Nauka latania (3a) – Prędkościomierz

Samolot lata tylko wtedy kiedy ma odpowiednią prędkość. Jeśli ta spadnie za bardzo… samolot też spadnie – czasem za bardzo i trudno będzie podzielić się wrażeniami z lotu. Jeśli prędkość wzrośnie za bardzo – konstrukcja może tego nie wytrzymać i wracamy do punktu wyjścia – czyli na ziemię – szybko i spektakularnie.

Typowy prędkościomierz samolotu jednosilnikowego

Te dwa powody czynią prędkościomierz najważniejszym przyrządem jaki mamy na pokładzie i znajdziemy go w każdym samolocie.

W Fokkerze pilot musiał spojrzeć mocno w bok, żeby na końcu skrzydła zobaczyć i odczytać prędkość.
Darmowy Fokker Dr 1 – po prawej

Trzeba pamiętać, że prędkościomierz pokazuje prędkość przelotową (IAS – Indicated Air Speed) – czyli prędkość względem otaczającego nas powietrza (z uwzględnieniem ciśnienia powietrza). To oznacza, że im wyżej (im powietrze jest rzadsze) tym wskazania będą niższe dla takiej samej prędkości rzeczywistej (TAS). Więcej o prędkościach IAS, TAS, CAS, GS – niżej.

Z punktu widzenia pilota najważniejsza będzie właśnie IAS – odpowiednio do tej prędkości samolot będzie przepadał (jeśli prędkość spadnie za bardzo) lub rozleci się (kiedy prędkość wzrośnie znacznie ponad dopuszczalną). W przypadku samolotów latających z dużymi prędkościami (i/lub na dużych wysokościach) istotnym parametrem staje się prędkość wyrażona liczbą Macha.

Typowy (nowoczesny) prędkościomierz ma zaznaczone najbardziej interesujące nas przedziały:

  • zielony – przedział prędkości użytkowych, szybkość lotu powinna być utrzymywana właśnie w tym przedziale,
  • biały – przedział prędkości lotu z wychylonymi klapami – powyżej można klapy zepsuć, dolnej granicy nie należy przekraczać, bo nawet pełne klapy nie pomogą utrzymać się w powietrzu,
  • żółty – dopuszczalna prędkość lotu w spokojnym powietrzu, w turbulencji prędkości zakazane,
  • czerwona kreska – maksymalna dopuszczalna prędkość (Vne) – powyżej producent nie daje gwarancji na to, że samolot wróci na ziemię w jednym kawałku. „ne” oznacza „never exceed” – „nigdy nie przekracza” – i należy się do tego stosować.

Typowy nienowoczesny prędkościomierz. W P-47 wymalowali przynajmniej kreskę przy Vne (pilotom zdarzyło się przekroczyć i wrócić na ziemie, a potem polecieć jeszcze raz tą samą maszyną), w P-40 nie marnowano farby (aczkolwiek w tej maszynie przekraczanie Vne było silnie odradzane).Darmowy (dawniej płatny) P-40 Iris i płatny P-47 A2A (dostępny jest dodatek AccuSim podnoszący realizm symulacji) 

Jednostki

Podstawowa różnica między prędkościomierzami to jednostki, w jakich są wyskalowane. Opcji jest kilka:

  • knots – węzły (mile morskie na godzinę) – standard, właściwie wszystkie nowoczesne zachodnie maszyny mają prędkościomierz wyskalowany w węzłach;
  • km/h – kilometry na godzinę – znane z samochodów, preferowane w krajach gdzie lotnictwo stosuje system metryczny – obecnie Rosja i część krajów byłego ZSRR, dawniej również Polska i kraje bloku wschodniego, symulując loty historycznymi samolotami niemieckiej Luftwaffe znajdziemy i w nich prędkościomierz ze skalą kilometrową;
  • mph – mile na godzinę – w tym wypadku mile lądowe; jeśli latamy amerykańskim lub brytyjskim samolotem z lat trzydziestych i czterdziestych to prędkościomierz na ogół pokaże właśnie takie jednostki (wyjątek – samoloty marynarki, która używała mil morskich na godzinę – czyli węzłów – jak na okrętach).

Po lewej prędkościomierz L-39 – skala w kilometrach i druga skala pokazująca liczbę macha. Po prawej PC-9 – węzły i liczba macha (rzadkość w samolotach turbośmigłowych).

Warto pamiętać o różnicach między jednostkami kiedy latamy – szczególnie przestawienie się z węzłów na kilometry na godzinę zmienia drastycznie wartości prędkości, które nas interesują (np. przy starcie i lądowaniu).

Przeliczniki:
1 węzeł = 1,852 km/h = 1,151 mph
1 mph = 0,87 węzła = 1,6 km/h
1 km/h = 0,54 węzła = 0,62 mph

Mach

W szybkich samolotach istotna staje się prędkość wyrażona liczbą macha czyli stosunek naszej prędkości do prędkości dźwięku. Ze względu na to, że wraz ze zbliżaniem się do prędkości dźwięku na skrzydłach powstają niepożądane zjawiska konieczne jest precyzyjne odniesienie do prędkości dźwięku i nie wystarczy przybliżone przeliczanie jednostek.

Vulcan – dwa osobne wskaźniki prędkości i liczby macha. Prędkościomierz (podobnie jak w C-130) dwuwskazówkowy.

Rodzaje prędkości lotniczych (IAS, TAS, CAS, EAS, GS)

IAS (Indicated Air Speed) – prędkość przelotowa, czyli prędkość jaką odczytujemy z prędkościomierza. * – w niektórych szklanych kokpitach wyświetlana jest prędkość CAS.

CAS (Calibrated Air Speed) – prędkość kalibrowana. Aerodynamika samolotu wpływa na odczyt prędkości. Ten wpływ zmienia się wraz z prędkością. Dlatego dla każdego samolotu tworzy się tabelę korygującą, która pokazuje ile doliczyć lub odjąć do wskazanej przez przyrządy prędkości zależnie od pokazanej wartości. We Flight Simulatorze nie spotkamy się z takimi tabelami zbyt często.

Przykładowe korekty dla Spitfire (płatny dodatek A2A):
IAS (CAS) – jednostka mph: 100 (109) / 110 (117) / 120 (125) / 130 (133) / 140 (141) / 150 (150) / 175 (171) / 200 (193) / 250 (240) / 300 (290).

TAS (True Air Speed) – prędkość rzeczywista. CAS przeliczona odpowiednio do wysokości i temperatury zewnętrznej. Jak wspominałem wcześniej – wraz ze wzrostem wysokości i rozrzedzeniem powietrza wskazanie prędkościomierza maleje choć samolot leci tak samo szybko. Dlatego by prowadzić prawidłową nawigację należy przeliczyć prędkość odpowiednio do wysokości i temperatury.

Jeśli nie znamy CAS do obliczeń przyjmujemy IAS.

Dokładne wartości można obliczyć korzystając z kalkulatora online (np tutaj: http://www.kilohotel.com/misc/cas2tas.html).

Niedokładne wartości można „na szybko” obliczyć dodając 2% dla każdego tysiąca stóp wysokości. Czyli dla 10000 stóp będzie to 10*2%=20%. Jeśli CAS wynosi 100kn to TAS będzie w przybliżeniu równa 120kn.

GS (Ground Speed) – prędkość nad ziemią. Dla nawigatora najważniejsza wartość. O ile wszystkie poprzednie wskazania oddawały prędkość względem otaczającego samolot powietrza to ta wartość pokazuje jak szybko się poruszamy względem ziemi. GS jest sumą wektorów prędkości samolotu i wiatru. Lecąc pod wiatr siłę wiatru odejmujemy, z wiatrem – dodajemy. Jeśli wiatr wieje innym kątem do kierunku lotu – potrzebne będą proste obliczenia trygonometryczne.

Wskazania

Zwykle mamy jedną wskazówkę i wtedy nie ma problemu. Jeśli dwie to jedna odpowiada za setki, druga za dziesiątki. Wskazówka może obracać się o określony kąt (najczęściej ok. 300 stopni) lub powyżej 360 stopni – wtedy skala dla dużych prędkości nakłada się na skalę małych prędkości (jak w Spitfire).

Typowy brytyjski twór z lat trzydziestych (dziś taki system jest popularny w szybowcach) – wskazówka wykonuje pełny obrót… a potem jeszcze jeden. Zakłada się, że pilot sam dojdzie do tego czy leci relatywnie wolno czy zbliża się go maksymalnej szybkości. Darmowy Tiger Moth i rewelacyjnie zrobiony, płatny Spitfire A2A

Wskaźnik TAS

Niektóre prędkościomierze wyposażono we wskaźnik prędkości rzeczywistej. To dodatkowa skala, zależna od ręcznego nastawienia lub ustawiająca się automatycznie zależnie od wysokości / ciśnienia.

Quest Kodiak – korugując nastawę wysokości i temperatury (należy zgrać aktualną wysokość z aktualną temperaturą – w okienku na górze prędkościomierza) aby odczytać prędkość rzeczywistą (okienko na dole po lewej stronie). TAS można odczytać jedynie w zakresie prędkości przelotowych – w innych przypadkach TAS nie jest zresztą szczególnie istotna.