Podręcznik pilota szybowcowego - teoria

O książce

Oficjalny podręcznik znanego na całym świecie Brytyjskiego Stowarzyszenia Szybowcowego zalecany zarówno pilotom jak i instruktorom. Uczniom-pilotom przed lekturą niniejszej książki wskazane jest zapoznanie się z podstawami w innych publikacjach lub ukończenie teoretycznego szkolenia szybowcowego w ramach kursu podstawowego ze względu na złożoność omawianych zagadnień.

Jest to bogato ilustrowany i przyjazny dla czytelnika podręcznik. Prowadzi przez najważniejsze teorie lotu. Wskazuje „niezbędne” minimum wiedzy stanowiące wiarygodne źródło, które można wielokrotnie badać lub zgłębiać w razie potrzeby. Złożone tematy przedstawiono możliwie najprościej i z angielskim humorem, a 400 kolorowych rysunków dodatkowo objaśnia materiał z takich dziedzin jak:

• fizyka,
• aerodynamika i mechanika lotu,
• osiągi,
• budowa i wytrzymałość konstrukcji,
• osprzęt,
• sytuacje niebezpieczne,
• meteorologia.

Podręcznik tłumaczy w jaki sposób i dlaczego latają szybowce wyjaśniając jednocześnie jak powyższe zagadnienia łączą się ze sobą.

O autorze

The British Gliding Association (BGA), czyli Brytyjskie Stowarzyszenie Szybowcowe jest instytucją rządową zrzeszającą 80 lokalnych aeroklubów położonych w Wielkiej Brytanii. Stowarzyszenie utworzono 27 marca 1930 roku. Wśród członków jest ponad 7000 pilotów (w tym 1100 instruktorów), którzy użytkują 2100 szybowców. Do głównych statutowych działań należy koordynowanie i wspieranie aeroklubów w takich dziedzinach jak bezpieczeństwo i operacje lotnicze, regulacje, szkolenia, finanse, promocja szybownictwa z naciskiem na młodych pilotów, a także nadzór techniczny, czy egzaminowanie w oparciu o aktualne przepisy.

SPIS TREŚCI

Rozdział 1 - Definicje

• Przerażająca nauka
• Fizyka w przyrodzie
• Wymiary
• Podawanie kierunków – z której strony zacząć?
• Współrzędne (jesteś tutaj)
• Algebra i jak tu się nie zgubić
• Strzałka czasu
• Siły, wektory, obciążenia
• Stan równowagi
• Ciężar, grawitacja i masa (Q, g i m)
• Siła bezwładności
• Pęd
• Szastanie ciężarem
• Przyspieszenia niewynikające z grawitacji
• Środek ciężkości, środek masy
• Przewracanie się
• Gdzie jest środek ciężkości, jeśli nie ma grawitacji?
• Momenty i dźwignie
• Wektory i rozkład sił
• Dziwne pary
• Energia i konwersja energii
• Energia kinetyczna i potencjalna
• Paczki i pakunki
• Układy odniesienia

Rozdział 2 - Niepewne kroki

• Wymagania dotyczące latania
• Unoszenie
• Siła napędowa
• Wytrzymałość i integralność konstrukcji
• Stateczność i sterowność
• Teoria jako modelowanie
• Teoria jako ocena ryzyka
• Ptaki, latawce i papierowe samolociki
• Zmiana kierunku
• Eksperymentatorstwo
• Wznoszenie (i opadanie) balonu
• Wyporność
• Balony na ogrzane powietrze – w pogoni za termiką
• Przeminął z wiatrem
• Balony gazowe
• Niebezpieczeństwa czyhające na pionierów
• Sukces oraz zapowiedź katastrofy
• Pierwsze wzloty
• Rozgłos i postęp
• Sukces wymaga wyrzeczeń
• Pytanie o dowody
• Kosztowny ślepy zaułek
• Uniesiony w powietrze i wreszcie pod kontrolą
• Spełniona obietnica, przyćmiony sukces

Rozdział 3 - Siła nośna, siła oporu i warstwa przyścienna

• Zobaczyć to, co niewidoczne
• Założenia
• Przepływ i energia
• Ostrożnie ze źródłem
• Siła nośna
• Płaskie płyty jako profile aerodynamiczne
• Kąt natarcia (ang. AoA) i przepływ względny
• Nieoczekiwane korzyści z zaokrąglenia
• Wytwarzanie siły nośnej
• Zwężki Venturiego
• Charakterystyka ciśnienia
• Przeciągnięcie
• Lepkość i opór tarcia
• Warstwa przyścienna
• Punkt przejściowy
• Opór
• Opór profilowy
• Opór kształtu (ciśnienia)
• Opór tarcia
• Opór interferencyjny
• Opór szkodliwy
• Opór wynikający z nieszczelności
• Opór indukowany
• Teoria cyrkulacji
• Efekt Magnusa
• Teoria cyrkulacji i wir związany
• Przypomnij mi, jak działa profil lotniczy
• Więcej na temat wirów (turbulencja w śladzie)
• Straty energii w strugach zaskrzydłowych
• Zmniejszanie oporu indukowanego
• Wydłużenie płata
• Opór całkowity
• Co z tym bąblem
• Jak radzić sobie z oderwaniem
• Gdzie działa siła nośna
• Środek parcia (Ś.P.)
• Kwestie dotyczące środka parcia
• Środek aerodynamiczny (Ś.A.)
• Symetryczne profile lotnicze
• Ugięcie a siła nośna - niesymetryczne profile lotnicze
• Linia zerowej siły nośnej i moment pochylający zerowej siły nośnej
• Całkowita siła nośna
• Współczynniki siły nośnej
• Tu mniej, tam więcej
• Inne kwestie
• Nielaminarne profile lotnicze
• Nowe perspektywy
• Owady i inne zmartwienia

Rozdział 4 - Siły działające w locie

• Stan równowagi, przyspieszenie i reakcja
• Siła napędowa
• Z górki na pazurki
• Przyspieszanie i hamowanie
• Opadanie toru lotu
• Obciążenie skrzydła
• Przeciążenie a obciążenie
• Odkrywcze doznania zmysłowe
• Inne efekty
• Współczynnik obciążenia a prędkość przeciągnięcia
• Siły działające w zakręcie
• Zakręty i pętle – porównanie
• Położenie w trakcie wyprowadzania z lotu nurkowego
• Wznoszenie
• Podstawowe relacje między siłami
• Siły działające podczas startu za wyciągarką
• Rozbieg
• Początkowy kąt wznoszenia
• Przyspieszenie pionowe
• Siły na wznoszeniu 

Rozdział 5 - Tabliczka informacyjna, konstrukcja i ograniczenia eksploatacyjne

Część 1 rozdziału 5 - KONSTRUKCJA -

• Tabliczka informacyjna
• Europejskie przepisy lotnicze
• Lot prostoliniowy
• Rodzaje obciążeń
• Kilka kwestii ogólnych
• Rozważania konstrukcyjne
• Podstawowe zasady konstruowania
• Testy niszczące
• Pilot i obciążenia
• Materiały
• Struktura materiałów
• Drewno
• Włókno szklane
• Metal
• Pęknięcia, złamania i zmęczenie
• Mosty
• Opór jest przydatny
• Zatańczyć twista, czyli skręcanie
• Skrzynki i dźwigary
• Po linii najmniejszego oporu
• Monokok, czyli konstrukcja skorupowa
• Główne elementy
• Skrzydło
• Statecznik i usterzenie
• Kadłub
• Rozłożenie obciążeń
• Łączenie elementów
• Przygotowanie powierzchni
• Montaż konstrukcji
• Przenoszenie obciążeń między elementami
• Elementy pomocnicze
• Chowane podwozie
• Zaczepy do holowania za wyciągarką i samolotem

Część 2 rozdziału 5 - KRZYWA WYRWANIA -

• Jeszcze słowo o przeciążeniach i obciążeniach
• Krzywa wyrwania
• Linia przeciągnięcia
• Projektowana prędkość nurkowania (VD)
• Obciążenia graniczne
• Obciążenie niszczące
• Maksymalna prędkość manewrowa (VA)
• Krzywa podmuchów
• Maksymalna prędkość lotu w powietrzu burzliwym (VB)
• Efekt odciążenia
• Maksymalna dopuszczalna prędkość startu za wyciągarką lub samochodem (VW) i maksymalna dopuszczalna prędkość holowania za samolotem (VT)
• Sztywność konstrukcji i flatter
• Skutki zmian gęstości powietrza
• Prędkość rzeczywista i prędkość przyrządowa (TAS & IAS)
• Na czym polega problem
• Inne skutki
• Jak unikać flatteru
• Pozostałe kwestie
• Klapy - prędkości dopuszczalne
• Zmiany rozkładu obciążenia przy użyciu hamulców aerodynamicznych

Rozdział 6 - Stateczność i powierzchnie sterowe

• Stateczność
• Stateczność statyczna i dynamiczna
• Osie stateczności
• Równowaga
• Środek ciężkości (Ś.C.)
• Długo i krótkookresowe oscylacje podczas pochylenia
• Punkt równowagi obojętnej (P.R.O.)
• Zapas stateczności statycznej
• Stateczność pochylenia
• Środek ciężkości i punkt równowagi obojętnej
• Stateczność kierunkowa i wzdłużna
• Odchylenie
• Przechylenie
• Wznios płata i ślizg boczny (stateczność spiralna)
• Inne czynniki mające wpływ na stateczność przechylenia
• Zagadnienia różne
• Środek sterowności (Ś.S.)
• Kąt zaklinowania (płata)
• Dźwignie sterujące
• Uwagi ogólne
• Mechaniczne aspekty funkcjonowania dźwigni sterujących
• Aerodynamiczne aspekty funkcjonowania dźwigni sterujących
• Statecznik poziomy i ster wysokości
• Trymer
• Trymer sprężynowy
• Gradient siły na drążku względem przeciążenia
• Stateczność z drążkiem unieruchomionym i puszczonym
• Usterzenie ogonowe płytowe
• Usterzenie motylkowe
• Statecznik poziomy płytowy
• Lotki
• Odchylenie przeciwne (opór lotki)
• Projektowanie lotek
• Wstrzymywanie przechylenia
• Siły na lotkach i odwrócenie działania lotki
• Ster kierunku
• Klapy
• Klapy dodatnie
• Klapy ujemne (przelotowe) i opór szkodliwy wyważenia
• Kontrola podejścia do lądowania 

Rozdział 7 - Przeciągnięcie i korkociąg

• Rys historyczny
• Przeciągnięcie
• Załamanie przepływu powietrza a przeciągnięcie
• Zachowanie szybowca podczas przeciągnięcia
• Wyprowadzenie z przeciągnięcia
• Oznaki przeciągnięcia
• Lot powolny
• Jeszcze kilka słów o lotkach
• Lot "przeciągnięty"
• Ekstremalne kąty natarcia i przewroty
• Przeciągnięcie, przeciążenie <1 i zerowe
• Przeciągnięcie przy nieudanym starcie za wyciągarką
• Minimalna bezpieczna prędkość i przeciągnięcie przy starcie
• Przeciągnięcie na dużej prędkości
• Odpowiednia reakcja podczas przeciągnięcia
• Opuszczanie i zwichrzenie dodatnie skrzydła
• Korkociąg (autorotacja)
• Wyprowadzenie z korkociągu
• Efekt żyroskopowy
• Zachowanie momentu pędu
• Wprowadzenie w korkociąg
• Spiralny lot nurkowy

Rozdział 8 - Osiągi

• Kąt lotu ślizgowego i doskonałość aerodynamiczna
• W poszukiwaniu minimalnej prędkości opadania (własnego)
• Uwzględnianie noszeń i duszeń
• Wpływ wiatru
• Kiedy liczy się prędkość przelotowa
• Prędkość wznoszenia
• Krążek MacCready`ego
• Wykonanie krążka
• Wykorzystanie krążka
• Dodanie balastu wodnego
• Latanie delfinem i lot z małymi stratami

Rozdział 9 - Wariometry

• Wariometry
• Naczynie wyrównawcze
• Dajnik ciśnienia statycznego
• Wpływ odchylenia na ciśnienie statyczne
• Wznoszenie i zniżanie
• Elektryczne i elektroniczne wariometry
• Kiedy wariometr elektryczny nie działa
• Wariometry mechaniczne
• Wariometr skrzydełkowy
• Wariometr membranowy
• Bezwładność szybowca
• Energia całkowita
• Wariometr energii całkowitej (W.E.C.)
• Sondy
• Dysza Venturiego
• Kompensator wariometru energii całkowitej z membraną (K.W.E.C.)
• Wariometr netto
• Skutki szybkich zmian ciśnienia
• Coś nie działa prawidłowo?

Rozdział 10 - Meteorologia

• Błędy prognostyczne
• Powtórka
• Związek między temperaturą, ciśnieniem a gęstością
• Marnotrawne Słońce
• Temperatura
• Ciepło i jego transfer
• Konwekcja
• Insolacja
• Warstwy atmosfery
• Równowaga atmosfery
• Gradient suchoadiabatyczny
• Krzywa stratyfikacji czyli aktualny gradient temperatury
• Inwersje
• Temperatura wyzwalania i przełamanie inwersji
• Wilgotność
• Kondensacja
• Pochodzenie mas powietrza a ich wilgotność
• Ciepło przemiany fazowej
• Gradient wilgotnoadiabatyczny a chmury
• Temperatura punktu rosy
• Poziom zamarzania
• Prądy termiczne i cyrkulacja
• Komórki cyrkulacyjne
• Ciśnienie, izobary i wiatr
• Przepływ gradientowy
• Efekt Coriolisa a wiatry geostroficzne
• Powstawanie frontów i niżów
• Prąd strumieniowy
• Front ciepły i pogoda frontu ciepłego
• Pogoda w wycinku ciepłym
• Front chłodny i pogoda frontu chłodnego
• Fala
• Uzyskiwanie informacji pogodowych
• Umiejętność prognozowania pogody, czyli czy iść na lotnisko?
• Źródła informacji meteorologicznych
• Airmet
• Internet
• Gazety ogólnokrajowe lub lokalne
• Prognozy okrętowe (ang. Shipping forecasts)
• VOLMET

Załącznik A

• Sumy wektorów

Załącznik B

• Obliczanie środka ciężkości szybowca

Załącznik C

• Balast wodny

Załącznik D

• Wpływ bliskości ziemi

Załącznik E

• Problemy z wariometrem i ich rozwiązania
• Sprawne działanie systemu wariometru: serwisowanie
• Poszukiwanie przecieków i sprawdzanie kompensacji W.E.C.
• Prawdopodobne źródła nieszczelności po stronie sondy
• Prawdopodobne źródła nieszczelności po stronie naczynia wyrównawczego
• Problemy z wnikaniem wody
• Tłumienie energii całkowitej

Załącznik F

• Efekt Coriolisa
• Ruch względny