Bevezető - Mi az a repüléstechnika
Bevezető
A repülés iránt már gyerekkorom óta érdeklődtem, és mindig foglakoztatott az a dolog, hogy valójában hogyan tud a magasba emelkedni, egy repülőgép a maga hatalmas tömegével. Az 50-es években kijártam a hármashatárhegyi repülőtérre, először csak "bámészkodni", majd sajnos csak rövid ideig tudtam élvezni e csodálatos sportágat a vitorlázórepülést , mely abban az időkben is a Műegyetem kezelésében állt, ha jól tudom, és sportcélú vitorlázó repülésekre volt alkalmas a kb. ezer méter hosszú füves pályáján. Célul tűztem ki a "C" vizsga elérését, ami sajnos nem jött össze.Vontattuk a Góbékat, sokat kellett "dolgozni" abban az időkben egy kis örömökért, mert azokban az években vontató- kötél emelte a magasba a karcsú gépeket, csodálatos élmény volt repülni.A vitorlázórepülés fejlődött, változott. Régen a hegytetőről gumikötél segítségével indították, „csúzlizták" a levegőbe a repülőgépeket. Ma már a csörléses és a repülőgép-vontatásos indítási mód terjedt el. Ehhez pedig sík terület szükséges. Így néhány évtizede a repülés otthona és a gépek tárolóhelye, - a hangár, - leköltözött a lejtők elé, melyeket a Pesthidegkút felé haladó műútról gépkocsival (+15 perc gyaloglással) lehet elérni.
A gépek túlnyomó részének tervezője, a legismertebb magyar repülőgép tervező mérnök Rubik Ernő volt. Élete során kb. 25 vitorlázógépet és 5 motorost tervezett, vagy tervezésükben részt vett. Emlékszem, hogy sokat járt be hozzánk a MALÉV- hez a technológiai Osztályra, ahol sokat tanultunk is tőle, amellett mindenhol megjelent, ahol csak repülőgépet látott. Másik híres tervező pilótánk volt Rotter Lajos, akinek sikerült elérnie 1936-ban a berlini Olimpián, hogy a vitorlázórepülést felvegyék az olimpiai sportágak közé. Ezt saját tervezésű gépével a Nemerével tudta elérni, azzal, hogy egy olyan napon, amikor az időjárást vitorlázórepülésre alkalmatlannak nyilvánították, Berlinből Kielbe (300 Km) repült. Ő volt az első pilóta, aki 1926-ban először repült a Hármashatárhegy fölött, bizonyítva ezzel a hatóságok kijelentésének nem megalapozott voltát, miszerint az adott terep nem alkalmas vitorlázórepülésre.
Családi okok miatt sajnos meg kellett szakítani a vitorlázó repülőgépes élményeket, majd miután befejeztem egyetemi tanulmányaimat, rögtön a MALÉV műszaki állományába kerültem, 1968-ban. Nagyon megszerettem a repülős szakmát, és korlátlan lehetőséget adott a vállalat, azzal hogy rögtön a "mélyvizbe" dobott, a számtalan mérnöki feladatok megoldása érdekében. A Malév 1954-ben alakult meg, miután megszünt a MASZOVLET, és a vállalat a régi tipusok után, IL-14-es, majd IL-18-as, légcsavaros-gázturbinás utasszállító repülőgépeket üzemeltetett. 1969-ben pedig megérkezett az első sugárhajtóműves típus is, a Tu-134-es repülőgép. Ezt követte a Tu-154 tipus, majd az 1989-es éveket követően már megjelentek a Boeing tipusok, a 737 változatai és 767 nagyhatótávolságú repülőgépek. A Szovjet gyártmányú Iljusin és Tupoljev repülőgépek, abban tértek el alapvetően a későbbi Boeing repülőgépektől, hogy a karbantartási igényük jóval nagyobb volt, gyakoribbak voltak a meghibásodások, azonban ennek ellenére kiváló utasszállító repülőgépek voltak. Ez az alapvető tényező az egész MALÉV üzemeltetési szerkezetére befolyásoló hatással volt, vagyis, nagyobb létszámmal és az ehhez szükséges kiszolgáló bázissal kellett a vállalatnak rendelkeznie, nem beszélve a légi és földi személyzet, mérnökök munkájára utalva is. Állandó képzés, fejlesztés napirenden szerepelt, természetesen a Boeing időszak alatt is, de valahogy a Szovjet technika "munkásabb" volt. Az akkor még Ferihegyi repülőtérnek nevezett, forgalmi részén a beszálló állóhelyeken, mindig üzemképes repülőgépet kellett a műszaki személyzetnek a "startra" állítani, ami időnként bonyolult szakmai feladatok megoldásának halmazából állt össze. Vagyis egy nagy csapatmunka folyt, különféle szak szinten, úgy mint sárkány, hajtómű, hidraulika, úgynevezett "Klgs" és így tovább szinteken. Az idő múlásával a szakember gárda, a szerelők és mérnökök egyre nagyobb tapasztalatra tettek szert, így sokszor előfordult hogy a többi "keleti" légitársaságokkal együttműködve fejlesztettük szakmai tudásunkat, de elmondhatom hogy Mi MALÉV-sek mindig az élen jártunk.
Ahhoz hogy a kedves olvasó képet kapjon a MALÉV- nél folytatott repülős szakmai munkáról, ahhoz úgy gondolom, hogy a repülés alap fogalmait, dinamikáját, repülőgépek működését és egy kis repüléstörténetet is ismernie kellene. Ezért az alábbiakban vázlatosan foglalkoznék a repülés szakmai részével, elméletével, mert gondolom, érdekes lehet azok számára akik ezt nem ismerik, csak néha felülnek egy fapados légitársaság járatára, aztán utólag visszagondolva elmélkednek, hogy vajon hogyan is működött az a repülőgép. Akkor kezdeném az alapoknál:
Mi az a repüléstechnika?
A repüléstechnika alatt a repülés tudományának tanulmányozását értjük, konkrétan egy repülőgép vagy más repülő eszköz tervezési módszerét. Tervezési folyamat során, a repülő mérnök, hogy tervezni tudjon egy repülőgépet négy alapvető elméleti területtel kell tisztában lennie. Ezek a következők: Aerodinamika, Meghajtás, Anyagok és szerkezetek és végül a Stabilitás-Vezérlés. Vegyük sorra alapszinten a területeket, de kezdjük a repülés tudományának alapjaival. Tehát miért is emelkedik a repülőgép?
A repülés tudománya
Alapogalmak
Repülőgépre ható négy erő, repülés közben
Repülőgép súlya: mely mindig a Föld középpontja felé irányuló, és annak gravitációs vonzása révén generált erő, (A gravitáció elméletét még háromszáz évvel ezelőtt Sir Isaac Newton dolgozta ki, és ekkor még csak 23 éves volt) . A repülőgép súly nagysága függ a repülőgép tömegétől, vagyis a repülőgép szerkezet, üzemanyag és rakomány súlyától, ezek vektoriális összege.
A repülőgép súlya, vagyis a fent felsorolt részek súlya, eloszlik a repülőgép hossza mentén, majd bonyolult számítás után, ezek vektoriális összege a súlypontban hat. A repülőgép súlypontjának a helyét a tervezés során számításokkal határozzák meg, és a repülőgép helyes működésének érdekében annak pontos helye nagyon lényeges, ( A repülőgép súlypontjának a szárny aerodinamikai középpontjához(AC) viszonyított előírásos helyzetét a (KAH) orrpontja mögött (KAH jelentése: Közepes Aerodinamikai Húr),a húrhossz hosszának százalékaként adják meg.
A szárnyszelvény geometriai kialakítása
A repülőgép súlypontja repülés közben változhat, aszerint hogy például hány utas megy egy időben a hátsó mosdó felé, és így tovább, de a változás csak egy meghatározott mellső és hátsó szélső helyzeten belül történhet, a repülőgép stabilitása érdekében). A súlypont tényleges helyét a repülőgépen méréssel ellenőrzik. A súlypont előírt helye, egyazon típusú gépeknél megegyezik, és ezt a repülőgép légiüzemeltetési utasítása rögzíti és betartása a repülés biztonsága érdekében kötelező!
Emelő erő: A repülőgép létrehoz a súlyával ellentétes emelő erőt, hogy a levegőbe tudjon emelkedni, mely emelő erőt a repülőgép a szárnyai segítségével generálja. Az emelő erő, továbbiakban, a felhajtóerő törvényszerűségének felfedezése Daniel Bernoulli (1700-1782) svájci fizikus nevéhez fűződik. Ha valami gyorsabb áramlásra kényszeríti a levegőt vagy vizet, akkor a nyomás csökken, a szívóhatás pedig megnő. Lassulásnál viszont a nyomás nő. A repülőgépek szárnya aszimmetrikus és úgy alakították ki, hogy a szárny közvetlen közelében nyomásváltozások keletkeznek, és a szárnyszelvény felett az áramlás sebessége nagyobb lesz - az alábbi ábrán látható hogy felül sűrűbbek az áramlási vonalak, mint alul - tehát a nyomás csökken, míg alatta a sebesség lecsökken, tehát a nyomás növekszik, ez a nyomáskülönbség megemeli a repülőgépet. Ezt fokozni lehet azzal hogy a szelvény orrpontját - a torlópontot - és a végpontot összekötő egyenest - ez a szelvény húrja - az áramlás irányára valamilyen szögbe állítjuk. Vagyis a repülőgép ha vízszintesen is repül, a szárny mindig bezár egy bizonyos szöget az áramlás irányával, vagyis a szárnynak mindig van állásszöge. A repülőgép szárnyán a felhajtóerő viszont csak akkor jön létre, ha a repülő sebessége megfelelő nagyságú, mely megfelelő sebességet a hajtóművek biztosítják.
Létezik e témában egy negatív jelenség is, nevezetesen ha növeljük a repülőgép szárnyának állásszögét, akkor az ellenállás rohamosan nő. A szárnyszelvény a legnagyobb felhajtóerőt a kritikus állásszög esetén éri el, ennél nagyobb állásszöggel a felhajtóerő rohamosan csökken, ekkor a szárny, illetve a repülőgép áteséséről beszélünk és sajnos a polgári utasszállító repülőgépek történetében is előforduló, bár rendkívül ritka jelenség. A felhajtóerő növelhető "ívelőlap", vagy más néven "fékszány" segítségével, és ezt az utas felszálláskor - leszálláskor láthatja az ablakán keresztül ha kitekint, mert ilyenkor a szárny síkjából lefelé kimozdulnak az "ívelőlapok". A másik alkalmazott felhajtóerő növelő lehetőség a "réselés", amit az un. orrsegédszárny-al érnek el, ahol a szárny belépőélénél előre mozog az orrsegédszárny, és így egy szűkülő résen nagy állásszög esetén az átáramló levegő mennyisége megnő, és ezzel az áramlás leválása késleltetve van. Tehát az utas, a repülőgépe leszállása előtt, nem győzi kapkodni a fejét, mert azt látja hogy a repülőgépének a szárnya "darabokra válik szét", és mielőtt pánikba esne, gondoljon arra hogy mindezen műveletek a repülőgépének a biztonságos leszállását szolgálják.
Fékszárny kitérítés hatása és az orrsegédszárnnyal a réselés hatása
Ellenállás: A repülőgépen keletkező ellenállásokat két csoportba oszthatjuk. Az egyik csoportba azok az ellenállásfajták tatoznak, amelyek a szárnyon keletkeznek és amelyek létrejötte a felhajtóerő létrejöttéhez kapcsolódik ( ezek az alaki és a súrlódási ellenállásból összeadódó profilellenállás , valamint a felhajtóerő létrejöttéhez szorosan kötődő indukált ellenállás ), és a másik csoportba a repülőgép valamennyi egyéb részének ellenállását káros ellenállás-nak nevezzük. Káros ellenállás a törzsön, az irányfelületeken, a hajtóműgondolákon, a futóműveken és egyéb kiálló részeken keletkezik. Sajnos a káros ellenállás a sebesség négyzetével arányosan változik.
De térjünk vissza az indukált ellenállásra, mely a következők miatt jön létre. A szárny esetében a nyomáskülönbség hatására a szárny alatt a szárnyvégek felé, a szárny felett pedig a szimmetriasík felé irányulnak az áramvonalak, vagyis a szárny végein nyomáskiegyenlítődés jön létre, és különösen erős örvények keletkeznek. Vagyis a nyomáskülönbség az örvényekben egyenlítődik ki, és a repülőgép mögött felgöngyölődő örvényfelületek jönnek létre, mely nyilván károsak a repülőgépre nézve mert energiafogyasztással járnak, lásd az alábbi ábrát:
A repülőgépek után így kialakult légörvény, nagyon veszélyes a mögötte haladó gépre nézve, különösen egy óriásgép, mondjuk egy Boeing 747 után. Egyébként szabad szemmel is látható, esős, párás légköri repülések esetén.
Azért hogy ez a káros ellenállás csökkenjen, a mai modern repülőgépeket un. "winglets" szerelik fel, vagyis a szárnyvégük felhajlik. Esztétikailag is jól mutatnak, és néhány példa, íme:
Tolóerő: A repülőgépeket a propulziós vontatással vontatják előre. A propulziós vontatás az a folyamat, amelynek során a repülőgép a környező levegő egy részét az erre szolgáló eszközökkel, felgyorsítja és mozgásba hozza a kívánt haladási iránnyal ellentétes irányba. A mozgásba hozott levegő levegősugár tömegétől és a felgyorsulás mértékétől függően visszahat az Őt mozgásba hozó szerkezetre. E szerkezeten keresztül a levegősugár reakcióereje átadódik a repülőgépre és azt mozgásba hozza. A propulziós vontatást megvalósító eszközöket, gyűjtőnéven hajtóműnek nevezzük, és a mai korszerű repülőgépek szárnyaira vannak felszerelve.
