een normale spanning zal het circuit nietonderbroken worden en laat de zekering de stroom door.Statische elektriciteit kan ontstaan door wrijving van twee oppervlakten.Bij wrijving wordt één oppervlak positief geladen en het andere oppervlaknegatief. De opperlakken behouden de lading. De lading blijft statisch; delading stroomt niet. Als een (statisch-) geladen oppervlak op een gegevenmoment een oppervlak raakt met een neutrale of tegengestelde lading,zal de spanning zich ontladen. Met andere woorden; de statischeelektriciteit zal zich ontladen. Als het verschil in lading groot genoeg iskunnen tijdens een statische ontlading vonken overspringen. In de buurtvan brandbare materialen kunnen deze vonken grote gevolgen hebben.Denk in dit verband maar aan het tanken van het vliegtuig. Dit is ook dereden dat vóór het tanken het vliegtuig geaard moet worden. De statischeelektriciteit kan dan veilig wegvloeien via de aarde.
    • Voor de afgifte van statische elektriciteit bij vliegtuigen, wordenontladingskabels (Engels: Static wicks) gemonteerd aan de uiteinden vanvliegtuigroeren. Zie onderstaande foto’s. De static wicks zijn roodomkaderd.De Static wicks zorgen voor afgifte van de statische elektriciteit aan deatmosfeer tijdens de vlucht. Op de grond kan de statische elektriciteit vanhet vliegtuig worden afgegeven via stroomgeleidend materiaal dat zich inde banden bevindt.De propeller:Uit eerder beschreven onderwerpen kwam naar voren dat een propeller infeite een verticaal geplaatste vleugel is met dezelfde eigenschappen alseen vleugel. De doorsnede van een propellerblad is gelijk aan dedoorsnede van een vleugel.
    • Een propellerblad levert, evenals een vleugel, een zekere hoeveelheid liften ook weerstand. De lift is in het geval van de propeller horizontaalgericht en noemen we nu trekkracht. We hebben ook geschreven dat deproppeller wordt aangedreven door de motor en dat door de trekkrachthet vliegtuig kan voortbewegen.De trekkracht (Engels: Thrust) is een reactiekracht. Doordat de lucht ineen bepaalde richting wordt versneld, ontstaat een reactiekracht in detegenovergestelde richting die het vliegtuig doet voortbewegen. Weschreven dat door de actiekracht van de ronddraaiende propeller hetvliegtuig een tegengestelde reactiekracht zal ondergaan. Het vliegtuig zaldaarom een rolbeweging willen maken tegengesteld aan de rotatie van depropeller.Bekeken vanuit de positie van de vlieger draaien de meeste propellersrechtsom. Door de verschillen in invalshoek van het opgaandepropellerblad met de invalshoek van het neergaande propellerbladontstaan verschillen in trekkracht tussen de propellerbladen. Door deverschillen in trekkracht zal het vliegtuig willen afbuigen (gieren). We
    • blijven nog even wat lesstof herhalen: Door de draaiende propellerontstaat een spiraalvormige luchtstroom rond het vliegtuig die weslipstream noemen. Daarnaast veroorzaakt de propeller een luchtstroomdie de staartroeren (hoogteroeren en richtingsroer) beïnvloedt. Ditnoemden we luchtschroef. Tot zover de herhaling van hetgeen we reedsweten over de propeller. Met deze kennis weer vers in het geheugenkunnen we doorgaan.Verreweg de meeste sportvliegtuigen hebben een propeller aan devoorkant van de romp die zorgt voor trekkracht. Sommigesportvliegtuigen hebben een propeller aan de achterzijde van de romp diehet vliegtuig als het ware voortduwt. In dat geval spreken we vanstuwkracht. Wij gaan echter uit van de gebruikelijke configuratie; depropeller aan de voorzijde van de romp die zorgt voor trekkracht.De propeller bestaat uit een aantal (meestal 2) propellerbladen en eenspinner die worden rondgedraaid door de motor. Op de onderstaandefoto’s is het propellerblad geel uitgekaderd en de spinner is rooduitgekaderd.
    • De spinner geleid koelwind naar de motor en doet de weerstandverminderen. Bovendien geeft de spinner een zekere bescherming van dekoppeling tussen propeller en motoras tegen de elementen van buitenaf.Het propellerblad met een grotere invalshoek zal een grotere lift endaarmee ook een grotere voorwaartse afstand afleggen per rotatie ofomwenteling in vergelijk met een propellerblad met een kleinereinvalshoek. De voorwaartse (horizontale) afstand noemen we spoed. Depropellerbladen met een grotere invalshoek, leggen een groterehorizontale afstand af per rotatie dan de propellerbladen met een kleineinvalshoek. De grotere horizontale afstand noemen we grove spoed. Dekleinere horizontale afstand noemen we fijne spoed.fijne spoed
    • grove spoedOok bij propellerbladen blijkt ongeveer 40 de invalshoek te zijn met debeste liftweerstand verhouding.Bij het roteren van de propeller hebben de uiteinden van depropellerbladen een grotere snelheid dan de binnenzijde van depropellerbladen. Vanwege de hogere snelheid van de uiteinden van depropellerbladen wordt de instelhoek of bladhoek verminderd. Deinstelhoek van de propellerbladen neemt dus af naarmate we hetbladprofiel van de wortel naar de tip bekijken. Er zit dus een verdraaiingin het propellerblad van de wortel van het propellerblad naar de tip vanhet propellerblad. Deze verdraaiing noemen we wrong. Door het verschilin instelhoek (wrong) aan de wortel en de tip van het propellerblad, blijftde instelhoek gelijk bekeken over de gehele lengte van het propellerblad.Als de propeller draait terwijl het vliegtuig stilstaat, zal de propeller alleende luchtstroming door rotatie tegenkomen. Als het vliegtuig naar vorenbeweegt zal de propeller niet alleen de luchtstroming door rotatietegenkomen, maar ook de luchtstroming door de voortbeweging van hetvliegtuig. Als nu de voorwaartse snelheid van het vliegtuig toeneemt,neemt de invalshoek van de propellerbladen af omdat er een resulterendeluchtstroming ontstaat. In feite wordt door de voorwaartse beweging vanhet vliegtuig de invalshoek verkleind en dus neemt de trekkracht af. Mettoenemende snelheid van het vliegtuig neemt de invalshoek van depropeller af.
    • Op onderstaande tekening A zien we de invalshoek van een roterendepropeller van een vliegtuig dat stilstaat. Op tekening B zien we deinvalshoek van dezelfde roterende propeller als het vliegtuigvoortbeweegt. De rode pijl stelt de snelheid voor waarmee het vliegtuigzich voortbeweegt. Door de resulterende luchtstroming wordt deinvalshoek verkleind en neemt de trekkracht af.We hebben de kracht die het vliegtuig doet voortbewegen ‘trekkracht’ of‘thrust’ genoemd. Als we de voorwaartse beweging (luchtsnelheid) vanhet vliegtuig betrekken in ons verhaal, moeten we de trekkrachtvermenigvuldigen met de luchtsnelheid van het vliegtuig om tot hetalgehele voorwaartse vermogen te komen. Dit noemen we Power. Power= Thrust x Airspeed. Een vliegtuig waarvan de propeller met een toerentalvan bijvoorbeeld 2200 toeren per minuut (RPM) ronddraait en eenluchtsnelheid heeft van 100 kts. heeft (veel) minder power dan eenvliegtuig waarvan de propeller 2200 RPM maakt, maar een luchtsnelheidheeft van 140 kts.Een propeller met propellerbladen die niet versteld kunnen worden en dus‘vast’ zitten, noemen we vaste propeller (Engels: Fixed pitch propeller).Een vaste propeller zit vaak direct aan de krukas van de motor. Devliegtuig motor en de vaste propeller zijn daardoor als het ware een 2-eenheid. Als de motor van toerental verandert, zal de propeller ook vantoerental veranderen. Als de propeller van toerental verandert, zal demotor ook van toerental veranderen ookal blijft de gasklep onaangeraaktdoor de vlieger! Dit kan makkelijk gebeuren tijdens daalvlucht. Tijdensdaalvlucht neemt de snelheid van het vliegtuig toe en daarmee neemt ookhet toerental van de propeller en dus ook van de motor toe. Om er voor tezorgen dat de motor geen overtoeren (Engels; Engine overspeed) maakt,zal de vlieger het gas moeten verminderen.
    • De vaste propeller heeft dus maar één stand waar de bladhoek eenoptimaal rendement levert. En omdat een vaste propeller slechts éénmogelijkheid biedt voor een optimale trekkracht/weerstand verhouding,zal de fabrikant vaak kiezen deze mogelijkheid te benutten tijdenskruisvlucht. Immers, een vliegtuig zal zich verhoudingsgewijs vaker inkruisvlucht bevinden dan in klim –of daalvlucht. Dus alleen tijdenskruisvlucht biedt zo’n een vaste propeller een optimaal rendement. Devaste propeller is dus in feite niet zo goed uitgerust voor andere takendan kruisvlucht, zoals het klimmen en dalen. Een propeller met een grovespoed, mag een grotere voorwaartse afstand afleggen per rotatie en isdaarom handig tijdens kruisvlucht, het zorgt ook voor een langerestartafstand op de grond. Dus voor de start -en de klimvlucht en ooktijdens ‘slow flight’ hebben we eigenlijk een propeller nodig met eenfijne(re) spoed. Met andere woorden; met het monteren van een vastepropeller kiest een fabrikant voor een bepaald compromis in rendement.Daaraan kan de vlieger niets veranderen.Voor een beter rendement hebben we dus eigenlijk een propeller nodigwaarvan we de invalshoek (bladhoek) van de propellerbladen kunnenveranderen, zodat we een optimaal rendement krijgen onder verschillendeomstandigheden. De oplossing is gevonden met de Variable pitch (VP)propeller. Bij dit type propeller kan de vlieger de bladhoek van depropellerbladen verstellen via een hendel in de cockpit.Tegenwoordig maken veel vliegtuigfabrikanten gebruik van een propellermet een contant toerental. In het Engels noemen we dit een Constantspeed propeller. Een contant speed propeller levert een optimaalrendement bij een constant toerental. Om dat te bereiken moet debladhoek worden aangepast aan de omstandigheden waarin het vliegtuigzich bevindt.Tijdens de start en klimvlucht ondervindt de vaste propeller veelweerstand door een grote bladhoek van een propeller met een optimaalrendement tijdens kruisvlucht. Een kleinere bladhoek (en daarmee ookeen fijne spoed en een hoger toerental van de propeller) zou tijdens starten klimvlucht een beter rendement opleveren.
    • Eenmaal op kruishoogte zal een grove(re) spoed een beter rendementopleveren dan de fijne spoed tijdens de start en klimvlucht. Daarom zal debladhoek tijdens de kruisvlucht vergroot moeten worden.Tijdens de daalvlucht neemt de vliegsnelheid toe. Als we de bladhoekvanuit kruisvlucht niet veranderen zal bladhoek tijdens het dalen kleinerworden en daarom zal ook de weerstand afnemen. Bij een vaste propellerzou het toerental van de motor én de propeller toenemen. Maar tijdenseen daalvlucht moet de motor juist minder toeren te maken omdat devliegsnelheid toeneemt. Ook het toerental van de propeller mag niet tehoog worden. Hierdoor zal de bladhoek van de propellerbladen grotermoeten worden. Een grotere bladhoek levert een grotere weerstand op eneen lager toerental van de propeller. Vlak voor landing heeft de vliegerjuist weer veel vermogen nodig indien het vliegtuig een doorstart (Engels:Overshoot) moet maken. In het geval van een doorstart zal de vlieger opdit punt de bladhoek juist weer kleiner willen maken. Een fijne spoedgeeft immers veel vermogen.De constant speed propeller heeft een zgn. Constant speed unit (CSU) dieer voor zorgt dat de bladhoek van de propellerbladen vergroot ofverkleind kan worden. Hoe werkt de CSU..? Als de propeller draait wil demiddelpuntvliedende kracht (centrifugaal kracht) de bladhoeken van depropellerbladen verkleinen. Deze kracht wordt tegengewerkt door eenkracht opgewekt vanuit een hydraulisch cilindermechanisme datverbonden is met ieder propellerblad en de bladhoek juist wil vergroten.Het cilindermechanisme is aangesloten op de krukas van devliegtuigmotor en werkt via vlieggewichten en oliedruk. Het mechanismegebruikt olie vanuit het oliesysteem van de motor. De CSU zorgt ervoordat de twee krachten in balans blijven.We kunnen nu zeggen: • Hoe meer oliedruk, hoe groter de bladhoek, hoe meer weerstand, hoe lager het toerental van de propeller. • Hoe minder oliedruk, hoe kleiner de bladhoek, hoe minder weerstand, hoe hoger het toerental van de propeller.Het cilindermechanisme is via een veer verbonden met een hendel diezich in de cockpit bevindt. Deze zogenaamde propellerhendel is tebedienen door de vlieger. De vlieger kan met de propellerhendel deoliedruk veranderen in het cilindermechanisme en daarmee de bladhoekinstellen. De vlieger krijgt hiermee de mogelijkheid om het meestoptimale toerental van de propeller in te stellen voor elk stadium van devlucht.De vlieger heeft dus de controle over de hoeveelheid lucht/brandstof diede motor ingelaten wordt via de gasklep of trottle. Dit bepaald hetmotorvermogen en wordt in de cockpit afgelezen via de Manifold pressuregauge of inlaatdrukmeter. Deze geeft meestal de inlaatdruk weer in inchesof mercury (kwikdruk). De vlieger kan met de propellerhendel hettoerental van de propeller regelen via het hierboven besproken systeem.
    • De gasklep bepaald de manifold pressure (inlaatdruk) en hetmotorvermogenDe propellerhendel bepaald het RPM van de propeller.Vuistregels voor gebruik van de gasklep en propellerhendel: • Verhoog eerst de RPM van de propeller en verhoog daarna het motorvermogen. Te onthouden als ‘Rev up’. • Verlaag eerst het motorvermogen en verlaag daarna de RPM van de propeller. Te onthouden als ‘Throttle down’.Er is in dit verband een vergelijking te maken met een auto. In de eersteversnelling (fijne spoed, kleine bladhoek, hoog RPM van de propeller) hebje meer kracht om snel te accelereren. De motor maakt dan veel toerenen levert veel kracht. In de vijfde versnelling (grove spoed, grotebladhoek, laag RPM van de propeller) maakt de motor weinig toeren,maar heeft ook minder trekkracht om snel te accelereren. Daarom wordtgewoonlijk bij start, klimvlucht én vlak voor de landing, de fijne spoed vande propeller geselecteerd. Tijdens die fasen van de vlucht is veelvermogen nodig. Zoals geschreven is ook vlak voor de landing is veeltrekkracht nodig als er eventueel een doorstart gemaakt moet worden.Mocht de CSU olie verliezen, zullen de propellerbladen door een veer infijne spoed komen te staan. De vlieger kan dan altijd over het volledigevermogen beschikken.Bij een teruglopend motorvermogen als gevolg van ijsvorming in decarburateur, zal de inlaatdruk en ook het toerental afnemen. Depropellerbladen zullen door de lagere toerentallen in fijne spoed komen testaan. Door de mindere weerstand van fijne spoed zal het toerental vande propeller onbedoeld verhogen. De vlieger kan controleren of erijsvorming is opgetreden door de CVV voor ongeveer een halve minuutaan te zetten en daarna weer uit te zetten. Als de inlaatdruk ná hetuitzetten van de CVV hoger is dan vóór het aanzetten van de CVV heeftzich ijs gevormd in de carburateurs. Als de inlaatdruk gelijk gebleven is,heeft zich geen ijs gevormd.Mocht de motor tijdens de vlucht uitvallen, zullen de propellerbladenblijven draaien door de luchtstoom die het vliegtuig ondervindt. Dit noemtmen het windmolen effect (Engels: Windmilling). We moeten de term‘windmilling’ nader uitleggen. Propeller windmilling geeft aan dat depropeller blijft draaien nadat de motor is uitgezet of uitgevallen. Deluchtstroom die het vliegtuig ondervindt laat de propeller draaien. Nadatde motor is uitgezet of uitgevallen blijft de propeller dus draaien, zij hetop een lager toerental. Op een gegeven moment zullen de propellerbladeneen negatieve invalshoek krijgen. Een negatieve invalshoek houdt in dater ook negatieve lift wordt geproduceerd. Negatieve lift is lift in de‘verkeerde richting’. De negatieve lift levert nu dus weerstand op.Propeller windmilling levert dus weerstand op. Hoe sneller het vliegtuigvliegt, hoe sterker het windmilling effect, hoe meer weerstand.
    • Bij de controle van de propeller voor de start moeten we kijken naarbeschadigingen van de propellerbladen. Controle op oneffenheden op depropellerbladen kan uitgevoerd worden door met een vinger langs de randvan de propellerbladen te gaan. Op die manier voel je beschadigingen enoneffenheden op de propellerranden. Dit geldt met name voor hetgedeelte van het propellerblad dat zich op 1/3 van de propellertip bevindt.Daar bevindt zich ook de gemiddelde propellerkoorde.Tijdens de vlucht komen er zeer grote krachten op de propeller te staan.Een klein deukje of barstje kan er toe leiden dat er een gedeelte van devleugel afbreekt tijdens de vlucht. Wees hiervan bewust tijdens decontrole op de grond (pre flight check). Kijk voor de start of er lossesteentjes op de grond liggen die de propeller kunnen beschadigen als demotor gestart wordt. Controleer ook of de spinner goed vastzit en er geenschroeven ontbreken.De diameter van de propeller is de afstand gemeten tussen de tips van depropellerbladen.De Ground clearance of Tip clearance is het gedeelte dat zich tussen detips van de propellerbladen en de grond bevindt.
    • Waak ervoor dat door het taxiën over ruw terrein (grasland met kuilen) deground clearance niet zodanig verkleind wordt dat de propellertips degrond kunnen raken. Dit kan ook gebeuren als het neuswiel ‘doorveert’ nahet rijden over een hobbel.Een vliegtuig met een VP propeller wordt gewoonlijk gestart als depropellerhendel in fijne spoed staat.Stall herstel:We weten dat een overtreksituatie voortkomt uit een overschrijding vande kritieke invalshoek. Hierdoor neemt de lift sterk af. Tijdens een stall zalhet vliegtuig zal om de dwarsas bewegen en met de neus naar benedenwijzen (nose down). In feite is dat een ‘natuurlijk’ stall herstel. Hoe gaateen en ander in zijn werk: Doordat de kritieke invalshoek wordtoverschreden, zal het drukpunt zich naar achteren bewegen. Het drukpuntkomt nu ver achter het zwaartepunt te liggen. Het drukpunt en hetzwaartepunt vormen in feite een krachtenkoppel. De afstand tussenbeidevormt een arm. De arm geeft een moment voorover.
    • Door de stall van het vliegtuig zal ook de downwash van de vleugelwegvallen. Zoals we reeds eerder schreven geeft de downwash eennegatieve lift van het horizontale stabilo om het vliegtuig horizontaal tehouden. Als tijdens de stall de downwash en dus ook de negatieve liftwegvalt van het horizontale stabilo zal het moment voorover van hetvliegtuig worden versterkt.Ook al staat de stuurknuppel geheel naar achter getrokken, toch zal hetvliegtuig tijdens een stall met de neus naar beneden gaan wijzen. Het isvan belang dat de vlieger in alle gevallen, de stuurknuppel naar vorenbeweegt zodat het hoogteroer in de nose down stand komt te staan.Als deze handelingen plaatsvinden zonder motorvermogen met flaps upnoemen we het een clean stall. Om het hoogteverlies te beperken kan devlieger vol motorvermogen geven tijdens het herstel van een stall. Deprocedure in dit geval is eerst de stuurknuppel naar voren bewegen,daarna vol gas geven. Een vlieger kan het hoogte verlies op die manierbeperken tot zo’n 100 ft. Het herstel vanuit een stall met flaps down (bij
    • de landing of start) gebeurt altijd met vol vermogen vanwege de hogereweerstand die de neergelaten flaps veroorzaken.De wingdip:Omdat niet beide vleugels tegelijkertijd overtrokken hoeven raken, kanéén van de vleugels eerder overtrokken raken. Een van de vleugels raaktdus overtrokken of eerder overtrokken dan de andere vleugel. In zo’ngeval spreken we van een wingdip. Een wingdip kan plaatsvinden dooreen onbedoelde gierbeweging (draaien om de topas) van het vliegtuigbijvoorbeeld door te veel of te weinig voetenstuur tijdens een stall.De instinctieve reactie van veel vliegers is de wingdip te willen corrigerendoor tegen te sturen met de rolroeren; de vlieger tracht tegenstuur tegeven om de ongewenste rolbeweging te corrigeren. Dit is echter niet aante raden bij een windip tijdens een stall. Door het tegensturen zal hetrolroer van de vleugel die ‘dipt’ naar beneden bewegen. Dit levert meerlift en ook meer weerstand op. Zoals we weten levert dit het zgn.haakeffect op; het vliegtuig zal door het haakeffect een kort moment ‘deandere kant’ op bewegen dan waar de vlieger heen wil. In het geval vaneen wingdip tijdens een stall resulteert het haakeffect in een versterkingvan de wingdip. Bovendien kan door het tegensturen met de rolroeren hetvleugelgedeelte waar het rolroer zich bevindt overtrokken raken door hethaakeffect. Kortom; tegensturen met rolroeren is niet de juisteherstelactie voor een wingdip tijdens een stall. Het is overigens wél dejuiste actie bij een wingdip zonder stall.De juiste herstelactie voor een wingdip tijdens een stall: Tegenstuurgeven met de voeten om de onbedoelde gierbeweging te corrigeren. Doorhet neveneffect gieren = rollen zal de corrigerende gierbeweging ervoorzorgen dat het vliegtuig gaat rollen. De ‘gedipte’ vleugel rolt op die manierweer omhoog. (Let erop dat niet te veel tegenstuur met de voetengegeven wordt.) Hierna de stuurknuppel naar voren bewegen om deovertrokken situatie te herstellen.Als tijdens een bocht het vliegtuig overtrokken raakt, zal niet delaagstgelegen vleugel (binnenvleugel) overtrokken raken, maar eerder dehoogstgelegen vleugel (buitenvleugel). Stel dat het vliegtuig, bekekenvanuit de positie van de vlieger, een rechterbocht maakt en het vliegtuigraak overtrokken, dan zal de linkervleugel (de hoogstgelegen vleugel ofbuitenvleugel) een grotere invalshoek hebben en dus eerder overtrokkenraken. Het vliegtuig zal dus in het geval van een rechterbocht, over linkswegvallen; de linkervleugel raakt in een wingdip. Op de onderstaandetekening is het verschil in invalshoek te zien tussen de buiten –enbinnenvleugel. Door de grotere invalshoek van de buitenvleugel zal debuitenvleugel eerder overtrokken raken.
    • De Spin:Spin is de Engelse benaming voor de tolvlucht. Soms wordt de tolvlucht ofspin aangeduid met de Franse term’Vrille’. Een spin heeft als basis eenstall met wingdip waarbij het vliegtuig vervolgens in een situatie terechtkomt die we autorotatie noemen. Een vliegtuig kan dus pas in een spinverzeild raken als het eerst in een stall situatie terecht gekomen is. Destall kan dus de aanleiding zijn voor een spin. Als de vlieger een stallsituatie kan voorkomen, zal de vlieger dus ook de mogelijke spinvoorkomen!Laten we dieper ingaan op de spin en de autorotatie. Autorotatie is eensituatie waarin het vliegtuig, zonder acties van de vlieger, snel draait(tolt) om een denkbeeldige as in de richting van de grond.
    • Tekening: SpinDe autorotatie ontstaat door verschillen in invalshoeken tussen devleugels. We weten inmiddels van de wingdip dat als de invalshoek vanéén van de vleugels tijdens een stall wordt overschreden liftverliesoptreedt. Met het verlies aan lift neemt ook de weerstand toe. Het gevolgis een wegzakkende vleugel.Door de verschillen in lift tussen de vleugels zal het vliegtuig blijvenrollen. Door de verschillen in weerstand zal het vliegtuig blijven gieren.Het vliegtuig zal zonder inbreng van de vlieger blijven tollen; autoroteren.Met andere woorden: Het vliegtuig bevindt zich in een spin. Tijdens eenspin heeft de laagstgelegen vleugel een grotere invalshoek in vergelijkmet de hoogstgelegen vleugel.Dus: • In een spin naar rechts heeft de rechter (laagstgelegen-) vleugel een grotere invalshoek in vergelijk met de linker (hoogstgelegen-) vleugel • In een spin naar links heeft de linker (laagstgelegen-) vleugel een grotere invalshoek in vergelijk met de rechter (hoogstgelegen-) vleugel.De tolbeweging zal aanhouden totdat de vlieger het herstel inzet. In eenspin kan een vliegtuig met zo’n 500 ft. per minuut dalen en om de paarseconden een volledige draai maken. De luchtsnelheid (IAS) tijdens eenspin ligt om en nabij de overtreksnelheid. Van belang is het om tebeseffen dat het vliegtuig tijdens een spin zich in een overtrokkentoestand bevindt. De vorm en afmeting van het vliegtuig is van invloed opde spin. Zo zal een vliegtuig met een geringe vleugel- of spanwijdte in
    • vergelijk met de romp sneller roteren dan een vliegtuig met een groterespanwijdte in vergelijk met de romp.Nu kunnen vliegtuigen ook met opzet in een spin gebracht wordenbijvoorbeeld tijdens acrobatiek of het oefenen van spinherstel. Echter, nietalle vliegtuigen zijn bestand tegen de krachten die optreden tijdens eenspin. Het is daarom van belang het vliegtuighandboek erop na te slaan ofhet betreffende vliegtuigtype wel opzettelijk in een spin gebracht magworden. Ook het herstel wordt aangegeven in het vliegtuighandboek enkan verschillen per vliegtuigtype! Wij leggen onderstaand hetbasisprincipe uit van het spinherstel.Dit principe hoeft dus niet voor alle vliegtuigtypen te gelden: • Gas naar stationair. • Rolroeren neutraal en flaps up. • Volledig voetenstuur geven contra aan de spinrichting: Spin naar links = volledig rechts voetenstuur. Spin naar rechts = volledig links voetenstuur De richting (linksom of rechtsom) van de spin is af te lezen aan de Turn Coördinator (TC) en niet aan de slipmeter. • Stuurknuppel naar voren bewegen. • Voetenstuur neutraal als rotatie stopt. • Eenmaal uit de spin, de verloren hoogte herstellen.De spiraalduik:Een situatie die voor de vlieger lijkt op de spin is de spiraalduik (Engels:Spiral dive). Een spiral dive is voor de vlieger te herkennen aan een sterkoplopende luchtsnelheid (IAS). Ligt de luchtsnelheid tijdens een spin omen nabij de overtreksnelheid, tijdens een spiraalduik zal de luchtsnelheidsnel oplopen. De spiral dive verschilt ook van de spin doordat het vliegtuigniet snel tolt om een denkbeeldige as. Zie hiervoor ook het verschil tussende tekening van de spin en de spiraalduik.
    • Tekening: Spiraal duikHet herstel vanuit een spiral dive hoeft geen problemen op te leveren,zolang de vlieger maar (h)erkent dat hij zich in een spiral dive bevindt.Gewoonlijk liggen de volgende handelingen aan de basis van herstel uiteen spiraalduik:Gas naar stationair.Met de rolroeren de vleugels van het vliegtuig horizontaal brengen.Voorzichtig herstel uit de duikvlucht door de stuurknuppel naar achterente bewegen.Van belang is het om te beseffen dat het naar achteren bewegen van destuurknuppel vóórdat het vliegtuig horizontaal gebracht is met derolroeren, een tegengestelde reactie van het vliegtuig als gevolg heeft. Despiraalduik zal zich dan versterken. Dit komt omdat tijdens de spiraalduikhet hoogteroer deels de functie van richtingsroer heeft overgenomen. Opde tekening is te zien dat het hoogteroer door het rollen van het vliegtuig,deels de functie van het richtingsroer overneemt.
    • Als de vlieger de stuurknuppel naar achteren beweegt, zal het vliegtuigmeer gaan gieren en daarmee zal de spiraalduik zich versterken.Luchtwaardigheid:Luchtvaartuigen moeten zijn voorzien van een Bewijs vanLuchtvaardigheid (BVL). Het BVL wordt afgegeven door de Minister vanVerkeer en Waterstaat en is in overeenstemming met reglementen van deInternational Civil Aviation Organization (ICAO) waarvan Nederland eenlidstaat is. Het BVL blijft geldig tot de datum vermeld op het document.Verlenging moet 4 weken vóór het verstrijken van de geldigheidsdatumplaatsgevonden hebben.Ieder luchtvaartuig moet zijn voorzien van een logboek of journaal waarinelke vlucht moet worden vermeld. In het logboek of journaal moeteventuele schade, overtreding van limieten of defecten worden vermeld.Het vliegtuighandboek moet duidelijk aangeven op welk(e)vliegtuigtype(n) het van toepassing is. Ook eventuele aanvullingenmoeten zijn opgenomen of moeten worden vermeld.Een vliegtuig mag alleen worden gebruikt binnen de gesteldegrenzen/limieten van de gebruiksmogelijkheden zoals aangegeven in hetvliegtuighandboek. De checklist vóór de start bepaald als laatste of hetvliegtuig luchtwaardig is.De eigenaar van een vliegtuig is verantwoordelijk voor het luchtwaardighouden van het vliegtuig en het voeren van een completeonderhoudsadministratie. De eigenaar is daarom verantwoordelijk voorhet laten uitvoeren van periodiek onderhoud door gekwalificeerdpersoneel. Het onderhoud moet worden uitgevoerd en afgetekend dooreen bevoegd technicus of grondwerktuigkundige.De onderhoudsadministratie omvat het vliegtuig, onderdelen,instrumenten en (nood) uitrusting. Klein onderhoud mag door de eigenaarzelf worden uitgevoerd zolang het vliegtuig een gewicht heeft minder dan2000 kg. en er geen passagiers worden vervoerd.Een luchtvaartuig moet: • Een geldig bewijs van luchtwaardigheid (BVL) hebben • Een geldig bewijs van inschrijving (BVI) hebben • Een nationaliteitskenmerk voeren • Luchtwaardig zijnVoor elke vlucht dienen de volgende bescheiden aan boord te zijn: • Bewijs van bevoegdheid (BVB) • Bewijs van luchtwaardigheid (BVL)
    • • Bewijs van inschrijving (BVI) • Bewijs aanwijzing Radiostation cq. zendmachtiging (BAR), indien noodzakelijk • Vliegtuighandboek • Checklists & deviatietabel© L. Kuijpers 2005