Pochylenie, przechylenie i odchylenie

Przechylenie, pochylenie i odchylenie – pojęcia, ze względu na podobieństwo, nagminnie mylone w dyskusjach o lotnictwie. W kilku następnych tekstach będę się nimi posługiwał wielokrotnie – tu znajdziesz wyjaśnienie, jaki ruch samolotu opisują te trzy słowa.

Pochylenie, przechylenie i odchylenie.
(Ilustracja: FAA / PD / zmiany moje)

Pochylenie (ang. pitch) to ruch samolotu wokół osi poprzecznej. Następuje kiedy drążek lub wolant jest przyciągany przez pilota (nos w górę) lub odpychany (nos w dół). Ruch ten jest wywołany przez działanie sterów wysokości, którego wychylenie generuje siłę skierowaną w górę lub w dół na stateczniku poziomym.

Przechylenie (ang. bank lub roll) to ruch samolotu wokół osi podłużnej. Jest skutkiem przechylenia drążka lub obrotu wolantu. W ten sposób lotki są wychylane w górę na jednym, a w dół na drugim skrzydle co powoduje zmniejszenie i zwiększenie siły nośnej na skrzydłach (lotka w górę – zmniejszenie, w dół – zwiększenie). Nierównowaga sił powoduje obrót samolotu.

Odchylenie (ang. yaw) to ruch samolotu wokół osi pionowej kontrolowany przez pedały lub orczyk wprawiające w ruch ster kierunku. Przesunięcie prawego pedału do przodu powoduje wychylenie steru kierunku w prawo. Nos samolotu odchyli się w konsekwencji w prawo.

Dygresja

Pochylenie w samolocie o klasycznym układzie sterów jest działaniem nieefektywnym energetycznie – generujemy siłę, która jest przeciwna do naszej intencji. To znaczy – chcąc się wznosić generujemy na stateczniku pionowym siłę działającą w dół. Powierzchnie sterowe samolotów zbudowanych w układzie „kaczka” pozwalają uniknąć takich strat. We francuskim myśliwcu Rafale i szwedzkim Gripenie stery wysokości wychylane są w górę – siła nośna i siła wytworzona na sterach się sumują.

F-18 i Rafale na lotniskowcu.
(Zdjęcia: USAF i US Navy / PD)

Dobrze widać zalety „kaczki” przy starcie z lotniskowca – F-18 startuje wychylonymi sterami wysokości – pociągną ogon w dół. W Rafale – umieszczone z przodu stery wysokości generują dodatkową siłę nośną.

Dygresji ciąg dalszy – przechylenie niekoniecznie w osi podłużnej

Lotki większości samolotów wychylane są różnicowo. Ruch w górę ma inny zakres niż ruch w dół, dla wygenerowania takiej samej siły na obu skrzydłach. Gdyby wychylały się pod takim samym kątem – lotka skierowana dół na klasycznym płasko-wypukłym skrzydle byłaby dużo bardziej efektywna niż ta wychylona w górę. Efekt – samolot elegancko obraca się wokół osi podłużnej.

Są jednak wyjątki. B-52 na przykład nie ma lotek w ogóle. Ma jedynie spoilery na górnej powierzchni skrzydeł. Jeśli pilot obraca sterownicę – spoilery przerywają opływ powietrza nad odpowiednim skrzydłem, to traci siłę nośną i opada w dół. Ponieważ na drugim skrzydle nie działa żadna siła zwiększająca siłę nośną – oś obrotu jest przesunięta nieco w bok od osi podłużnej samolotu. W tym przypadku rezygnacja z lotek (wczesne B-52 je miały) podyktowana była chęcią odciążenia skrzydeł, które wzmocniono by wytrzymać siły generowane przez lotki. Pilot B-52 musi jednak pamiętać, że przechylenie samolotu będzie niesymetryczne i wiąże się ze stratą siły nośnej na skrzydle, której nie kompensuje powstanie dodatkowej w innym miejscu.

Innym samolotem, w którym zastosowano spoilery wspomagające przechylanie jest Cessna 208 Caravan. Ze względu na klapy, które zajmują istotną część skrzydła zabudowano spoilery przerywające opływ powietrza nad zewnętrzną częścią klap skrzydłowych. Spoilery są połączone z lotkami i wychylają się w momencie kiedy lotka unosi się w górę.