4.6.1 SAKKAUS

Nostovoiman synnyn yhteydessä todettiin, että virtauksen luonnollinen taempi patopiste olisi siiven yläpuolella, mutta kitkallinen virtaus pyyhkäisee patopisteen jättöreunaan asti. Mikäli kohtaus­kulmaa kasvatetaan riittävästi, niin virtaus ei enää jaksa viedä taempaa patopistettä jättöreunaan saakka vaan se siirtyy jättöreunasta siiven yläpuolelle kohti etureunaa. Patopisteen takana ilma virtaa takareunasta vastavirtaan aiheuttaen voimakkaita pyörteitä ja lisää vastusta sekä vähentää nostovoimaa. Mitä äkillisem­min virtaus irtoaa, sitä terävämpi on C_L(a) kuvaajan huippu.

Rajakerroksen käyttäytyminen suurilla kohtauskulmilla vaikuttaa siihen, miten siivet kantavat. Kun kohtauskulmaa lisätään, niin jossakin kohtaa rajakerroksessa virtausnopeus lähenee nollaa ja siinä vaiheessa, kun virtaus kääntyy vastakkaiseen suuntaan siipi sakkaa paikallisesti. Useimmiten tämä kohta on siiven yläpuolella lähellä jättöreunaa, mutta se voi olla myös lähellä etureunaa. Jos sakkaus eli virtauksen irtoaminen alkaa jättöreunasta ja etenee hallitusti kohtauskulmaan verrannollisena, koneen sakkauskäyttäytyminen on hyvä, mikä on yleisin tilanne pienkoneissa. Mikäli sakkaus alkaa profiilin etureunasta, se on useimmiten äkillinen ja vaikeasti hallittavissa. Tällaisella koneella lennettäessä on oltava hyvin tarkkana, ettei päästä sitä vahingossa sakkaamaan.

 

Kuva. Sakkauksen eteneminen. Ylinnä virtaus on kiinni siivessä. Keskellä on osasakkaus, jossa taempi patopiste on siirtynyt noin 25% takareunasta eteenpäin. Alinna on täysin sakannut siipi, jossa virtaus on irronnut lähes kokonaan siiven yläpinnalta. Jos ohjaaja voi säätää korkeusperäsimellä sakkaustilaa haluamallaan tavalla, koneella on hyvät sakkausominaisuudet. Konekohtaiset erot sakkauskäyttäytymisessä ovat suuria ja siksi on tärkeää oppia ja harjoitella sakkaustilan hallintaa koneella, jolla lentää.

 

Kuvassa esitetään virtauskuvion kehittyminen sakkauksen edetessä. Sakkauksen luonne riippuu siiven ja ennen kaikkea profiilin muodosta. Lentäjän on syytä oppia tuntemaan koneensa käyttäytyminen sakkaustilassa kunnolla, jotta hän kykenee toimimaan yllättävissä tilanteissa oikein. Koneiden sakkausominaisuudet ovat yksilöllisiä. Joissakin koneissa voi lentää osasakkaustilassa täysin hallitusti mutta on koneita, joissa sakkaus saattaa olla hyvin yllättävä. Koneen käyttäytyminen sakkauksessa riippuu siitä, mistä kohden siipeä sakkaus alkaa, sekä siitä, miten sakkaus etenee. Sakkaus voi alkaa virtauksen irtoamisella siiven etureunasta, jolloin se on yleensä terävä ja vaikeasti hallittavissa. Jos sakkaus alkaa siiven kärjestä, koneen sanotaan olevan kärkisakkaaja. Kärkisakkaus on vaarallista, koska kone kallistuu sakanneen kärjen puolelle ja joutuu helposti syöksykierteeseen. Kuormatessaan konetta, pilotti voi kuitenkin vaikuttaa siihen, miten kone käyttäytyy sakatessa, koska koneen painopiste vaikuttaa voimakkaasti sakkaus­ominaisuuksiin. Jos painopiste on paljon sallittua taempana, kone voi joutua jopa lattakierteeseen.

Koneen suunnittelussa voidaan ottaa huomioon sakkausominaisuudet ja valita sakkaus­ominaisuudet. Leveä siiven kärki eli tasaleveä siipi ei ole herkkä kärkisakkaukselle. Kapeakärkisen siiven kärki­sakkausherkkyyttä voidaan vähentää pienentämällä kärjen kohtauskulmaa kiertämällä kärkeä alas muutaman asteen. Samaan tulokseen voi päästä valitsemalla sopiva kärkiprofiili. Mitä leveämpi kärkiprofiili on, sitä pienempi on vaara joutua kärkisakkaukseen. Mainittakoon, että aikaisemmin monet lentokoneet olivat kärkisakkaajia, joten ohjaajilta vaadittiin jatkuvaa valppautta, sillä koneet joutuivat sangen helposti virheliikkeisiin. Tämä oli omiaan nostamaan myös ohjaajan itsetuntoa silloin, kun hän oli kyllin taitava siirtymään vaikeampaan koneeseen. Nykyisten määräysten mukaan rakennetut koneet ovat helposti käsiteltäviä sakkauksessa. Sakkaustilaan joutumisen kynnyksellä korkeusohjain toimii laiskasti eli tarvitaan isoja liikkeitä, jotta jotain tapahtuisi. Virtauksen irtoaminen tuntuu ohjaimissa tärinänä, sakkauksen varoitusvalo palaa ja summeri soi, joten ohjaajan ainakin pitäisi tietää, milloin kone sakkaa. Jos sakkaus alkaa kärjestä, kone kaatuu sakanneen kärjen puolelle.

Kuva. Sakkauksen eteneminen erilaisilla siipimuodoilla. Siiven muoto vaikuttaa sakkauksen alkamiskohtaan. Muodon lisäksi profiilin ominaisuuksilla ja siiven kierrolla vaikutetaan sakkauskäyttäytymiseen. Sakkaus alkaa siitä kohdasta siipeä, jossa paikallinen kohtauskulma saavuttaa sakkausta vastaavan kohtauskulman. Jos sakkaus alkaa tyvestä, niin vaara joutua hallitsemattomaan lentotilaan on hyvin pieni. Siiven kärjestä alkava sakkaus vaatii erityistä valppautta ja oikeaa ohjaustekniikkaa, jottei lento jäisi viimeiseksi. Kuvissa on myös siipien elliptisyyskerroin e.

 

 

Google: Sakkaus+siipi, wing+stall