Comenzile aeronavei

Comenzile aeronavei

Toate avioanele au un sistem de comanda creat pentru a-i permite pilotului sa efectueze manevre cu avionul in timpul zborului in jurul celor trei axe. Momentele ( fortele de rotatie ) necesare pentru indeplinirea acestui aspect sunt generate prin schimbarea elementelor curentului de aer din jurul suprafetelor portante, modificindu-le forma sau schimbindu-le pozitia.

Suprafetele de comanda pe care pilotul le poate misca sunt de obicei suprafete mobile in apropierea capetelor suprafetelor portante astfel incat sa aiba o parghie cit mai mare fata de centrul de gravitatie pentru a crea un moment al bratului cit mai mare si o eficacitate mare a comenzilor.

De obicei exista trei tipuri de sisteme de comanda principale si trei tipuri de suprafete de control :

q      Profundorul pentru control longitudinal ascendent-descendent, realizat prin miscarea inainte si inapoi a mansei;

q      Eleroanele pentru controlul inclinarii laterale, realizat prin miscarea mansei in lateral.

q      Directia pentru controlul directional in virajul unghiular realizat de miscarea palonierelor ( doua pedale interconectate ).

In mod ideal, fiecare tip de suprafata de comanda ar trebui sa produca un moment in jurul unei singure axe, dar in practica se produc si momente in jurul altor axe, de exemplu miscarea eleroanelor ca prima comanda la introducera in viraj genereaza si o miscare in lateral inversa al botului avionului.

Suprafetele de control sunt actionate cu ajutorul comenzilor din cabina. Pilotul misca profundorul printr-o miscare inainte si inapoi a mansei, eleroanele  prin miscarea in lateral a mansei, si a directiei stinga-dreapta de catre paloniere.

Devierea suprafetelor de comanda schimba curentul de aer si distributia presiunii deasupra intregii suprafete portante si nu numai deasupra suprafetei de comanda propriu-zise. Efectul este acela de a modifica portanta produsa de combinatia dintre intreaga suprafata portanta si suprafata de comanda. Eficienta miscarii acestor suprafete de comanda se numeste controlabilitatea avionului.

Asa cum am spus mai devreme, un avion care a fost proiectat cu prea multa stabilitate ( facindu-l astfel foarte rezistent la schimbare ) are o controlabilitate scazuta. Stabilitatea se opune controlabilitatii. Proiectantul avionului trebuie sa gaseasca un echilibru rezonabil intre stabilitate si controlabilitate, tinind cont de calitatile dorite in folosirea avionului. De exemplu, un avion de pasageri ar avea nevoie de mai multa stabilitate pe cand un avion de lupta ar beneficia de pe urma unei capacitati mai mari de controlabilitate si manevrare. Intr-un fel, suprafetele de comanda actioneaza ca destabilizatori.

NOTA. Miscarea in exces a suprafetei de comanda este prevenita prin limitatoare si/ sau la comenzile din cabina. Atunci cand avionul este parcat in timpul unui vant puternic sau in timpul noptii, blocajul comenzilor ar trebui sa fie pus pentru a opri miscarea necontrolata a suprafetelor de comanda de catre vant si avarierea acestora. Aceste blocaje ( piedici ) pot lua forma unei tije care blocheaza mansa, tinind-o ferm pe loc sau prin aplicarea unor dispozitive de blocare care se fixeaza in spatiile din jurul suprafetei de comanda. Este vital ca aceste blocaje sa fie indepartate inaintea zborului. De obicei, se ataseaza un steag avind o culoare stridenta ( rosu/orange ) pentru a le face vizibile.

Profundorul

Pilotul controleaza profundorul prin miscarea inainte si inapoi a mansei - miscarea inainte duce profundorul in jos, ceea ce are ca efect impingerea avionului cu botul in jos, si miscarea inapoi a mansei misca profundorul in sus, ceea ce are efectul de a trage in sus botul avionului. Aceste miscari va vor deveni logice si instinctive.

Atunci cand mansa este miscata inainte, profundorul se misca in jos, schimbind forma generala a sectiunii suprafetei portante formata din stabilizatorul orizontal al avionului si profundor astfel incat sa ofere o forta aerodinamica modificata. Aceasta ofera o forta aerodinamica descendenta redusa sau chiar ascendenta, asupra cozii avionului, depinzind de cantitatea cu care profundorul deviaza in jos. Efectul este acela de a crea un moment longitudinal in jurul CG al avionului care muta botul avionului in jos.

Notati ca, desi unghiul de atac a suprafetei portante-purtatoare ( stabilizatorul orizontal ) ramine neschimbat, modificarea pozitiei profundorului la bordul de fuga va modifica forta aerodinamica produsa. De exemplu, atunci cand mansa este trasa inapoi, profundorul se misca in sus si o forta modificata este produsa de suprafata portanta nou creata dintre bordul de atac al stabilizatorului orizontal si bordul de fuga al profundorului, generind ridicarea botului avionului.

Forta momentului cozii depinde de valoarea fortei aplicate si de lungimea bratului dintre ea si CG. Forta generata de combinatia stabilizator orizontal -profundor depinde de valoarea si directia ei, stabilizatorul orizontal contribuind la stabilitatea avionului si profundorul la modificarea pozitiei lui. Cu cat suprafata profundorului este mai mare, cu atat exista o controlabilitate mai buna a avionului.

Pentru a mentine caracteristicile de controlabilitate si de eficacitate a profundorului in toata gama de viteza, pozitia CG trebuie sa fie in limitele prescrise in Manualul de Zbor al avionului.

Daca, de exemplu, CG este prea in fata, avionul va fi prea stabil longitudinal din cauza momentului creat de lungimea mare a bratului pe stabilizatorul orizontal. Chiar daca mansa este trasa complet in spate va exista un profundor ineficient pentru a atinge unghiuri de atac ridicate si viteze reduse care sunt uneori cerute in manevre precum zborul la viteze mici, la decolare si aterizare. De aceea, limita disponibila catre in fata a CG este determinata de capacitatea de control a profundorului. Limita inapoi a CG este determinata de necesitatea de stabilitate longitudinala.

De obicei, situatia cea mai critica unde apare o necesitate de ridicare a botului avionului se afla la aterizare. Un CG inainte face ca avionul sa fie greu de bot si rezistent la schimbarile pantei. Acest lucru poate face ca ridicarea botului avionului in timpul aterizarii sa fie dificila, in special atunci cind profundorul va fi mai putin eficient din cauza curentului de aer redus, la vitezele de aterizare.

Uneori trebuie actionat pentru a evita aceasta situatie. De exemplu, un tip de avion cu locurile de pilotaj in tandem este pilotat solo de pe scaunul din spate astfel ca CG nu este prea in fata - asa cum ar putea fi cazul daca pilotul singur ar sta pe scaunul din fata. De asemenea, pilotii de pe Concorde schimba pozitia CG transferind combustibil din rezervoarele din fata in cele din spate si invers, in functie de stabilitatea si de calitatile de control dorite in fiecare faza de zbor.

Cu motorul oprit si fara vreun efect de suflu al elicei care sa genereze viteze ridicate ale aerului de-a lungul cozii, coada este mai putin capabila sa produca forte aerodinamice. Desigur in fazele finale ale aterizarii, puterea motorului se reduce si proiectantul avionului trebuie sa creeze un profundor care sa produca o forta descendenta suficienta pentru a ridica botul avionului in aceasta situatie.

Pentru a reduce vitezele de aterizare, majoritatea avioanelor sunt prevazute cu flapsuri la bordul de fuga al aripii care pot fi coborate sau scoase. Asa cum veti vedea in Capitolul 9 scoaterea completa a flapsurilor genereaza de obicei un moment longitudinal de picaj pe care pilotul il poate contracara cu profundorul si apoi prin scaderea presiunii pe suprafata de comanda prin reducerea vitezei.

Zborul la orizontala cu o viteza redusa si un unghi de atac ridicat va necesita o bracare in sus destul de mare a profundorului si a tragerii spre inapoi a mansei pentru a mentine botul avionului in sus.

La o viteza ridicata de zbor va fi necesara o bracare mica in jos a profundorului pentru a tine botul avionului in jos si pentru a mentine un unghi de atac scazut, de unde o miscare mica spre inainte a mansei.

Deoarece profundoarele trebuie sa genereze diverse valori ale fortelor in timpul unui zbor la diferite viteze si unghiuri de atac, sunt asigurate dispozitive de micsorare a efortului pe mansa denumite trimere ( compensatoare de efort ). Dispozitivele de trimerare vor fi discutate mai detaliat mai tarziu in acest capitol.

Ampenajul orizontal mobil

Unii proiectanti de avioane aleg sa combine stabilizatorul orizontal al avionului si profundorul intr-o singura suprafata si fac ca intreagul ampenaj orizontal al avionului sa poata fi miscat. Din moment ce ampenajul orizontal al avionului este cunoscuta si ca stabilizator orizontal este posibil sa gasiti referinte la combinatia stabilizator orizontal - profundor sub numele simplu de stabilizator. Cand mansa este miscata inainte-inapoi atunci intreag ansamblu stabilizator-profundor isi modifica pozitia. Miscarea inainte a mansei va cobori botul avionului ( ridicind bordul de atac a stabilizatorului, generind o forta care determina ridicarea cozii ).

Unele avioane au coada in V, neavand ampenaj vertical si in acest caz functiile acestuia sunt rezolvate combinand functiile profundorului si directiei.

Eleroanele

Eleroanele sunt de obicei pozitionate la capetele bordului de fuga al fiecarei aripi. Ele actioneaza in sesuri opuse, unul se ridica in vreme ce celalalt coboara, astfel incat portanta generata de o aripa creste si portanta generata de cealalta aripa scade. Pilotul actioneaza eleroanele prin miscarea in lateral a mansei.

Suprafetele de comanda primare care controleaza inclinarea laterala ( rotirea dupa axa longitudinala ) sunt eleroanele.

La actionarea lor apare un moment de rotatie in jurul axei longitudinale care se exercita asupra avionului. Valoarea momentului de rotire depinde de momentul bratului ( in functie de distanta dintre CG si eleron ) si de valoarea diferitelor forte portante. Notati ca, pentru ca o aripa sa se ridice, eleronul sau va fi deviat in sens descendent. Invers, pentru ca o aripa sa coboare, eleronul sau va fi deviat in sens ascendent.

Eleronul bracat in jos se afla pe aripa care urca.

Eleronul bracat in sus se afla pe aripa care coboara.

Influenta rezistentei la inaintare asupra miscarii laterale contrare a eleronului

Devierea in jos a unui eleron produce o crestere efectiva a curburii profilului acelei aripi si o crestere a unghiul de atac efectiv. Portanta pe acea aripa creste, dar din pacate, la fel se intampla si cu rezistenta la inaintare. Pe masura ce celalalt eleron se ridica, curbura efectiva a acelei aripi scade si unghiul sau de atac este mai mic, de aceea portanta pe acea aripa scade, la fel ca si rezistenta indusa. Fortele de portanta diferite fac ca avionul sa vireze intr-o directie, dar rezistenta la inaintare diferita a eleroanelor face ca acesta sa vireze in cealalta directie - ceea ce nu este nici un efect comfortabil nici unul convenabil. Acesta este cunoscut ca rezistenta la inaintare diferentiata a eleronului la miscarea laterala inversa a eleronului si este in mod deosebit o problema care apare la viteza mica pe care pilotul o va observa ( si evita ) executind un viraj cu viteza mica imediat dupa  decolare.

Miscarea laterala adversa a eleronului poate fi redusa de o proiectare buna care include eleroane diferentiale, eleroane de tip Frise sau solidarizarea comenzilor directiei si eleroanelor. Intr-o mare masura, rezistenta la inaintare a eleronului a fost eliminata la avioanele moderne de antrenament.

Eleroanele diferentiale sunt proiectate sa minimizeze efectul contrar al bracarii eleroanelor crescind rezistenta la inaintare asupra aripii care coboara din interiorul virajului. Acest lucru se obtine prin bracarea eleronului ascendent al aripii care coboara cu un unghi mai mare decat eleronul descendent al aripii care se ridica.

Marirea bracarii eleronului pe aripa care coboara face ca aceasta sa aiba o rezistenta parazita crescuta cu tendita de a vira avionul. Miscarea laterala inversa este redusa, desi nu este eliminata complet. Miscarea laterala nedorita care ramane poate fi inlaturata prin actionarea directiei.

Eleroanele de tip Frise cresc rezistenta la inaintare a aripii descendente din  interiorul virajului. Pe masura ce eleronul se ridica ( pentru a duce aripa in jos ), varful sau intra in curentul de aer de sub aripa generind o rezistenta parazit crescuta asupra aripii descendente. Pe cealalta aripa, care se ridica, varful eleronului care coboara nu intra in curentul de aer, si nu produce o rezistenta suplimentara.

Eleroanele de tip Frise pot fi proiectate si ca sa opereze intr-un mod diferential, pentru a incorpora si beneficiul eleroanelor diferentiale.

Solidarizarea eleroanelor cu directia determina bracarea automata a directiei si miscarea laterala dupa axa verticala a avionului in interiorul virajului, in sens invers miscarii laterale cauzata de eleroane.

Notati interconexiunea dintre miscarea de rotatie si miscarea laterala in jurul axei verticale de-a lungul acestei discutii. Efectul principal al directiei este de a misca lateral botul avionului in jurul axei verticale, si efectul secundar este de a-l inclina in jurul axei longitudinale. Efectul principal al eleroanelor este de a inclina avionul, si efectul secundar este de a misca lateral botul avionului. Folosirea directiei pentru a neutraliza miscarea laterala inversa a botului avionului, bracarea eleroanelor si inclinarea avionului, sunt unele din cele mai importante elemente ale controlului avionului de catre pilot.

Inclinarea este urmata de miscarea laterala a botului avionului

Cand avionul este inclinat prin folosirea eleroanelor, forta portanta devine inclinata. In acest caz are o componenta orizontala care nu este echilibrata de o alta forta si astfel avionul va aluneca in acea directie ( glisare ). Ca rezultat al glisarii, un curent de aer va lovi lateral avionul si suprafetele verticale ale fuselajului ( precum stabilizatorul vertical ) care se afla intotdeauna in spatele CG, facind ca botul avionului sa vireze progresiv in directia inclinarii. In acest mod se produce inclinarea urmata de miscarea laterala a botului avionului.

NOTA- In timp ce eleroanele sunt bracate, ar putea exista o cantitate mica de miscare laterala a botului avionului opusa directiei inclinarii ( de viraj ), dar care odata ce este stabilita inclinarea virajului avind eleroanele in pozitia neutra, avionul va avea o miscare laterala a botului avionului progresiva spre aripa mai coborita. Gradual va intra intr-o coborire in spirala si va pierde inaltime daca pilotul nu va interveni-daca nu aduce aripile la orizontala ( scoate din inclinare ) sau sa traga de mansa pentru sustinerea virajului.

Directia

Directia este partea mobila a ampenajului vertical fixata de stabilizatorul vertical. Comanda ei este facuta din cabina de paloniere atasate de bara de sustinere a acestora.

Impingind palonierul din partea stanga, directia se va misca la stanga. Aceasta schimba sectiunea suprafetei portante a ampenajului vertical ( stabilizator-directie ), si este creata o portanta laterala care deplaseaza coada inspre dreapta mutind botul avionului inspre stanga in jurul axei verticale. Actionind directia spre stanga, avionul vireaza la stanga.

Eficienta directiei creste cu viteza, astfel ca ar putea fi necesare bracari mari la viteze reduse si bracari mici la viteze mari pentru a efectua o miscare laterala a botului avionului. La un avion propulsat de elice, curentul de aer produs de aceasta care actioneaza asupra directiei ii va mari eficienta.

Miscarea laterala a botului avionului este urmata de inclinarea acestuia

Efectul primar al directiei este acela de a misca lateral botul avionul. Acest lucru face ca aripii din exterior sa-i creasca viteza si sa genereze o portanta crescuta. Incepind sa-si miste lateral botul, avionul va continua zborul pe traiectoria initiala pentru o perioada scurta datorita inertiei - orice unghi diedru de pe aripa dinainte facind ca acesta sa fie prezentat curentului de aer la un unghi de atac mai mare, generind astfel mai multa portanta. Dupa ce botul avionului s-a miscat in lateral, urmatorul efect al directiei va fi acela de a genera o inclinare laterala in jurul axei longitudinale.

Efectul curentului de aer al elicei

Orice crestere a curentul de aer care actioneaza asupra directiei, cum ar fi cel creat de elice, o face mai eficienta. Pe masura ce curentul de aer al elicei merge in spirala in jurul fuselajului, loveste o latura a ampenajului vertical la un unghi diferit de al celeilalte. Forma suprafetei portante a ampenajului vertical este de obicei simetrica, cu toate acestea la unele avioane propulsate de elice stabilizatorul vertical poate avea o usoara compensare constructiva sau cu o structura putin asimetrica pentru a echilibra efectul curentului de aer al elicei in timpul zborului.

Daca curentul de aer al elicei care actioneaza asupra stabilizatorului vertical si  directiei se schimba, atunci bracarea directiei trebuie schimbata pentru a o echilibra. Acest aspect este observabil indeosebi la o putere mare a motorului si o viteza a aerului scazuta, asa cum se intampla in timpul decolarii.

De exemplu, elicea la majoritatea avioanelor de antrenament, atunci cand este vazuta din cabina, se roteste in sensul acelor de ceasornic. In acest context, curentul de aer al elicei se deplaseaza in spirala spre inapoi, lovind stabilizatorul vertical pe partea stanga si deplasind coada inspre dreapta. Acest lucru face ca botul avionului sa se deplaseze in lateral la stanga si astfel, atunci cand majorati puterea motorului, trebuie sa actionati palonierul drept bracind directia spre dreapta pentru a echilibra efectul curentului de aer al elicei.

Comanda directiei in timpul decolarilor si aterizarilor cu vant lateral

In operatiunile la sol, orice vant lateral va lovi parte laterala a stabilizatorului vertical si va avea tendinta de a schimba directia avionului cu botul vant. Directia trebuie actionata pentru a opri avionul din miscarea laterala de a duce botul in vant si a-l mentine pe traiectoria axului pistei.

Pe panta de aterizare cea mai folosita metoda este aceea de a mentine avionul cu botul in vant astfel incat sa zboare echilibrat pe o traiectorie corespunzatoare in lungul axului  pistei. Aceasta este metoda de apropierea pentru aterizare cu contraderiva.

Exact inainte de atingerea solului avionul este adus cu ajutorul directiei astfel incat atunci cand rotile ating solul sa fie aliniate in directia pistei si mansa se actioneaza lateral catre vint pentru a putea mentine directia de aterizare si de a anula derapajul.

O alta metoda la efectuarea aterizarilor cu vant lateral este metoda inclinarii avionului in partea vintului. Intr-o abordare tipica de apropiere cu vant lateral, veti tine avionul inclinat in vant astfel incat traiectoria sa fie in lungul axului pistei.

In apropierea solului, veti aduce aripile la orizontala ( scoate din inclinare ) si veti actiona palonierul din partea inversa vintului pentru a mentine avionul cu axul longitudinal pe axul pistei si a anula eventualul derapaj. Daca rotile nu ating solul aproape imediat, vantul va face ca avionul sa se abata inspre marginea pistei. Pentru a evita acest lucru, veti inclina ( folosind eleroanele ) aripa in vant suficient pentru a opri avionul din aceasta deplasare in lateral inainte sa atinga solul. In acest moment avionul aluneca lateral si zboara putin neechilibrat. Atingerea solului se va face pe roata dinspre care bate vantul.

Daca aripa nu este inclinata suficient, avionul se deplaseaza lateral odata cu vantul - daca aripa este inclinata prea mult, aluneca in lateral catre vant. Este nevoie de cateva "jonglerii" in special deoarece este posibil ca vantul sa fie in rafala si isi va schimba forta si directia pe masura ce avionul se apropie de pamant. O demonstratie a instructorului dumneavoastra de zbor va face ca acest aspect sa para usor.

Cel mai puternic vant lateral pe care avionul il poate suporta este limitat de eficienta directiei, si vantul lateral maxim este specificat in Manualul de Zbor al fiecarui avion.

NOTA- Discutati cu instructorul dumneavostra de zbor in legatura cu tehnica de aterizare corecta cu vant lateral pentru a lamuri toate aspectele si a ateriza in siguranta.

Efortul pe comanda directiei

Desi directia trebuie sa genereze un efect suficient de puternic pentru a satisface cerintele de zbor in conditiile enuntate mai sus ( la decolare sau aterizare cu vint lateral ), presiunea aplicata pe suprafata ei trebuie totusi sa se incadreze intre anumite limite. Bracarea in pozitie maxima de catre pilot nu ar trebui sa genereze probleme de structura. Viteza maxima permisa pentru o bracare in pozitia maxima a comenzilor se numeste viteza de manevrare (V_A).

Eficacitatea comenzilor

Marimea si forma suprafetei de comanda si momentul sau fata de centrul de gravitatie sunt de mare importanta in eficienta sa. Din moment ce marimea si forma sunt fixate de proiectant si CG se misca doar pe distante mici, acestea pot fi considerate constante. Variabilele in eficacitatea comenzilor sunt viteza avionului si unghiul de bracare al suprafetei de comanda.

Daca un eleron este bracat in jos, unghiul de atac si curbura aripii respective cresc, crescind totodata si C_portanta si implicit portanta produsa. Cu cat bracarea suprafetei de comanda este mai mare, cu atat este mai mare valoarea modificarii portantei de pe suprafata portanta ( atat timp cat unghiul de atac critic nu este depasit ). Schimbarea produsa in momentul de rotatie ( inclinare ) este valoarea modificarii portantei X momentul bratului fata de CG.

Celalalt eleron este bracat in sus, reducind unghiul de atac si curbura pe acea aripa, reducind astfel portanta produsa si reducind momentul de rotatie ( inclinare ).

Asa cum am vazut in capitolele despre portanta si rezistenta la inaintare, fortele aerodinamice variaza cu presiunea dinamica ( 1/2 ρ VČ ). Daca viteza avionului este dublata, efectul acestuia este VČ. Astfel, dublarea vitezei avionului creste de patru ori efectul aceleiasi bracari a suprafetei de comanda.

Daca viteza avionului este redusa la jumatate, aceeasi bracare a suprafetei de comanda este la doar un sfert din eficienta sa. De aceea, la o viteza redusa, obtinerea unei noi atitudini a avionului necesita o bracare a suprafetei de comanda mult mai mare ( cunoscuta de obicei ca fiind "comenzi moi" sau comenzi mai putin eficiente ). Invers, la viteze mai mari, comenzile sunt mai eficiente.

Curentul de aer al elicei creste eficienta directiei si a stabilizatorului orizontal

La viteze scazute, dar cu o putere mare a motorului selectata, curentul elicei poate avea o viteza mare pe sectiunea cozii avionului, facind ca profundorul si directia sa fie mai eficiente decat la aceeasi viteza fara putere ( motor oprit sau redus ). Eleroanele nu sunt afectate de curentul elicei astfel ca vor ramane relativ fara efect. Apropiindu-se de unghiuri de incidenta mari, avind motorul in functiune, profundorul si directia au mai multa eficienta decat eleroanele, datorita curentului de aer produs de elice. Curentul de aer produs de elice este folosit de catre avioanele cu bechie ( cu roata de coada ) la rulajul pe sol, majorarile de putere ale motorului contribuind la marirea eficacitatii directiei la viraje.

Efortul pe comenzi resimtit de pilot

Atunci cand o suprafata de comanda este bracata, ( de exemplu un profundor coborit - prin presarea mansei inainte ), forta aerodinamica produsa prin miscarea suprafetei de comanda insasi se opune bracarii sale ( care in acest caz este descendenta ). Aceasta creaza un moment de reactiune asupra suprafetei de comanda in jurul liniei ce uneste punctele de prindere a acesteia de stabilizatorul orizontal care tinde sa intoarca profundorul la pozitia sa initiala aerodinamica, si pilotul trebuie sa depasesca aceasta situatie pentru a mentine pozitia dorita. Pilotul simte acest lucru ca un efort pe mansa.

Efortul pe comanda depinde de valoarea momentului creat la linia punctelor de prindere a suprafetei de comanda si de mijloacele prin care se face legatura dintre comanda din cabina si suprafata de comanda.

La suprafatele de comanda care au punctele de prindere la bordul de atac, in timpul zborului, efortul pe comenzi necesar este foarte ridicat, in special la avioanele grele sau care evolueaza la viteze mari, si pilotul are nevoie de ajutor. Acest ajutor poate fi oferit de compensatorul aerodinamic.

Proiectantul ofera mai multe solutii constructive cum ar fi cea de tipul unei   "balamale inserate", o portiune a suprafetei de comanda de la extremitatea ei prelungita catre in fata, sau o placuta de compensare, pentru a folosi fortele aerodinamice produse de suprafata de comanda ce este bracata si pentru a echilibra partial sau pentru a reduce momentul, de fapt compensatorul aerodinamic al unei suprafete de comanda este proiectat pentru a reduce efortul pe comenzile date de pilot. Totusi, proiectantul trebuie sa fie atent sa nu supra-echilibreze comenzile, altfel pilotul va pierde orice perceptie a efortului pe comenzi.

Placuta fixa de compensare

Unele avioane mai vechi au o placuta de metal flexibil ( duraluminiu care poate fi reglata la sol ) fixa amplasata la bordul de fuga al suprafetei de comanda. Daca se constata ca avionul in zbor, are tendinta de a zbura inclinat, se modifica pozitia acestei placute de la eleron in sensul necesar anularii acestui efect nedorit. Aceasta modificare ar putea fi facuta doar la sol si eficienta sa poate fi stabilita doar prin testarea in timpul zborului.

Placuta mobila de compensare

La ampenajul orizontal al avioanelor obisnuite este destul de des intilnita existenta unei placute de compensare incorporata ca parte a profundorului. Este legata mecanic de profundor printr-o legatura care o face sa se mute in directia opusa.

Daca pilotul misca mansa spre inapoi, profundorul este ridicat si placuta de compensare coboara. Aceasta placuta de compensare a profundorului genereaza acum o mica forta aerodinamica ascendenta care actioneaza pentru a mentine profundorul ridicat, reducind astfel efortul pe mansa pentru pilot.

Placuta compensatoare mobila actioneaza automat pe masura ce profundorul se misca. Aceasta miscare ar trebui verificata la inspectia de dinaintea zborului mutind profundorul intr-o directie si observind ca placuta compensatoare se misca in directia opusa.

O placuta servomotoare este o varianta a placutei compensatoare mobile a comenzilor pilotului ( mansa sau paloniere ), conectata nu de suprafata de comanda principala, ci de placuta compensatoare. Pe masura ce energia necesara pentru o comanda data muta placuta servomotorului in curentul de aer, fortele aerodinamice generate conduc principala suprafata de control in directia opusa, generind manevra dorita.

Trimere

Un avion este trimerat ( echilibrat ), nu urca-coboara, nu se inclina stinga-dreapta sau nu are miscari laterale ale botului ( nu "trage" in niciuna din cele trei directii ), atunci cand mentine o atitudine de zbor constanta fara ca pilotul sa fie nevoit sa exercite vreo presiune continua pe o suprafata de comanda.

Un avion trimerat corespunzator este mult mai placut de pilotat decat un avion netrimerat. Pilotul trebuie sa depuna efort numai pentru a manevra avionul si nu pentru a mentine o atitudine sau o directie de zbor. Functia trimerului este aceea de a reduce momentul la nivelul liniei punctelor de prindere al suprafetei de comanda la aproximativ zero pentru o anume atitudine de zbor, astfel incat avionul sa zboare singur si a va mentine "cu mainile jos".

Aproape toate avioanele au un trimer de profundor; multe avioane usoare monomotoare si toate avioanele cu mai multe motoare au trimer de directie, si cele mai moderne avioane au un trimer de eleron.

Trimerelor pot diferi ca solutii constructive - de la simple benzi de metal care pot fi reglate la sol, sau resorturi care pot genera o forta de compensare pe comenzile din cabina, pentru a modifica pozitia suprafetelor de comanda a trimerelor pe care pilotul le poate manevra din cabina, de obicei printr-o rozeta sau pirghie de reglaj, si care pot fi mecanice sau electrice. Benzile de metal pot fi gasite pe un eleron la unele tipuri de avioane si pot fi modificate dupa un zbor-test pentru a face ca aripile in timpul zborului sa nu genereze o inclinare continua si sa nu necesite ca pilotul sa tina mansa presata in permanenta in partea inversa.

La majoritatea avioanelor usoare, trimerele sunt actionate mecanic de o rozeta de reglaj care actioneaza in sens obisnuit ( rotita catre in fata, avionul coboara botul si invers ). De exemplu, daca pilotul apasa inainte mansa pentru a mentine o atitudine dorita, atunci, va misca spre inainte comanda trimerului de la profundor treptat pana cand avionul isi mentine atitudinea dorita fara sa mai fie nevoie de vreo presiune continua pe mansa.

Daca comanda trimerului este electrica, atunci comutatorul va fi actionat in sensul dorit atit cit este necesar pentru echilibrarea avionului dupa care el revine singur inspre pozitia neutra.

Metoda de trimerare este aceea de a constata pe timpul zborului daca avionul manifesta vreo tendinta de cabraj-picaj, inclinare laterala sau miscare laterala a botului cu aspect continuu, si apoi sa efectuati operatiunile de echilibrare. In timp ce actionati trimerul, presiunea pe comanda din cabina scade treptat pana cand ajunge la zero.

Nu folositi trimerul pentru a schimba atitudinea avionului intucit nu acesta este rolul lui. Schimbati atitudinea cu ajutorul profundorului - si apoi efectuati reglajul cu trimerul de indata ce zborul stabil a fost realizat.

Desi suprafata de comanda poate fi mutata de pilot pentru a manevra avionul, suprafata de comanda a trimerului va ramane in aceeasi pozitie fixa fata de aceasta pana cand pilotul decide sa retrimereze avionul. Exista o conditie la acesta operatiune - unele suprafete de comanda folosite la echilibrarea zborului indeplinesc o functie dubla, atat ca trimer cit si de compensator aerodinamic pe masura ce suprafata de comanda se misca. Pozitia sa medie va fi reglata de pilot si va varia in jurul acestei pozitii in mod automat pentru a servi celeilalte functii ale sale, aceea de a echilibra suprafata de comanda. Acest lucru este tipic pentru o suprafata de compensare.

Avionul isi va mentine pozitia dupa trimerare pana cand puterea motorului se schimba, sau se modifica viteza avionului, sau se muta pozitia centrului de gravitatie. Atunci pilotul ar trebui sa-l retrimereze. Aeronavele care au stabilizatorul orizontal si profundorul dintr-o singura bucata au de obicei trimerul de profundor incorporat astfel incat directionarea muta intreaga suprafata.

Compensarea gravimetrica ( masica )

La viteze ridicate unele suprafete de comanda au tendinta de a "vibra ( flutura ) din aripi" denumit flutter. Aceasta vibratie rezulta din schimbarile in distribuirea presiunii deasupra suprafetei pe masura ce unghiul sau de atac este schimbat.

Compensarea gravimetrica previne fenomenul de flutter.

Daca o parte a structurii incepe sa vibreze ( si suprafetele de comanda sunt de obicei susceptibile la asa ceva ) atunci aceste oscilatii pot atinge repede proportii periculoase. Pentru a evita aceasta tendinta de a oscila, proiectantul trebuie sa schimbe distributia masei suprafetei.

Scopul compensarii gravimetrice nu este sa echilibreze suprafetele de comanda in sensul de a ramane la acelasi nivel, ci a schimba distributia masei pe suprafata de comanda pentru a evita orice vibratii.

Compensatorul gravimetric este plasat inaintea liniei formate de punctele de prindere a suprafetei de comanda pentru a aduce CG al acesteia catre pana la nivelul ei sau chiar putin peste ea catre in fata. La compensatoarele aerodinamice de tipul "balamalei inserate" sau la cele care sunt prevazute cu prelungiri catre in fata la extremitati, aceasta masa poate fi usor incorporata in acea parte in fata liniei de prindere, dar la altele masa trebuie plasata pe un brat care trebuie amplasat inaintea acestei linii de legatura. Distribuirea masei pe suprafetele de control este foarte importanta.

Placuta mobila anti-echilibru

Datorita functiei lor combinate, stabilizatoarele integrale ( stabilizator orizontal si profundor inclus ) au o suprafata mult mai mare decat numai profundoarele separat si astfel produc un efect mai "puternic" la actionarea comenzilor, adica miscarile mici pot produce forte aerodinamice mari. Pentru a nu permite pilotilor efectuarea unor manevre ample in special la viteze mari, un stabilizator include adesea o placuta mobila anti-compensare ( echilibru ).

O astfel de placuta mobila anti-echilibru se misca in aceeasi directie cu bordul de fuga al stabilizatorului integral si genereaza o forta aerodinamica care face sa fie mai greu de mutat de catre pilot.

Miscarea corecta a placutei mobile anti-echilibru poate fi verificata in inspectia de dinaintea zborului miscind bordul de fuga al stabilizatorului integral si observind daca placuta mobila anti-echilibru se misca in aceeasi directie.

Sumarul comenzilor

Comenzile principale sunt profundorul, eleroanele si directia.

Alte comenzi include : maneta de gaz ( acceleratia ), maneta de pas ( pentru elice cu pas variabil ), corectorul altimetric ( pt.reglarea amestecului ), incalzirea carburatorului, flapsuri, si comanda trenului de aterizare ( pentru avioanele cu tren de aterizare retractabil ). Aceste aspecte vor fi discutate mai tarziu in acest volum.

Desi maneta de gaz este o comanda auxiliara, ea influenteaza avionul in timpul zborului suficient de mult pentru ca sa ne ocupam de ea acum. Efectul initial la miscarea inainte a manetei de gaz este acela de a creste puterea si implicit a tractiunii - acesta genereaza un moment de dezechilibru intre tractiune si rezistenta la inaintare dind nastere unui moment de cabraj. Aceasta va creste si efectul suflului elicei, facind ca avionul sa vireze daca nu este contracarat cu directia.

Cu o elice care se roteste in sensul acelor de ceasornic asa cum se vede din cabina, majorarea puterii va ridica botul avionului si-l va misca ( vira ) la stanga ( contracarat prin presarea inainte a mansei si presarea palonierului din dreapta ). Cind puterea se reduce, botul va cobori si se va misca la dreapta ( contracarat prin tragerea de mansa pentru mentinerea atitudinii avionului si se va presa palonierul din stinga ).

Comenzile la sol

CONTROLUL DIRECTIONAL se face prin folosirea : directiei, manevrabilitatea rotii de bot ( care poate fi conectata la paloniere ), turatia motorului si frane. Curentul de aer din jurul directiei ii creste eficienta. In timpul rulajului pe sol nu intoarceti prea brusc, indeosebi cand se ruleaza cu o viteza mai mare - un CG ridicat, un ecartament mic, sau un efect nefavorabil al vantului ( vant tare in partea virajului ) toate se pot combina pentru a va amplifica miscarea de rotire, facind sa coboare varful aripii exterioare pina la lovirea solului. Orice vant va avea tendinta de a invarti avionul cu botul in vant - asa ca aveti grija cand rulati pe pista cu vant lateral si vant din spate.

VITEZA este controlata prin putere ( turaj al motorului ) si de frane, majorarea puterii cu maneta de gaz este folosita de obicei pentru a accelera avionul si atunci cind acesta este  in miscare, puterea poate fi redusa pentru micsorarea vitezei de rulaj. Rezistenta aerului, frictiunea solului si franele rotilor vor incetini avionul. Este o dovada de maiestrie aviatica sa nu folositi puterea motorului impotriva franelor. O frinare dura, in special la un avion cu bechie ( roata in spate ), poate face ca acesta sa coboare botul pina la lovirea solului cu elicea. Franarea unui astfel de avion il poate destabiliza directional - CG ( datorita inertiei ) va incerca sa se mute inaintea rotilor principale pe care sunt aplicate franele. La un avion cu roata de bot ( teren de aterizare triciclu ), franarea nu va face ca avionul sa vireze.

EFECTUL VANTULUI LATERAL. Un vant lateral va avea tendinta de a ridica aripa aflata in vant, in special daca,constructiv are un unghi diedru mare. Aripile pot fi tinute la acelasi nivel cu eleroanele ( mansa in partea vantului ). Va exista si o tendinta a avionului de a intoarce botul inspre vant.

EFECTUL VANTLUI DIN SPATE. Rulajul pe sol cu viteza mare si vant de spate nu se recomanda fiind chiar periculos. De asemenea va scadea stabilitatea directionala vantul actionand mai intii pe suprafetele mari ale cozii si o intoarcere, odata inceputa, poate fi dificil de controlat. La vant din spate puternic, instructorul dumneavoastra de zbor va poate sfatui sa tineti mansa inainte - aceasta coboara profundorul si evita crearea unei forte portante de catre vantul din spate pe coada avionului

.Acum completati Exercitiul 8 - Comenzile avionului.