Wiatrakowce

Zanim zaczniesz latać, przeczytaj co najmniej to co tu napisane. Nie zmniejszy to przyjemności z latania, a na pewno zmniejszy obawy przed tą dziwną maszyną.

Gdy obserwujemy wiatrakowiec, wydaje się on nam całkowicie inny od samolotu i tylko trochę przypomina helikopter.

Ale w jaki sposób lata wiatrakowiec? Czy jego charakterystyki lotu są inne od helikoptera czy samolotu?

Większość ludzi uważa, że wiatrakowiec musi latać na zasadach zbliżonych do samolotu. To nie jest prawda. Sporo wypadków było konsekwencją takiego przekonania. Wiatrakowiec nie lata jak samolot. Ma swoje własne charakterystyki lotu, które trochę przypominają lot helikoptera, ale tak naprawdę trzeba stwierdzić, że wiatrakowiec lata po prostu jak wiatrakowiec!

Nie jest trudny w pilotażu. Z pewnością łatwiejszy od helikoptera i pod pewnymi względami łatwiejszy od samolotu. Po zapoznaniu się z zasadami jego pilotażu latanie na nim staje się stosunkowo łatwe i bezpieczne.

„Wiatrakowiec” to określenie każdego aparatu latającego, w którym rotor nie jest napędzany za pomocą silnika. Wiatrakowce wymyślono po to, aby uniknąć efektu przepadania (przeciągnięcia) w locie. Wynalazca i pierwszy konstruktor wiatrakowca, Hiszpan Juan de la Cierva, zbudował go na bazie kadłuba samolotu. Dzięki jego odkryciom mógł później powstać helikopter. W latach 50. Dr lgor Bensen wprowadził silnik pchający i dwułopatowy sztywny rotor. Nazwał tę prostą konstrukcję „żyrokopterem”. Wszystkie obecne wiatrakowce zbudowane są na podobnych zasadach.

Zmniejszając prędkość podczas lotu samolotem, w pewnym momencie zaczynamy mieć do czynienia z tzw. efektem przeciągnięcia. Polega on na tym, że poniżej pewnej prędkości skrzydła gwałtownie tracą nośność. Samolot zaczyna spadać. Przesuwając drążek do przodu można odzyskać prędkość niezbędną do normalnego lotu, ale tylko pod warunkiem, że samolot znajduje się na wystarczającej wysokości. Jeżeli przeciągniecie nastąpi zbyt nisko nad ziemią, lot kończy się katastrofą.

Wiatrakowiec natomiast nie może ulec przeciągnięciu. Jego „skrzydła”- łopaty rotora - obracają się z szybkością 350 – 400 obr/min, co na końcach łopat daje szybkość 450 – 500 km/godz. Szybkość wiatrakowca ma mały wpływ na obroty rotora. W tej sytuacji zamiast nurkować jak samolot, wiatrakowiec będzie opadał powoli. Odpowiednio pilotowany będzie mógł powrócić do normalnego lotu lub wylądować.

W samolocie wejście w korkociąg następuje wówczas, gdy jedno ze skrzydeł ulega przeciągnięciu, a drugie leci normalnie. Ponieważ wiatrakowiec nie ulega przeciągnięciu, nie może też wpaść w korkociąg.

Ta zaleta wynika bezpośrednio z tego, że wiatrakowce nie ulegają przeciągnięciu. Na odpowiedniej wysokości można spowolnić wiatrakowiec aż do całkowitego zatrzymania względem ziemi (przy pewnej prędkości wiatru). Przy silnym wietrze wiatrakowiec może nawet lecieć do tyłu.

O ile samoloty mają ograniczenie przeciążenia dodatniego wynikające z wytrzymałości konstrukcyjnej samolotu (wyjątkiem są samoloty akrobacyjne, w których raczej pilot może nie wytrzymać pewnego przeciążenia), o tyle w wiatrakowcach ten problem nie istnieje zupełnie. Podczas próby przeciążenia wiatrakowca na przykład na wirażu, powietrze przepływa poprzez „dysk rotora” i to powoduje ograniczenie przeciążenia do ok. 3,5 G, co jest wartością stosunkowo niedużą. Dzięki temu konstrukcje wiatrakowców są bardzo lekkie. W dalszej części omówimy przeciążenia ujemne, których absolutnie należy unikać.

Dla helikopterów i wiatrakowców określa się obciążenie rotora dzieląc obciążenie całkowite przez powierzchnię dysku wytworzonego przez obracający się rotor. Odpowiada to w przybliżeniu obciążeniom występującym w zwykłych samolotach. W rzeczywistości jednak końcówki łopat osiągają bardzo dużą prędkość i ich obciążenie osiąga 150 kg/m2, co jest wartością znacznie większą niż w przeciętnym samolocie. Praktycznie można powiedzieć, że turbulencje są pocięte na plastry, co zmniejsza wrażliwość na duży wiatr. Dzięki temu na wiatrakowcu można latać nawet wtedy, gdy motolotnie i inne lekkie samoloty pozostają w hangarach.

Jeżeli wiatrakowiec nie ulega przeciągnięciu i posiada wszystkie zalety, które zostały opisane powyżej, to czy można powiedzieć, że z lataniem na nim nie wiążą się żadne niebezpieczeństwa? Odpowiedź brzmi: niestety NIE. Jak wszystkie urządzenia mechaniczne, których działanie oparte jest na wyzwalaniu dużych ilości energii, wiatrakowce też są niebezpieczne. Nikt nie lekceważy niebezpieczeństwa, gdy wsiada do samochodu. Jazda samochodem zawiera w sobie element ryzyka, ale na ogół udaje się uniknąć wypadku. Podobnie jest w przypadku wiatrakowca – można go pilotować tak, aby ograniczyć ryzyko wypadku do minimum.

Poniżej opisane jest pięć najważniejszych ograniczeń konstrukcji, jaką jest wiatrakowiec.

Aby wystartować trzeba rozkręcić rotor do pewnej szybkości. Można go „rozpędzić” ręką lub – najlepiej – za pomocą prerotatora. Następnie zaczynamy się toczyć powoli stopniowo przyspieszając, tak aby rotor kręcił się coraz szybciej. Trwa to do momentu aż obroty rotora osiągną wartość pozwalającą na start. Rozkręcenie rotora jest trudne, ponieważ siły powodujące autorotację są na początku bardzo słabe. Można to porównać do ruszania samochodem na 4 biegu. Zbyt wysoka w stosunku do obrotów rotora szybkość toczenia powoduje czasem łopotanie łopat, które mogą uderzać w ograniczniki i uszkodzić głowicę rotora. Można tego uniknąć ćwicząc właściwe dobieranie prędkości toczenia się. Trzeba również pamiętać, aby na zakrętach i w pobliżu przeszkód ustawić rotor w pozycji poziomej. Jest rzeczą oczywistą, że przed każdym lotem należy dokonać przeglądu łopat i głowicy.

Charakteryzuje się tym, że szybkość staje się tak niska, iż nie ma możliwości utrzymania wysokości lotu nawet ustawiając gaz do oporu. Może się to zdarzyć np. wtedy, gdy po starcie przelatujemy nad pasem z bardzo małą szybkością i pełną mocą silnika. W tej sytuacji jest bardzo prawdopodobne, że na końcu pasa nie damy rady się wznieść na właściwą wysokość. Inny przypadek takiej sytuacji to podejmowana w locie próba wykonania wirażu plecami do wiatru bez jednoczesnej kontroli szybkości. W przypadku samolotu może się to skończyć bardzo źle. Wiatrakowiec w najgorszym przypadku będzie musiał przymusowo wylądować. Takich sytuacji można uniknąć, mając odpowiednią szybkość lub zapas mocy silnika.

Wiatrakowce nie przepadają, bo nie mogą. W locie normalnym końcówki łopat rotora osiągają prędkość ok. 450 km/godz. W locie poziomym szybkość łopaty idącej do przodu rośnie a cofającej się – maleje. Istnieje zatem możliwość, że łopata cofająca się zacznie przepadać, począwszy od środka do zakończenia. Bywa tak, gdy szybkość przekroczy 200 km/godz. Nie dzieje się to jednak tak gwałtownie jak w samolocie. W przypadku wiatrakowca dość łatwo takie zjawisko opanować. Poza tym wiatrakowce amatorskie na ogół nie osiągają takich prędkości.

Tej bardzo niebezpiecznej sytuacji można na szczęście uniknąć. Może to nastąpić w sytuacji, gdy wykonujemy „świecę” i na jej szczycie oddajemy drążek tak jak w samolocie. Wówczas przyspieszenie równa się zero G, a my mamy uczucie pływania w fotelu. Obroty rotora spadają bardzo gwałtownie w połączeniu z silnym trzepotaniem łopat i następuje definitywna utrata kontroli nad wiatrakowcem. Dr lgor Bensen podaje, że wiatrakowiec nie może nigdy latać z zero G dłużej jak 2 lub 3 sekundy, ponieważ obroty nie napędzanego powietrzem rotora maleją. Krótkie przejścia przez zero G lub przeciążenia ujemne nie są niebezpieczne i mogą nastąpić w warunkach silnych turbulencji. Nie należy natomiast latać w sposób powodujący zero G lub przeciążenia ujemne – należy więc unikać gwałtownego wznoszenia się czy bardzo ostrych wiraży.

Ta niebezpieczna sytuacja jest pilotom wiatrakowców dobrze znana. Zdarza się ona najczęściej początkującym podczas pierwszych lotów. Mogą ją wywołać naprzemienne ruchy drążkiem do przodu i w tył, kiedy chcemy wyrównać lot. Jeśli wywołanej nim oscylacji nie uda nam się opanować, może to doprowadzić do zniszczenia wiatrakowca w locie. Łopaty mogą uderzyć w śmigło lub ster kierunku, rotor może przejść w G ujemne i stracić napęd. Nie jest to wina wiatrakowca. To pilot, na ogół początkujący, powoduje ten efekt.

Podczas lotu zdarza się, że maszyna „unosi nos”. Jeśli pilot zareaguje na to i odepchnie drążek (zmniejszy gaz) zbyt późno, to efekt tej reakcji nałoży się na naturalny wahadłowy ruch maszyny – która w tym momencie wahnie się do tyłu – zarówno pod wpływem operacji pilota, jak i własnej bezwładności (wiatrakowiec to w istocie kiwający się jak wahadło wózek zawieszony na rotorze). Jeśli pilot za późno ściągnie drążek, to efekt tej operacji nałoży się na „przeciw-wahnięcie” i pogłębi pochylenie nosa w dół. Rozhuśtana w ten sposób maszyna leci raz w górę raz w dół, powodując niebezpieczeństwo całkowitej utraty kontroli nad lotem i katastrofy. Doświadczenie wskazuje na szczęście, że można kontrolować to zjawisko. Najlepszym sposobem jest trening i dobry stabilizator poziomy.

Właściwej wielkości stabilizator poziomy daje większe bezpieczeństwo w locie. Przykładowo dla wiatrakowca z rotorem 700 cm o cięciwie 18cm, co da: 18 x 700 x 700 =8820000 cm3 = pojemność rotora X 15% = 1323000 cm3, jeżeli 1/4 cięciwy stabilizatora znajduje się 120 cm od osi rotora, stabilizator ma powierzchnię 11025 cm2 (60 X 183 cm lub 40 X 275cm )

Jeżeli zdarzy ci się wpaść w taką oscylację ZREDUKUJ GAZ. Jeżeli wysokość na to pozwala uzyskaj stopniowo lot poziomy zwiększając delikatnie gaz. Jeżeli jesteś za nisko, spróbuj wylądować możliwie jak najlepiej.

Wiatrakowce w Polsce

Jeśli budujesz lub posiadasz wiatrakowiec i chciałbyś, aby informacje na ten temat znalazły się na naszej stronie, skontaktuj się z nami. Z przyjemnością zamieścimy zdjęcia, opisy i historie związane z wiatrakowcami. Napisz do nas pod kontakt@wiatrakowce.com.pl