Principles of flight

6,283
-1

Published on

Published in: Entertainment & Humor
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
6,283
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
67
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Principles of flight

  1. 1. 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.
  2. 2. 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).
  3. 3. 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.
  4. 4. 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.
  5. 5. 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
  6. 6. 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.
  7. 7. 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.
  8. 8. 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
  9. 9. 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.
  10. 10. 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.
  11. 11. 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
  12. 12. 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:
  13. 13. • 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.
  14. 14. 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.
  15. 15. 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.
  16. 16. 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
  17. 17. (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.
  18. 18. 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.
  19. 19. 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.
  20. 20. 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
  21. 21. 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
  22. 22. 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.
  23. 23. 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.
  24. 24. 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.
  25. 25. 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.
  26. 26. 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
  27. 27. 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.
  28. 28. 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.
  29. 29. 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
  30. 30. = 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
  31. 31. 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).
  32. 32. 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
  33. 33. 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:
  34. 34. 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.
  35. 35. 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.
  36. 36. 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.
  37. 37. 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.
  38. 38. 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
  39. 39. 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:
  40. 40. 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.
  41. 41. 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
  42. 42. 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.
  43. 43. 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.
  44. 44. 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.
  45. 45. 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.
  46. 46. 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
  47. 47. 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.
  48. 48. 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
  49. 49. 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.
  50. 50. 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.
  51. 51. 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
  52. 52. 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.
  53. 53. 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).
  54. 54. 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.
  55. 55. 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:
  56. 56. 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:
  57. 57. 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.
  58. 58. 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
  59. 59. 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.
  60. 60. 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.
  61. 61. 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.
  62. 62. 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
  63. 63. 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.
  64. 64. 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
  65. 65. 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.
  66. 66. 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
  67. 67. 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.
  68. 68. 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.
  69. 69. 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.
  70. 70. 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.
  71. 71. 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.
  72. 72. 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.
  73. 73. 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.
  74. 74. 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.
  75. 75. 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.
  76. 76. 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.
  77. 77. 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.
  78. 78. 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.
  79. 79. 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.
  80. 80. 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.
  81. 81. 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
  82. 82. 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.
  83. 83. 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.

×