Patrick Smith: Üdv a fedélzeten! – Tények és tévhitek a repülésről (részlet)
1. Tények a repülőgépekről
Tudnivalók szárnyakról és csomókról
Alapvető kérdés: tehát hogyan is maradnak a levegőben ezek az óriási, többtonnányi utast és rakományt hordozó repülőgépek?
Igen, ez az alapja minden laikus kíváncsiságának a repülőgépeket illetően. S bár az elképzelés, hogy egy több százezer kilós gépet könnyedén az égre juttassunk, varázslatosnak, ha nem egyenesen csodának tűnhet, a megvalósulása meglepően egyszerű és könnyen demonstrálható. Legközelebb, amikor az országúton halad a Toyotájában, tegye ki a karját az ablakon, merőlegesen az autónak és párhuzamosan a földdel. A kezét hajlítsa egy kicsit felfelé, hogy elkapja a légáramlást, és mi történik? Szárnyat csinált a karjából, ami „repül”. És ez így is marad, amíg a kezét a megfelelő szögben tartja, és elég gyorsan halad. Azért repül, mert a levegő fent tartja. Egy repülőgép esetében sincs ez másként. A Toyota nyilván nem fog felemelkedni a földről, de azért képzelje el, hogy a keze nagyon, nagyon nagy, a kocsiban pedig van elég lóerő ahhoz, hogy nagyon, nagyon gyorsan menjen. A felszálláshoz leginkább az kell, hogy a repülésre ható, egymással versengő négy erő között biztosítsuk a szükséges többleteket: vagyis elég tolóerőt a közegellenállással szemben, és elég felhajtóerőt a súllyal szemben. Vagy ahogy Orville Wright mondta: „A repülőgép azért marad fenn, mert nincs ideje leesni.”
Szintén a repülés alapjaihoz tartozik Bernoulli törvénye, amely egy 18. századi svájci matematikusról, Daniel Bernoulliról kapta a nevét, aki soha nem látott repülőgépet. Ha egy közeget szűkületen vagy ívelt felületen juttatunk át, a közeg sebessége gyorsulni fogy, a nyomása pedig csökkenni. A mi esetünkben ez a közeg a levegő, amely gyorsabban mozog a szárny hajlított tetejénél (kisebb nyomás), mint a lenti, laposabb felületnél (magasabb nyomás). Az eredmény felfelé irányuló tolás: ha úgy tetszik, a szárny egy nagynyomású párnán lebeg.
Le leszek szidva a nem túl kifinomult magyarázatért, de tényleg ez a lényeg: Bernoulli nyomáskülönbsége, valamint a levegőmolekulák egyszerű, „kéz kint az ablakban” módszerrel való eltérítése együtt hozzák létre a repülés elengedhetetlen komponensét: a felhajtóerőt.
A felhajtóerő csökkenését átesésnek hívják. A fogalom alapja szintén könnyen bemutatható az országúton: ha egy kicsit túl meredeken döntjük meg a kezünket, vagy egy adott pont alá lassítjuk a Toyotát, a karunk megszűnik repülni.
De ha csak rápillantok egy szárny részleteire, látom, hogy ennél többről van szó.
És ez így is van. A kezünk repül – még egy francos tégla is tud repülni, ha elég levegőt teszünk alá –, de nem kifejezetten jól. Egy sugárhajtású utasszállító gép szárnyainak azonban nagyon-nagyon jónak kell lenniük. A szárnyak az utazórepülés alatt érik el az optimális gazdaságosságot. Ez a legtöbb jetnél nagy magasságot és majdnem hangsebességet jelent. Azonban hatékonynak kell lenniük kis magasság, illetve sebesség esetén is. Mindezt jól eltalálni sok vesződéssel jár a mérnököknek a szélcsatornákban. A szárny oldalirányú keresztmetszetét, amely körül a levegő kifejti hatását, vagyis a szárny profilt, aprólékos munkával dolgozzák ki. De nemcsak a profilt, hanem a keresztirányú kiterjedést is – a formát, a vastagságot az elejétől a hátuljáig, a tövétől a hegyéig, olyan aerodinamikai számításokkal, amelyeket egyikünk sem értene teljesen.
A szárnyakat sokféle kiegészítő komponenssel látják el – név szerint fékszárnyakkal, orrsegédszárnyakkal és áramlásrontó lapokkal (spoilerekkel). A fékszárnyak hátrafelé és lefelé mozognak, megnövelve a szárnyprofil görbületét, a biztonságos, stabil repülés érdekében alacsonyabb sebességeken. (Az utasszállítók kiengedett fékszárnyakkal szállnak fel és le, bár a pontos beállítások eltérőek lehetnek.) A fékszárnyaknak vannak belső és külső alcsoportjai, amelyeket szintén vízszintesen lehet pozicionálni. Az orrsegédszárnyak a szárny elülső élén helyezkednek el, és hasonló funkciót töltenek be. A spoilerek, vagyis az áramlásrontók négyszögletes lemezek, amik a szárny felső felületén helyezkednek el. A felemelt áramlásrontó akadályozza a szárnyon keresztülhaladó légáramlást, felszámolja a felhajtóerőt, és bőségesen megemeli a légellenállást. Repülés közben arra használják őket, hogy növeljék az ereszkedési sebességet, földet érésnél a lassulást segítik.
Emlékszem az egyik első alkalomra, amikor repülőgépen ültem, egy ablak melletti ülésen egy 727-esen, pont a szárny mögött, és úgy tűnt, mintha az egész szárny a darabjaira hullana a leszállás közben. Nagy, háromrekeszes féklapok rázkódtak, a spoilerek remegtek és hullámoztak, az orrsegédszárnyak pozícióba estek. Szinte varázslatos módon egészen a szárny közepéig be lehetett látni, mintha keresztülnéznénk egy állat csontvázán, ahol pedig a szekciók szétnyíltak, házak és fák tűntek elő.
Bizonyára már feltűnt, hogy egy sugárhajtású utasszállító gép, vagyis egy jetliner szárnyai hátrafelé hajlanak. Amikor egy szárny átszeli az eget, a levegőmolekulák felgyorsulnak az ívén. Ha ez a gyorsulás eléri a hangsebességet, a felületén kialakul egy lökéshullám, ami ki tudja nyírni a felhajtóerőt. A hátraívelt szárnyaknak köszönhetően kedvezőbb keresztirányú áramlás jön létre. A gyorsabb gépeken a hátrahajlás nagyobb 40 foknál, a leglassabbaknál szinte nincs is. A szárnyaknak a törzstől felfelé emelése ugyanakkor ellensúlyozza a legyezőmozgásnak nevezett oldalsó (függőleges tengely körüli) forgásra, kitérésre való hajlamot. Ezt a dőlést, amelyet leginkább az orral szemben lehet megfigyelni, V-állásnak nevezik. A szovjetek, akik mindig szerettek szembemenni a dolgokkal, ennek az ellenkezőjét alkalmazták, és a szárnyaik lefelé hajlottak.
A szárny minden. Egy gép úgy épül a szárnyai köré, mint ahogy egy autó a karosszériájára vagy egy bicikli a vázára. A hatalmas szárnyak hatalmas felhajtóerőt hoznak létre – eleget ahhoz, hogy egy óriási súlyú, közel félmillió kilogrammos 747-es a levegőbe emelkedjen, amikor eléri a kb. 170 csomós sebességet
Mi az a csomó?
David Foster Wallace az A Supposedly Fun Thing I’ll Never Do Again (Egy élvezetesnek tartott dolog, amit soha többször nem teszek meg) című esszéjében egy hajós körutazáson vesz részt, ahol rendre zavarba jön, amikor „csomókat” emlegetnek, mivel képtelen megérteni, miről is van szó. Szerintem csak blöffölt, mert Wallace matekzseni, a válasz pedig elég egyszerű: a tengerben és a levegőben használatos csomó óránként egy mérföldet jelent.
A különbség, hogy itt nem hagyományos, hanem tengeri mérföldről van szó. A tengeri mérföld egy kicsivel hosszabb (1852 méter az 1609,344 méterrel szemben). Tehát a százcsomós sebesség 185,2 km/h-nak felel meg. Az elnevezés abból az időből ered, amikor a hajókról csomós kötelet dobtak a vízbe a távolságok kiszámolására. Egy tengeri mérföld 1/60 hosszúsági foknak felel meg az Egyenlítő mentén. Mivel minden fok 60 mérföld, a Föld egyenlítői, 360 fokos kerülete 21 600 tengeri mérföld.
Fordította: Mezősi Péter
A repülést emberek milliói tartják zavaró, kényelmetlen vagy akár félelmetes élménynek. Patrick Smith, a sokat látott pilóta azonban segít szétválasztani a tényeket a tévhitektől, és mindent elárul, amit csak tudni szeretnénk a légi utazásról. Mitől repül egy repülőgép? Mik a torlódások, késések és zavarok okai napjaink repülőterein? Mekkora veszélyt jelentenek a légörvények? Mi igaz és mi legenda a pilóták képzéséről, viselt szokásairól vagy a repülőgép irányításáról? Mi a helyzet a terrorizmussal és a biztonsággal? Az Üdv a fedélzeten! amellett, hogy a repülés alapjait is érthetően elmagyarázza, bevezet az utasszállítás és a légitársaságok izgalmas kulisszatitkaiba is. Gondosan összeállított, szórakoztató, helyenként mélyen személyes könyv, ami az ideges turistáktól a gyakran repülő törzsutasokig mindenki számára tartogat érdekességeket.
Patrick Smith: Üdv a fedélzeten!, Fordította Mezősi Péter, Partvonal Kiadó, 2021