4.1.5 Lentoonlähtömatka

Lentoonlähtömatka muodostuu kolmesta osasta: maakiito, ylösveto eli rotaatio ja nousu 50 jalan korkeuteen.

Kuormaus ja painopiste

Lentokoneen kuormauksessa on noudatettava koneelle sallittuja arvoja niin henkilöluvun, polttoaine­määrän kuin lastin kanssa. Esimerkiksi Utility-luokan koneen kokonaispainolle ja painopistealueelle saattaa olla rajoituksia, jotka liittyvät siihen lennetäänkö matkalentoa vai taitolentoa (utility viittaa juuri taitolentoon). Etenkin painopisteen kanssa on oltava tarkkana, koska se vaikuttaa merkittävästi koneen stabiliteettiin. 

Huomaa, että painopisteen sijainti on laskettava ennen lentoonlähtöä todellisen kuormaustilanteen mukaisesti. Lennon aikana kuluu polttoainetta ja sen vuoksi on myös tarkistettava, että lennon lopussa painopiste on edelleen sallituissa rajoissa.

Liian edessä oleva painopiste tekee koneesta hyvin vakaan, mutta pidentää lentoonlähtö- ja laskumatkaa, koska korkeusperäsimen vetovara ei välttämättä riitä kumoamaan nokkapainoa. Kannuspyöräkone voi mennä laskussa nokilleen ja nokkapyöräkoneen nokkapyörä voi ylikuormittua laskussa.

Liian takana oleva painopiste on erittäin vaarallinen, koska se tekee koneesta epävakaan eli kone alkaa koukkia ja on vaikea lentää. 

Ylikuorma puolestaan nostaa sakkausnopeutta, pidentää lentoonlähtö- ja laskumatkaa sekä rasittaa konetta enemmän, kuin mihin se on suunniteltu. (Usein todettu tilanne, kun on tutkittu tapahtunutta lento-onnettomuutta). Jos ylikuorman lisäksi painopiste ei ole oikealla alueella, on onnettomuuden riski korkealla.

Lentokoneen käsikirjassa on tarkat ohjeet koneen kuormauksesta ja painopistelaskelmista. Seuraavassa kuvassa on esimerkki Cessna 172 kuormausrajoista.

Kuva. Cessna 172 kuormausrajat. Huomaa erityisesti, että taitolennon raja-arvot ovat huomattavasti ahtaammat kuin normaali lennon. Jos esimerkiksi syöksykierre tehdään utility-luokkaa takapainoisemmalla painopisteasemalla, kierre saattaakin kehittyä lattakierteeksi, jonka oikaisu on erittäin haastava.

4.1.6 Toimintamatka ja toiminta-aika

Toimintamatka ja -aika riippuvat kumpikin polttoaineen määrästä ja polttoaineen kulutuksesta sekä toimintamatka lisäksi lentonopeudesta. Koska polttoaineen riittävyys on ensiarvoisen tärkeä tekijä, on syytä perehtyä tarkoin koneensa kulutukseen. On pidettävä mielessä, että lukuisat tekijät vaikuttavat kulutukseen. Jotta tarkoin voitaisiin arvioida kokonaiskulutus, on eriteltävä myös nousuun ja lentoonlähtöön kuluva polttoaine. Yleisesti todettakoon muutamia kulutusta lisääviä tekijöitä:

• tehon lisäys lisää myös kulutusta
• seoksen lämmitys (imuilman lämmitys)
• seoksen rikastaminen
• kylmä ilma (bensiinin tiheys kasvaa) toisaalta moottorin teho paranee
• ruiskutusmoottorin polttoainesuuttimen ilmanottoaukko on tukkeutunut, jolloin moottori käy rikkaalla
• vedenpoistohana on jäänyt vuotamaan ja polttoainetta valuu hukkaan
• vakiopyörimisnopeudella korkeutta vähennettäessä

Moottoritehon ja kulutuksen riippuvuus esitetään koneen käsikirjassa, josta esimerkki kuvassa 54.  Seuraavan laskentakaavan avulla voi laskea koneen toiminta-ajan sekä toimintamatkan.

Toiminta-aika = polttoainemäärä lähdettäessä / polttoaineen kulutusnopeus

                                Toimintamatka = lentonopeus x toiminta-aika

Näitä yksinkertaisia laskentasääntöjä noudatettaessa on pidettävä mielessä, etteivät muuttujat ole vakioita ja siksi niitä on käytettävä riittävällä varovaisuudella. Usein ei voida etukäteen lähtiessä arvioida kaikkia kulutukseen vaikuttavia tekijöitä, joten on turvauduttava polttoaineen määrämittariin sekä lennettyyn matkaan. Merkitään muistiin polttoainemäärä lähdössä ja tietyn lentoajan jälkeen katsotaan, paljonko polttoainetta on kulunut ja kartan avulla mitataan lennetty matka. Mikäli loppumatka suoritetaan samalla tehoasetuksella. saadaan toimintamatka seuraavasta yhtälöstä:

Lennettävissä oleva matka = lennetty matka / käytetty polttoaine x jäljellä oleva polttoaine

Esimerkiksi: lennetään ensin 200 km, jolloin on kulunut 10 litraa ja jäljellä on 30 litraa, jolloin jäljellä oleva toimintamatka on 200 km / 10 x 30 = 600 km.

Toimintamatkaa laskettaessa on varauduttava yllätyksiin ja seurattava polttoaineen kulutusta ja matkan etenemistä. On huomattava lisäksi, että jotkin polttoainemittarit eivät näytä väliasentoja aivan oikein, joten on syytä tarkkailla mittarin näyttämiä ja suorittaa vertailuja todellisen kulutuksen välillä. Normaali käytäntö on varata noin 45 minuuttia ylimääräistä lentoaikaa mahdollisten yllätysten varalta. 

4.1.7 Kuormaus ja painopiste

Lentokoneen kuormauksessa on noudatettava koneelle sallittuja arvoja niin henkilöluvun, polttoaine­määrän kuin lastin kanssa. Esimerkiksi Utility-luokan koneen kokonaispainolle ja painopistealueelle saattaa olla rajoituksia, jotka liittyvät siihen lennetäänkö matkalentoa vai taitolentoa (utility viittaa juuri taitolentoon). Etenkin painopisteen kanssa on oltava tarkkana, koska se vaikuttaa merkittävästi koneen stabiliteettiin. 

Huomaa, että painopisteen sijainti on laskettava ennen lentoonlähtöä todellisen kuormaustilanteen mukaisesti. Lennon aikana kuluu polttoainetta ja sen vuoksi on myös tarkistettava, että lennon lopussa painopiste on edelleen sallituissa rajoissa.

Liian edessä oleva painopiste tekee koneesta hyvin vakaan, mutta pidentää lentoonlähtö- ja laskumatkaa, koska korkeusperäsimen vetovara ei välttämättä riitä kumoamaan nokkapainoa. Kannuspyöräkone voi mennä laskussa nokilleen ja nokkapyöräkoneen nokkapyörä voi ylikuormittua laskussa.

Liian takana oleva painopiste on erittäin vaarallinen, koska se tekee koneesta epävakaan eli kone alkaa koukkia ja on vaikea lentää. 

Ylikuorma puolestaan nostaa sakkausnopeutta, pidentää lentoonlähtö- ja laskumatkaa sekä rasittaa konetta enemmän, kuin mihin se on suunniteltu. (Usein todettu tilanne, kun on tutkittu tapahtunutta lento-onnettomuutta). Jos ylikuorman lisäksi painopiste ei ole oikealla alueella, on onnettomuuden riski korkealla.

Lentokoneen käsikirjassa on tarkat ohjeet koneen kuormauksesta ja painopistelaskelmista. Seuraavassa kuvassa on esimerkki Cessna 172 kuormausrajoista.

Kuva. Cessna 172 kuormausrajat. Huomaa erityisesti, että taitolennon raja-arvot ovat huomattavasti ahtaammat kuin normaali lennon. Jos esimerkiksi syöksykierre tehdään utility-luokkaa takapainoisemmalla painopisteasemalla, kierre saattaakin kehittyä lattakierteeksi, jonka oikaisu on erittäin haastava.

4.2 Lentoonlähtömatka

Maakiidon aikana lentokoneen nopeus kasvaa nollasta riittävän suureksi ylösvetoa varten. Sitä parempi mitä lyhyemmällä matkalla kone saavuttaa riittävän ylösvetonopeuden, jona pidetään 1,25 Vs. On selvää, että kone, jolla on pienempi sakkausnopeus, saavuttaa aikaisemmin tarvittavan irtoamisnopeuden verrattuna toiseen samanpainoiseen ja -tehoiseen koneeseen. Maakiidon aikana on mahdollista arvioida riittääkö kiitorata lentoonlähtöön vai pitääkö se keskeyttää riittävän ajoissa.

Maakiidon pituuteen vaikuttavat seuraavat tekijät:

• Ilman tiheyden kasvu lyhentää maakiitoa.
• Kiitoradan kaltevuus joko lyhentää tai pidentää matkaa riippuen siitä startataanko ylä- vai alamäkeen.
• Työntövoima T on tärkein vaikuttava tekijä.
• Kokonaisvastus D, joka muodostuu pyörien kitkasta maata vasten sekä koneen aerodynaamisesta vastuksesta
• Koneen lentomassa hidastaa kiihtyvyyttä sekä kasvattaa indusoitua ja kitkavastusta.
• Koneen sakkausnopeus määrittelee, milloin kone on valmis irtoamaan.
• Vastatuulikomponentti lyhentää maakiitoa mutta toisaalta tuulen puuskaisuus vaatii riittävästi reserviä.
• Koneen ohjekirjassa on ohjeet laskusiivekkeiden käytöstä lyhintä lentoonlähtömatkaa varten

Edelliset seikat vaikuttavat ensinnäkin koneen kiihtyvyyteen. Kiihtyvyys on työntövoiman ylijäämä T – D jaettuna massalla. a = (T - D)/m 

Sakkausnopeuden ja kiihtyvyyden vaikutus maakiitoon:

Vertailemalla kahta eri konetta, joista toisen sakkausnopeus on V₁ ja toisen V₂ ja vastaavat kiihtyvyydet a_l ja a₂, saadaan likimääräiseksi lentoonlähtömatkojen S₂/S₁ suhteeksi

Koska sakkausnopeus esiintyy toisessa potenssissa, voidaan todeta sen ensiarvoisen tärkeä merkitys. Tästä voidaan vetää johtopäätös:

KONE, JOKA PYSTYY LENTÄMÄÄN HITAASTI, NOUSEE LYHYELTÄ MATKALTA.

Koneen massan vaikutus lentoonlähtömatkaan on niin ikään toiseen potenssiin verrannollinen, koska massan lisäys kasvattaa sakkausnopeutta ja vähentää kiihtyvyyttä. Tässä on yksi syy välttää koneen ylikuormausta, koska yksi prosentti lisää painoa lisää kaksi prosenttia maakiitoa.

  Yhteenveto:           

KONEEN PAINON LISÄYS KASVATTAA VOIMAKKAASTI LENTOONLÄHTÖMATKAA.

 Tuulen vaikutus lentoonlähtömatkan pituuteen

Tuulen vaikutus voidaan ottaa huomioon lentoonlähtömatkaa arvioitaessa, mutta mikäli on kysymyksessä lyhyt kiitorata, on oltava varovainen, ettei arvioi väärin tuulen vaikutusta. ICAO:n mukaan mitatusta vastatuulikomponentista saadaan käyttää lentoonlähtölaskelmissa hyväksi vain puolet. Myötätuulikomponentti, joka pyrkii jatkamaan lentoonlähtömatkaa, sen sijaan on kerrottava 1,5:llä. Nämä kertoimet on otettu käyttöön tuulen oikullisuuden vuoksi. Maakiitomatka S₂ tuulella saadaan seuraavasti:

Tämä riippuvuus nähdään havainnollisesti seuraavasta kuvasta, jossa on esitetty tuulen nopeuden vaikutus maakiidon pituuteen. Matkan pituutta laskettaessa on käytetty edellisen kaavan likiarvoa:

joka on edellisen kaavan likiarvo, kun vastatuulikomponentti on kohtuullisen pieni.

Esimerkki: Vastatuuli Vw = 10 kt, V₁ = 100 kt, lentoonlähtömatka tyynellä on 250 m, mikä on lentoonlähtömatka tuulella? Ratkaisu: Vw : V₁ = 10:100 = 0,1. Katsotaan kuvaajasta 0,10 kohdalta vastaava lentoonlähtömatkan lyheneminen, jolloin saadaan tulokseksi 20% lyhyempi lentoonlähtömatka eli 200 m. 

Kuva esittää vasta- tai myötätuulen vaikutusta maakiidon pituuteen. Vaaka-asteikolla on tuulen nopeuden suhde ylösvetonopeuteen. Pystyasteikko näyttää montako prosenttia maakiito pitenee tai lyhentyy tuulen vaikutuksesta. Huom! Vastatuulikomponentista käytetään vain puolet ja myötätuulikomponentti on kerrottava 1,5:llä.

Esimerkki maakiidon pituuden arvioinnista. Vastatuuli vaihtelee välillä 5 – 9 m/s ja on keskimäärin 7 m/s ja normaali ylösvetonopeus on 30 m/s. Paljonko lentoonlähtömatka lyhenee tuulen vaikutuksesta?

Ensiksi on pohdittava, mitä nopeutta tulee käyttää laskennassa. Käytetään varovaisuus syistä 5 m/s, jolloin vastatuulen ja ylösveto­nopeuden suhde on 5:30 = 17% Kuvasta saadaan lentoonlähtömatkan lyhenemiseksi noin 28 %. Jos lentoonlähtö pitäisi suorittaa tällä tuulella myötä­tuuleen, niin se olisi syytä jättää tekemättä, ellei kiitorata ole erityisen pitkä. Käytännössä myötätuulistarttia tulisi välttää, mikäli vastatuulistartti suinkin on mahdollinen. Myötätuulilasku menee helposti pitkäksi myötätuulen ja maavaikutuksen vuoksi.

Ilman tiheyden vaikutus maakiidon pituuteen

S₁ = lentoonlähtömatka korkeudella, jossa ilman tiheys on r₁

S₀ = lentoonlähtömatka merenpinnan tasalla, jossa tiheys on r_0, saadaan 

Tämä tuntuu erityisesti lennettäessä kentiltä, jotka ovat korkealla merenpinnasta. Suoritettaessa lentoonlähtöjä tällaisilta kentiltä on syytä tutustua lentoonlähtömatkaan, ettei kävisi huonosti.  Ilman tiheys muuttuu myös korkea- ja matalapaineiden sekä lämpötilan vaikutuksesta, mutta niiden vaikutus on vähäinen verrattuna korkeusvaikutukseen.

Kiitoradan kaltevuuden vaikutus maakiidon pituuteen

Koska kiitorata saattaa olla kalteva, on sen vaikutus huomioitava. Alaspäin viettävä rinne antaa koneelle lisäkiihtyvyyttä, jonka suuruus riippuu kaltevuuden prosentuaalisesta suuruudesta siten, että 1 % vietto antaa 0,01 g kiihtyvyyden lisän, joka voidaan suoraan lisätä a:han, joka on kiihtyvyys tasaisella kentällä. Tällöin saadaan kaava starttimatkojen suhteelle:

jossa p = rinteen kaltevuus prosenteissa, p on positiivinen alamäelle ja negatiivinen ylämäelle.

Esimerkki: Lentokoneen lähtökiihtyvyydeksi on mitattu 0,2 g (= 2 m/s²) tasaisella kiitoradalla. Startti suoritetaan alamäkeen kiitoradalta, jonka kaltevuus on 3%. Montako prosenttia muuttuu nousukiidon pituus?

Tulokseksi saatiin nousukiidon pituudeksi 87 % eli 13 % lyhempi kuin tasaiselta kentältä startattaessa.

Kokonaisvastuksen muuttuminen maakiidon aikana

Maakiidon aikana vastus muuttuu jatkuvasti. Alussa kitkavastus pyörien ja maan välillä on suurin, mutta nopeuden kasvaessa lisääntyy haitallinen ilmanvastus ja nokkaa nostettaessa eli kohtauskulmaa lisättäessä indusoitu vastus kasvaa ollen irrotusvaiheessa suurimmillaan. Seuraavassa kuvassa on esitetty periaatteellisesti kunkin vastuksen osan sekä kokonaisvastuksen muutos lähtökiidon edistyessä. Ylinnä on vielä esitetty käytettävissä oleva työntövoima.

Kuva: Kokonaisvastuksen ja työntövoiman muutosta maakiidon aikana. Startin aikana pyörien kitkavastus on aluksi suurimmillaan mutta pienenee sitä mukaa kuin nostovoima keventää konetta. Aerodynaaminen vastus kasvaa nopeuden ja nostovoiman kasvun lisääntyessä. Moottorin eteenpäin vetävä voima on lähes vakio koko lähtökiidon aikana. Kiihdytykseen on käytettävissä vihreällä rajattu alue T – D.

4.2.1 Lyhin lentoonlähtötapa

Miten lentoonlähtö olisi suoritettava, jotta saavutettaisiin lyhin mahdollinen kiitomatka? Onko syytä käyttää laippoja, ja jos on, niin kuinka paljon? Milloin on paras aloittaa ylösveto ja nokan keventä­minen? Nämä ovat yleisiä kysymyksiä, joihin ei ole tarkoitus yksiselitteisesti vastata, sillä jokaisen tulisi katsoa koneensa käsikirjasta laippa-asetukset ja suositellut nopeudet. On kuitenkin eräs seikka, johon ei käsikirjoista yleensä löydy tarkkaa vastausta eli minkä verran on vedettävä sauvasta missäkin kohtaa lähtökiidon aikana?  Tähän on tarkka vastaus, mutta sitä ennen tarkastellaan edellä olevan kuvan avulla lentoonlähdössä vaikuttavia voimia, jotka muuttuvat maakiidon aikana. Maakiidon pituus voi vaihdella melkoisesti ohjaustekniikasta riippuen. Kyse on siitä, missä vaiheessa kannattaa kevittää konetta korkeusohjaimella ja minkä verran ja missä vaiheessa laippoja tulisi käyttää. Ideaali nostovoimakertoimen arvo maakiidon aikana on esitetty seuraavassa taulukossa. Kaava esittää nostovoimakertoimen arvon, jota tulisi käyttää maakiidon aikana. Taulukossa on esitetty ohjeellisia kitkakertoimien arvoja eri tilanteisiin. Oleellisin sanoma liittyy kiitoradan kitkakertoimeen. Kestopäällysteisellä kiitoradalla kone rullaa kevyesti ja annetaan sen rullata, kunnes nopeus riittää irtoamiseen. Pehmeällä kiitoradalla, jonka vastus on suuri, kannattaa käyttää siiven nostovoimaa hyväksi, jos se vähentää rullausvastusta. Tavoitteena on löytää kokonaisvastuksen minimi, jotta kiihtyvyys olisi mahdollisimman suuri. Tähän liittyy myös oikea aikainen ja tilanteeseen sopiva laskusiivekkeiden käyttö.

Taulukko: CL on nostovoimakerroin,  joka antaa lyhimmän maakiidon erilaisissa kenttäolosuhteissa.

Taulukko: Kone saavuttaa tämän CL :n arvon kevyellä vedolla. Mikäli lentoonlähtö tapahtuisi pehmeältä savikentältä, jonka kitkakerroin on 0,3 tarvittava nostovoimakerroin olisi 2,28, mihin kone ei kykene. Tällöin on avattava laippoja ja käytettävä niitä sekä korkeusperäsintä koneen keventämiseen niin paljon kuin mahdollista. Laskusiivekkeitä käytettäessä on valittava sellainen asetus, joka keventää konetta mutta ei aiheuta suurta vastuksen kasvua. Oikean tekniikan oppii harjoittelemalla ja kokeilemalla erilaisia vaihtoehtoja, jotta tosipaikan tullen osaisi toimia oikein.

Yhteenveto lentoonlähtömatkaan vaikuttavista tekijöistä:

PEHMEÄLTÄ KIITORADALTA LÄHDETTÄESSÄ ON KORKEUSPERÄSIMEN JA LASKU­SIIVEKKEIDEN AVULLA KEVENNETTÄVÄ KONETTA NIIN PALJON KUIN MAHDOLLISTA.

Taulukko: Maakiidon pituuteen lentoon lähdettäessä vaikuttavat tekijät.

Kitkakertoimen vaikutus maakiidon pituuteen vähän tarkemmin

Kitkakertoimen ja kokonaisvastuksen vaikutus käy ilmi seuraavasta kaavasta, jossa esitetään lentoonlähtömatka riippuvaisena työntövoimasta ja kokonaisvastuksesta.

Havaitaan heti, että jos työntövoima, T on yhtä suuri kuin vastus, D niin saavutetaan äärettömän pitkä lähtömatka eli kone ei nouse. Samalla havaitaan, että vastuksen muuttuessa vain hieman, muutoksen vaikutus on sitä suurempi mitä pienempi on työntövoiman ja vastuksen erotus. Tämä on syytä pitää mielessä ennen lentoonlähtöä, jottei asia palautuisi mieleen koneen vaurioita katsellessa.

Esimerkki:

Taulukko: Maakiidon, Sr pituuden riippuvuus työntövoiman ylijäämästä.

4.2.2 Ylösveto ja nousu 50 jalan korkeuteen

Mikäli kiitorata on lyhyt ja on aihetta epäillä sen riittävyyttä, kannattaa tutkia sen pinnanlaatua, jotta voisi arvioida sen aiheuttamaa vastusta. Lisäksi on aihetta etukäteen määritellä kiitoradalta kriittinen piste, jossa on saavutettava riittävä nopeus, jotta lentoonlähtö onnistuisi ja ellei nopeus tässä pisteessä ole riittävä, niin ehditään vielä keskeyttää lentoonlähtö ilman vaaraa mennä pitkäksi.

Ylösvedon ja nousun osuus lentoonlähdössä ei kaipaa maakiitoon nähden kovinkaan paljon selvitystä, koska jokainen oppii melko nopeasti oikean menetelmän ja kaiken lisäksi tässä vaiheessa ei pystytä enää tekemään kovin paljon asiaan vaikuttavaa. Tärkeintä on kuitenkin pitää mielessä, että ylösveto suoritetaan juoheasti ja riittävän ajoissa sekä nousussa valitaan jyrkintä nousua vastaava nopeus, mikäli se on tarpeellista. Muutoin voidaan matalalla lentäen antaa ensin nopeuden kasvaa turvalliseksi ja vasta sitten nostaa nokkaa ja lisätä korkeutta. Moottorihäiriön sattuessa tässä vaiheessa ei ole muuta mahdollisuutta kuin jatkaa suoraan eteenpäin ja pyrkiä suorittamaan pakkolasku hallitusti.

4.3 Laskumatka

Laskumatkan pituus ilmaistaan joko maakiidon pituutena tai matkana, joka kuluu, kun 15 metrin korkeudesta liu'utaan laskuun ja kone pysähtyy. Laskukiidon pituuteen vaikuttavat samat tekijät kuin lentoonlähtömatkaan. Laskumatkan rullausmatka riippuu istumisnopeudesta, johon puolestaan vaikuttaa loppuliu'un nopeus. Jos loppuliuku joudutaan suorittamaan jyrkkänä, on käytettävä täysiä lentojarruja sekä tarvittaessa sivuluisua nopeuden hillitsemiseksi. Sivuluisu on lopetettava viimeistään juuri ennen kuin pyörät koskettavat kiitorataa. Moottoriteho pidetään liu'un aikana yleensä tyhjäkäynnillä. Lyhyen laskumatkan saamiseksi on ensiarvoisen tärkeätä osata suorittaa liuku oikealla nopeudella, sillä alinopeus tietää koneen ohjattavuuden menetystä ja ylinopeus pitkää laskumatkaa. Loivennusvaiheessa on pyrittävä välttämään äkillistä vetoa, jottei kone g-vaikutuksesta sakkaisi pintaan. Koneen ohjekirjassa on esitetty suositeltava lähestymisnopeus sekä laskusiivekkeiden käyttö.

Laskumatka ilma moottoria

Jos moottori pysähtyy ja mahdollinen laskupaikka on kriittisen kaukana, on kyettävä nopeasti arvioimaan onko se koneen liitosuhteella saavutettavissa vai ei. Lähestyminen on suoritettava parasta liitosuhdetta vastaavalla nopeudella kunnes ollaan varmoja, että ollaan laskuetäisyydellä. Laskusiivekkeitä ei tulisi vetää ulos ennen kuin ollaan todella loppuliu'ussa, koska laskusiivekkeet ulkona liitosuhde on pienempi kuin sileällä koneella ja siksi laskusiivekkeet tulee ottaa ulos vasta siinä vaiheessa, kun nopeutta on pienennettävä lyhyen laskumatkan vuoksi. 

Moottorilasku

Laskeuduttaessa esimerkiksi talvella lumiselle kiitoradalle tai kesällä vesikoneella tyyneen veteen, on vaikea arvioida omaa korkeutta. Tällöin on turvallista tehdä moottorilasku. Moottorin veto sovitetaan sellaiseksi, että lentonopeus on 1,25 – 1,3 Vs ja kone vajoaa tasaisesti noin 1 – 2 m/s. Tässä asennossa kone voi istua pintaan turvallisesti milloin hyvänsä. Moottorilasku ei helposti onnistu tosi tilanteessa, ellei sitä ole aiemmin harjoitellut hyvissä olosuhteissa.

4.4 Vakavuus ja ohjattavuus

Lentokoneen on oltava riittävän vakava, jottei ohjaajan tarvitse keskittyä koko ajan sen ohjaamiseen, mutta sen on toteltava kohtuullisilla ohjainvoimilla ohjaajan haluamia liikeratoja. Puuskan tai muun häiriön jälkeen koneen tulisi palata vakaaseen lentoon ilman sanottavia heilahteluja tasapainotilan ympärillä. Tällöin on koneen siis pyrittävä itsestään takaisin alkuperäiselle liikeradalleen, mutta kun tämä liikerata on saavutettu, ei heilahdus saisi jatkua kovin paljon ohi, vaan sen olisi vaimennuttava kohti alkuperäistä asemaa. Vakavuuskäsitteiden selventämiseksi esitetään seuraavassa havainnollisesti sekä staattisen että dynaamisen vakavuuden käsitteet.

Staattisen vakavuuden käsite. Systeemin tasapainotila on vakaa, kun se pyrkii palaamaan takaisin kohti tasapainotilaa. Mitä voimakkaampi pyrkimys on sitä vakaampi systeemi. Kuva osoittaa miten pallo käyttäytyisi eri vakavuustilanteissa. Staattiseen vakauteen liittyy pyrkimys, mutta saavutetaanko vakaa tila, riippuu esimerkiksi kitkasta tai vaimennuksesta. Epämääräisessä tai epävakaassa tilassa ei ole edes pyrkimystä vakaaseen tilaan.

Staattinen vakavuus

Määritelmä: Lentokone on staattisesti vakaa, kun kaikkien koneeseen vaikuttavien ulkoisten voimien ja momenttien summa on nolla ja mikäli kone poikkeutettuna tasapainotilasta pyrkii palaamaan takaisin tasapainotilaan. Järjestelmä on sitä vakaampi mitä voimakkaampi pyrkimys tasapainotilaan on.

Dynaaminen vakavuus

Jotta kone olisi dynaamisesti vakaa, on sen ehdottomasti oltava myös staattisesti vakaa. Staattisessa vakavuudessa puhuttiin siis pyrkimyksestä, mutta dynaamisessa vakavuudessa katsotaan, tuottaako pyrkimys myös tuloksen eli jääkö kone tasapainotilaan. Eli kone ei voi olla dynaamisesti vakaa, ellei se ole staattisesti vakaa. Häiriön jälkeinen paluu tasapainoasemaan saattaa tapahtua joko vähitellen tai vaimennettuna värähtelynä edellyttäen, että kone on staattisesti vakaa eli sillä on pyrkimys kohti tasapainoa. Tätä havainnollistavat seuraavat liikeradat:

Staattisesti vakaan järjestelmän paluu tasapainoon poikkeutuksen jälkeen. Yläkuva: Aperiodinen eli jaksoton paluu voi olla nopea tai hidas. Alakuva: tasapainotilaan päästään vaimenevan värähtelyn jälkeen.

Vaimenevan värähtelyn vaimennus ilmaistaan puoliintumis­aikana, mikä tarkoittaa heilahduksen laajuuden (amplitudin) vähenemistä puoleen alkuperäisestä. Dynaamisessa paluussa kohti tasapainoasemaa on tärkeä merkitys myös yhteen heilahdukseen kuluvalla ajalla. Mikäli heilahdusjakson kestoaika on sekunnin murto-osia, ei ohjaaja ehdi vaikuttamaan vastaliikkeillään heilahteluun. Jos jakson pituus sen sijaan on useita minuutteja, ei ohjaaja välttämättä edes huomaa tällaisen heilahteluliikkeen olemassaoloa. Vaarallisimmillaan on heilahduksen kestoaika silloin, kun se on lähes sama kuin ohjaajan reaktionopeus. Tällöin ohjaaja suorittama vastaliike on valmiiksi myöhässä ja vahvistaa heilahtelua ja vastaliikkeeksi tarkoitettu korjaus vain pahentaa tilannetta. Tätä saattaa esiintyä varsinkin korkeus­ohjauksessa. Jos kone on korkeuden suhteen yliherkkä, on paras keskittää hetkeksi ohjaimet eikä tehdä mitään vaan rauhassa seurata tilanteen kehitystä ja suorittaa ohjainliikkeet keskimääräisen ohjaus­suunnan vaatimalla tavalla. Periaate on tuttu lennettäessä magneettisen kompassin mukaan, jolloin kompassiruusu heiluu keskiarvon molemmin puolin ja on vain maltettava odottaa kompassi­ruusun heilahdusjakson ajan ennen kuin voi sanoa, mikä on todellinen lentosuunta. Joissakin koneissa esiintyy varsinkin lentoonlähtö- ja laskutilanteissa tällaista heilahtelutaipumusta. Jos sivullisena seuraa konetta, joka tekee pomppulaskun, voi välittömästi havaita ohjaajan mahdollisen virhereaktion, sillä pompun vaimennuksessa on helppo tehdä korjaus väärässä paikassa ja tuloksena on vielä pahempi pomppu. Liian takana oleva painopiste aiheuttaa helposti epävakautta.

Suunta- ja kallistusvakavuus

Suuntavakavuuden tärkeimmät tekijät ovat sivuvakaaja ja sivuperäsin. Kallistusvakavuuteen vaikuttaa voimakkaimmin tehollinen V-kulma.

Talojen katoilla olevat tuuliviirit ovat hyviä esimerkkejä erittäin suuntavakaista laitteista. Nehän kääntyvät hyvin nopeasti vallitsevan tuulen suuntaiseksi. Jos viirin poikkeuttaa sivuun, se palaa heti takaisin osoittamaan tuulen suuntaa. Lentokoneen tulisi myös palata mahdollisen häiriön jälkeen lentotilaan, Jossa ilmavirta puhaltaa suoraan edestä. Häiriöinä tulevat kysymykseen sivulta tulevat puuskat, äkillinen sivuperäsimen asennon muutos, siivekkeen käyttö jne. Häiriöille on ominaista se, että ilmavirtaus siirtyy sivuttaiseksi. Suuntavakavan koneen tulee palata takaisin puhtaaseen lentoon. Suuntavakavuudella on merkitystä oikean lentosuunnan säilyttämisen, sekä sivuluisun ja virheliikkeiden oikaisemisen kannalta. On hyvin tavallista, että koneen nokka heilahtelee puuskaisella säällä edes­takaisin lentosuunnan molemmin puolin. Tätä heilahtelua voidaan hieman vaimentaa, mikäli sivuperäsin pidetään täysin paikallaan. Koska heilahtelun jaksoluku on kuitenkin verrattain suuri, ei ohjaaja ehdi kumota heilahtelua vastaliikkeillään. Erikoisen voimakkaana tällainen heilahtelu esiintyy lyhyt­runkoisilla kaksimoottorikoneilla. Edellä kuvatun nopean heilahteluliikkeen lisäksi on olemassa myös erittäin hidas heilahtelu, jonka jakso kestää useita minuutteja. Tämä liike on usein epävakaa ja yhdistyy koneen kallistumisen kanssa spiraaliliikkeeksi, josta tulee enemmän puhetta kallistus­vakavuuden jälkeen. Vakavuusakselit

Lentokone voi heilahdella hyvin moneen eri suuntaan. Koska esitys on helpompaa, mikäli tutkitaan kutakin osatekijää erikseen, on tullut tavaksi jakaa lentokoneen liike eri komponentteihin. Suuntia, joihin liike jaetaan, kutsutaan vakavuusakseleiksi. Kuvassa no. 75 on esitetty koneen vakavuusakselit merkinnöin, jotka ovat yleisesti käytössä kirjallisuudessa. Positiivinen liike tapahtuu akselin positiiviseen suuntaan ja negatiivinen päin vastoin. Kallistus on esimerkiksi positiivinen oikealle. Vakavuusakselien origo on koneen massakeskipisteessä, jonka ympäri kone kääntyy. Akselisuunnat yhtyvät koneen akselisuuntiin liikkuen siis koneen mukana. Ilmavirta kohtaa akseliston suorassa lennossa yleensä melko lähellä x-akselin suuntaa, mutta ei välttämättä yhdy siihen. Virheliikkeissä ilmavirran suunta voi olla hyvinkin paljon sivusta.

Vakavuusakselit

Kuva: Lentokoneen vakavuusakselit. Massakeskipiste on vakavuusakseliston origo, jonka ympäri tapahtuvat koneen kallistus-, suunta- ja pituusakselin suuntaiset kulman muutokset.

4.4.1 Pituusvakavuus

Pituusvakavuudella tarkoitetaan koneen vakavuutta korkeusperäsimen vaikutustasossa eli x, z-tasossa. Koneen käyttäytyminen sen jälkeen, kun puuska on nostanut nokan ylös, osoittaa koneen pituusvakavuuden. Mikäli kone palaa nopeasti tasaiseen lentoon, niin se on vakaa, mutta mikäli se jää koukkimaan pitkäksi ajaksi, se ei ole vakaa. Erikoisesti mittarilento-olosuhteissa on tärkeää, että kone on vakaa, sillä ohjaajan huomio on kiinnittynyt ennen kaikkea oikean reitin ja korkeuden säilyttämiseen eikä häneltä välttämättä liikene tarkkaavaisuutta koneen heikon vakavuuden korjaamiseen, Epävakaista koneista ohjaajat usein sanovat "On kuin istuisi munan päällä". On selvää, että jatkuva liika valppaus rasittaa ja aiheuttaa vaaraa lentoturvallisuudelle. Äärimmäisenä tapauksena on tietysti se, että kone on suorastaan epävakaa, jolloin lentäminen on ehdottomasti vaarallista sekä määräysten vastaista. Huolimaton kuormaus eli taka­painoisuus on yleisin syy epävakauteen. Seuraavassa tarkastelemme lähemmin koneen pituus­vakavuuteen vaikuttavia tekijöitä. Palautetaan ensin mieleen koneen momenttikerroin

CM = M / (q S c ), jossa q = kineettinen paine, S = siiven pinta-ala ja c = siiven keskileveys.

M = koneen massakeskipisteeseen vaikuttavien momenttien summa eli siipi, runko ja peräsin yhdessä.

CM = momenttikerroin y-akselin suhteen

Jos CM tai M on positiivinen, niin nokka nousee ja päinvastoin. Momenttikerroin on 0 silloin, kun kone on tasapainotilassa (lentää suoraan). Lentonopeus tai nostovoimakerroin muuttavat momenttikerrointa. Seuraavassa kuvassa on pystyakselilla momenttikerroin ja vaaka-akselilla nostovoimakerroin.

Momenttikertoimen riippuvuus nostovoimakertoimesta. Mikäli kone lentää nostovoima­kertoimella, jolla CM = 0, se on tasapainossa eikä pyri muuttamaan nostovoimakerrointa, mutta pisteessä a, jossa CM > 0 eli positiivinen, momentti aiheuttaa nokan nousun ja samalla CL :n kasvun, kunnes saavutetaan tasapainotila, jossa CM = 0. Koska kone palaa aina samaan nostovoimakertoimen arvoon, se on stabiili.

Kuva: Koneen vakavuus esitettynä momenttikertoimen CM ja nostovoimakertoimen CL avulla. Esimerkiksi painopisteen paikka vaikuttaa kuvaajien kallistukseen. CM-kuvaajan jyrkkyys osoittaa vakavuusasteen. Voimakkaasti laskeva kuvaaja vastaa erittäin vakaata konetta ja loiva vähemmän vakaata. Jos kuvaaja on nouseva, kone on epävakaa ja suorastaan mahdoton lentää.

4.4.2 Massakeskipisteen vaikutus vakavuuteen

Massakeskipiste (painopiste) on määräävin tekijä, joka vaikuttaa koneen pituusvakavuuteen. Koska ohjaaja valvoo massakeskipisteen säilymistä koneen lentokäsikirjan ilmoittamalta alueella, on hän samalla avainasemassa määrättäessä koneen lennonaikaista vakavuutta. Yleisesti voidaan sanoa, että liian takana oleva massakeskipiste tekee koneen epävakaaksi. Liian edessä oleva massakeskipiste tekee koneen liian vakaaksi, mikä saattaa aiheuttaa sen, ettei korkeusperäsinteho riitä laskun loppuvetoon vaan istumisnopeus on liian suuri, mikä voi ylikuormittaa nokkatelinettä tai aiheuttaa kannuspyöräkoneen nokilleen menon. Seuraavassa kuvassa on esitetty massakeskipisteen vaikutus koneen vakavuuteen. Kuvaajan ja CL-akselin leikkauspiste osoittaa CL :n arvon, jolla tasapainotila saavutetaan. On muistettava, että CL :n arvo ei koskaan voi olla suurempi kuin CLmaks, joten leikkauspisteen on oltava tätä arvoa pienemmällä alueella. Toisaalta ei vakavuus saa olla liian suuri (kuvaaja jyrkkä), joten jäljelle jää varsin rajoitettu alue, missä massakeskipiste saa olla. Kuvan tapauksessa oikea paikka olisi noin 20% - 30% siiven etureunasta.

Havaitaan, että massakeskipisteen siirtyminen taaksepäin aiheuttaa epästabiilisuutta. Koska massakeskipistealueen sallittu vaihteluraja riippuu siiven keskimääräisestä leveydestä c, niin on kiinnitettävä erikoista huomiota kuormaukseen varsinkin lennettäessä kapeasiipisellä koneella. Jos siiven leveys on 1 m ja sallittu vaihtelualue esimerkiksi 30 - 40 % siiven leveydestä eli 10 cm. Purjekoneessa joudutaan joskus käyttäämään lisäpainoa nokassa, jos pilotti on hyvin kevyt. Kuormattaessa pienkonetta on tarkistettava matkustajien todellisest painot ja sijoitukset koneessa, jottei koneesta tule takapainoista. 

Siirtämällä painopistettä eteenpäin lisätään vakavuutta. Sallittu painopisteen vaihteluraja on ilmoitettu koneen käsikirjassa ja sitä on noudatettava. Liian takana oleva painopiste aiheuttaa epävakautta, jolloin koneesta tulee hyvin epävakaa ja vaikeasti lennettävä. Kone on staattisesti vakaa, jos nokan laskiessa nopeus kiihtyy ja nokka nousee. Mikäli näin syntynyt aaltoliike tasoittuu tasaiseksi lennoksi kone on myös dynaamisesti vakaa. Vakavuuden luonne näkyy momenttikertoimen kuvaajan kaltevuudesta siten, että mitä jyrkemmin momenttikerroin pienenee CL :n kasvaessa, sitä vakaampi kone on.

Kuva: Massakeskipisteen vaikutus koneen pituusvakavuuteen.

4.4.3 Korkeusperäsimen vaikutus vakavuuteen

Korkeusperäsinkulma ei muuta vakavuutta, koska CM(CL)-kuvaajan kaltevuuskulma ei muutu, mutta korkeusperäsimellä voidaan muuttaa tasapainotilaa vastaavan nostovoimakertoimen arvoa eli saadaan kone suoraan lentoon viritettynä lentämään nopeammin tai hitaammin. Tämän väittämän paikkansa pitävyydestä on kiistelty usein ohjaajien kesken, mutta sen voi tarkistaa, vaikka paperilennokilla. Jos painopiste on tietyn rajan takapuolella lennokista ei tule vakaata millään korkeusperäsimen asetuksella. Kun ollaan rajan etupuolella, voidaan peräsinkulman avulla määritellä lennon tasapainonopeus.

Kuva: Korkeusperäsinkulman vaikutus vakavuuteen. Korkeusperäsinkulma vaikuttaa tasapainonopeuteen eli määrittää tarvittavan CL:n arvon, jotta pysytään vaakalennossa muttta ei muuta vakavuuskuvaajan kaltevuutta eli vakavuuden määrää.

4.4.4 Sauvavoiman riippuvuus painopisteestä

Aikaisemmin mainittiin painopisteen eli massakeskipisteaseman vaikuttavan vakavuuteen. Tarkasteltaessa massa­keskipisteaseman vaikutusta sauvavoimaan todetaan, että vaikutukset ovat samantapaisia. Mitä vakaampi kone, sitä raskaammat ohjainvoimat. Kun kone käy erittäin epävakaaksi niin esimerkiksi työnnettäessä nokka painuu ja sauva pyrkii eteen päin lisäten nokan painumista entisestään. Tätä voidaan havainnollistaa seuraavalla kuvalla, jossa on esitetty massakeskipisteen aseman vaikutus sauvavoimaan, kun lennetään trimminopeudesta poikkea­valla nopeudella. C = siiven keskileveys. Sallittu toiminta-alue vastaa koneen ohjekirjan mukaista painopisteen vaihtelualuetta. Kuvasta nähdään miten sauvavoima kasvaa, kun massakeskipiste siirtyy eteenpäin. Vastaavasti massakeskipisteen siirtyessä taaksepäin sauvavoima kevenee. Tämä onkin eräs tapa mitata lennon aikana koneen pituusvakavuus. Jos sauvavoimat ovat normaalia huomattavasti keveämpiä, voidaan varmuudella sanoa, että kone on kuormattu takapainoiseksi.

Kuva: Massakeskipisteen aseman vaikutus sauvavoimaan.

4.4.5 Sauvavoima per g

Ohjaintuntoa on totuttu pitämään tärkeänä osana koneen ohjattavuutta. Ilman ohjaintuntoa ohjaus käy epätarkaksi ja vaatii ennen kaikkea jatkuvaa näköhavaintoa ohjausliikkeen vaikutuksesta. Hyvän ohjaintunnon merkkinä on tarvittavan ohjainvoiman lisääntyminen samassa suhteessa kuin vaikutus. Sauvavoima kasvaa nopeuden ja kiihtyvyysmonikerran kasvaessa. Käytetään yleisesti sanontaa "sauvavoima per g" osoittamaan yhden g:n lisäykseen tarvittavaa sauvavoiman lisäystä. Normaali alue on esimerkiksi purjelentokoneella 0.5—3.0 kp/g ja moottorikoneella 1.0—5.0 kp/g. Nämä arvot saattavat vaihdella hyvinkin paljon riippuen muun muassa seuraavista tekijöistä:

Sauvavoimaa lisäävät tekijät:

• Koneen massakeskipisteen siirtyminen eteenpäin
• Koneen kärkivälin ja massan kasvu
• Peräsimen pinta-alan suureneminen
• Peräsimen leveyden lisäys  
• Lentonopeuden kasvu
• Koneen rungon lyheneminen

Sauvavoiman suuruuteen voidaan vaikuttaa korkeusperäsimen trimmiratkaisuilla. Liian kevyttä sauvaa voidaan raskauttaa trimmillä ja päinvastoin.

Koneen koon ja painon kasvu johtavat väistämättä tarvittavan sauvavoiman kasvuun jopa yli ihmisen voimavarojen. Tällöin on pakko tinkiä ohjaintunnosta ja käyttää servolaitteita apuna. Servolaitteisiin on helppoa kytkeä täydellinen automaattiohjaus eli autopilot, joka vapauttaa ohjaajan kokonaan ohjaustyöstä. Tällaisia autopilotteja. on nykyisin mahdollista saada jopa pieniin yksimoottorikoneisiin. Sauvavoimat, joihin ohjaintunto perustuu, on korvattu autopilottia käytettäessä keinotekoisella ohjaintunnolla, joka pyrkii simuloimaan todellisten aerodynaamisten voimien luomaa ohjaintuntoa. Kriittisiä tilanteita varten kuten sakkausta varten on luotu erilaisia varoituksia: summeri hälyttää, kun ollaan lähellä sakkausta, sauvaa ravistetaan tai sauvassa on oma väristin, joka lähes pakottaa pilottia höllentämään vetoa jne. Yliäänikoneissa käytetään autopilottia jo siitäkin syystä, että ne ovat aliäänilennolla epästabiileja ja vaaditaan ohjaustietokone, joka osaa hoitaa epästabiilisuuden aiheuttamat haasteet.

4.5 Lentokoneen trimmaus

Lentäminen on helppoa, kun kone lentää itsestään haluttua lentorataa. Tämä tarkoittaa, ettei kone pyri kallistumaan, kaartamaan, nostamaan tai laskemaan nokkaa ilman erillistä ohjausliikettä. Tämän saavuttamiseksi konetta joudutaan trimmaamaan aina, kun halutaan vakiinnuttaa koneen lento tiettyyn lentotilaan kuten nousuun, vaakalentoon, laskuun tai kaartoon. Jos muutat moottorin tehoa, niin potkurin vääntö pyrkii kallistamaan konetta, jonka voit trimmata siiveketrimmin avulla ja mahdollisesti joudut vielä käyttämään sivuperäsintrimmiä ja mahdollisesti korkeusperäsintrimmiä saavuttaaksesi tasapainotilan. Voit harjoitella trimmien käyttöä yksi kerrallaan siten, että kevennät aluksi sauvaa (rattia) ja säädät yhtä trimmiä kerrallaan, kunnes saavutat vakaan lentotilan, joka voi olla nousua, suoraa lentoa, tai laskua. Jos nokka pyrkii laskemaan, käytä korkeustrimmiä. Jos kone kallistuu, säädä siiveketrimmiä ja jos kone lisäksi kääntyy sivuun, säädä sivuperäsintrimmiä.

Trimmityyppejä

Osa trimmeistä on kiinteitä ja maassa säädettäviä ja osa pilotin säädettävissä lennon aikana. Jos koneessa on autopilotti, trimmit säätyvät ohjelmoidusti servojen välityksellä aina, kun autopilotti on päällä.

Maassa kiinteästi säädettävien trimmilaippojen tarkoituksena on säätää lentokone lentämään normaalia matkalentonopeutta suoraan ilman, että ohjaimiin tarvitsee koskea. Nämä trimmit ovat yleisimmin pieniä ohjaipintojen jättöreunaan niitattuja levyjä, joiden avulla tehdään koneen lentoasennon perussäädöt. Näiden levyjen vaikutuksesta ohjainpinta (siiveke, korkeus- tai sivuperäsin) kääntyy vastakkaiseen suuntaan mihin trimmilappua on käännetty. Tätä säätöä ei yleensä tarvitse uusia ellei koneeseen tehdä rakenteellisia muutoksia.

Lennon aikana säädettävät trimmien avulla säätöä tehdään samasta syystä, jotta koneen painon, painopisteen, lentonopeuden ja muiden lentotehtävien vaihteluiden johdosta syntyvät epäbalanssit saadaan tasapainotettua ja vakautettua kone halutuun lentotilaan. Trimmityypistä riippuen niillä voidaan säätää ohjainvoimat sopiviksi, jotta ohjaintunto olisi sopiva.

Korkeusperäsimeen vaikuttavat trimmit.

Korkeusvakaimen kohtauskulma voi olla muutettavissa. Tällöin vakain on yleensä takareunasta saranoitu ja etureunassa on säätöruuvi, jota ohjaaja voi säätää joko ennen lentoa tai lennon aikana. Tämä säätömahdollisuus on aika harvinainen.

Kuva. Korkeusvakain on saranoitu takaosasta ja etureunan asentoa voidaan ohjata säätöservon tai säätöruuvin avulla. Tämä ratkaisu on monissa rahtikoneissa mutta myös joissakin pienkoneissa.

Lennon aikana korkeusperäsimeen vaikuttavat trimmien tehtävänä on tarpeesta riippuen:
1. tasapainottaa koneen suoraa lentoa siten, ettei nokka nouse tai laske, kun sauvaan ei kosketa.
2. keventää sauvan liikettä, jos sauvavoimat kasvaisivat muuten kohtuuttomiksi (painavat ja suuret koneet)
3. lisätä sauvavoimia, jos ne muuten ovat liian kevyet (kevyet kapeasiipiset koneet).
4. servolaipat, jotka tuottavat ohjainvoimat suuriin ja painaviin koneisiin (matkustajakoneet)

 Koneen lentotilanteen muuttuessa tarvitaan trimmausta: nopeus muuttuu, nousukulma muuttuu, laskusiivekkeitä käytettäessä jne.

 Trimmilaippa (Trim tab)

Kuva. Korkeusperäsimen trimmilaippa keskellä. Se on kiinni korkeusperäsimen takareunassa ja sen asentoa voidaan ohjata ohjaamossa olevan trimmipyörän välityksellä. Säätötangon etupää on lukittu peräsimeen siten, että trimmin ja peräsimen keskinäinen asento riippuu trimmipyörän asetuksesta. Kuvassa trimmi on keskellä eli kone on tasapainossa ilman lisätoimenpiteitä.

Kuva. Kone on nokkapainoinen trimmiä käännetään alas, jolloin se nostaa peräsimen takareunaa ja tasapainottaa koneen siten, että se on tasapainossa ilman sauvavoimaa. Trimmin ja peräsimen välinen kulma säilyy samana vaikka peräsintä käytetään sauvalla ylös/alas.

Kuva. Peräpainoista konetta trimmattaessa trimmi kääntyy ylös painaen peräsimen takareunaa alas ja tasapainottaa koneen.

Servolaippa (Servo tab)

Kuva. Servolaippa keskiasennossa. Trimmilaippa kääntää peräsintä ylös-alas. Ohjainvoimat ovat pienet. Huomaa, että tässä itse peräsintä ei käännetä mekaanisesti vaan ainoastaan servolaippa (trimmi) liikkuu ja liikuttaa peräsintä vastakkaiseen suuntaan. Tätä käytetään hyvin suurilla ohjainpinnoilla keventämään sauvavoimia.

Kuva. Servolaippa on kääntynyt ylös ja peräsin alas, nokka laskee.

Servolaippa on kääntynyt alas ja nostaa peräsimen jättöreunan ylös. Käytetään painavissa koneissa, joissa ohjainvoimia pitää keventää.

 Kevityslaippa (Balance tab)

Kuva. Kevityslaippa keskiasennossa. Kevityslaippa kääntyy vastakkaiseen suuntaan kuin peräsin. Sen tehtävänä on keventää ohjainvoimia.

Kuva. Kevityslaippa ylä-asennossa, jolloin peräsin on alhaalla ja koneen nokka painuu alas.

Kuva. Kevityslaippa on alhaalla, jolloin peräsin on ylhäällä ja koneen nokka nousee.

Jousilaippa (Spring tab)

Kuva. Jousilaippa keskiasennossa. Jousilaippa on muuten samanlainen kuin servolaippa, mutta servon tilalla on jousielementti. Jousilaipan avulla ohjainvoimat kevenevät merkittävästi, koska pilotti käyttää vain trimmiä, joka puolestaan kääntää peräsintä vastakkaiseen suuntaan.

Kuva. Jousilaippa ohjaa peräsimen nokka alas tilaan.

Kuva. Jousilaippa ohjaa peräsimen nokka ylös tilaan.

4.6 Virheliikkeet ja oikaisut

Tässä on lueteltu lentotiloja, jotka ovat tuottaneet paljon onnettomuuksia, kun niistä ei ole onnistuttu selviytymään. Näitä ovat mm. sakkaus, syöksykierre, kierresyöksy eli kierukka. Nämä ovat normaaleja lentämiseen liittyviä ilmiöitä, joita voi oppia tunnistamaan, suorittamaan ja hallitsemaan, mikä tarkoittaa esimerkiksi syöksykierteen oikaisua. Tällaiseen tilanteeseen voi joutua tarkoituksella tai tahattomasti esimerkiksi huonon näkyvyyden, puuskaisen kelin tai ohjausvirheen johdosta. Harjoitellessa on syytä varmistua siitä, että korkeutta on riittävästi ennen liikkeen suoritukseen ryhtymistä, jotta oikaisulle jää riittävästi pelivaraa.

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 

4.6.2 Syöksykierre ja sen oikaisu

”Ensin sauvaa ja sitten jalkaa, siitä se syöksykierre alkaa.” Vedolla kasvatetaan kohtauskulmaa kunnes siipi lähes sakkaa ja painamalla jalka pohjaan käännetään nokkaa siten, että kaarron puoleisen siiven nopeus hidastuu verrattuna ulompaan siipeen. Koska siivet olivat jo lähes sakkaustilassa, kaarron puoleinen siipi sakkaa ja kone kallistuu sakkaavan siiven puolelle ja nokka painuu jyrkästi alas ja kone on syöksykierteessä. 

Vaikka syöksykierre ei enää nykyisillä koneilla muodosta samanlaista vaaraa kuin aikaisemmin, on ohjaajan opittava tunnistamaan sekä sakkaustila että harjaannuttava syöksykierteen oikaisuun niin hyvin, että sen osaa myös silloin, kun siihen on joutunut tahattomasti. 

Syöksykierre eroaa normaalista kierukasta tai kierresyöksystä siinä, että siihen liittyy aina suuri kohtauskulma ja tasaantuva vajoamisnopeus. Kierukassa ja kierresyöksyssä siipi ei ole sakkaustilassa ja nopeus voi kasvaa syöksyn aikana jopa yli sallitun syöksynopeuden mutta kone on ohjattavissa eli ylinopeuden voi estää ohjaimilla mutta riski koneen rikkoutumisesta on olemassa, jos oikaisu on liian raju.

Koneen sakkausominaisuudet ja stabiliteetti hidaslennossa vaikuttavat sakkauksen alkamistapaan ja sen luonteeseen. Kuten on mainittu aikaisemmin, on edullista, että kone sakkaus alkaa siiven tyvestä mieluummin kuin siiven kärjestä, koska silloin syöksykierre ei ala vahingossa, koska sakkauksessa ei tällöin esiinny voimakasta kaatumispyrkimystä, josta syöksykierre helposti alkaisi. Nykyisin voimassa olevien määräysten mukaan rakennetun koneen on oltava hallittavissa myös hidaslennossa sekä sakkauksesta oikaistaessa. Havainnollistettaessa sakkaavan koneen käyttäytymistä, voidaan olettaa koneen kallistuvan ja kaartuvan seuraavan kuvan mukaisesti.

Syöksykierre alkaa kohtauskulman kasvusta ja toisen siiven sakkauksesta. Sakanneen siiven nostovoima putoaa, jolloin kone kaatuu sakanneen siiven puolelle, nokka painuu alas yleensä yli 45° ja samalla kone joutuu autorotaatioon eli alkaa pyöriä voimakkaasti pystyakselin ympäri. Ohjainteho heikkenee useimmiten merkittävästi, mikä vaikeuttaa oikaisua. Jos syöksykierre alkaa uudestaan syöksystä oikaistaessa eli suurella g-voimalla, uusi sakkaus on erittäin äkäinen ja johtaa helposti uuteen, vastakkaissuuntaiseen syöksykierteeseen. Tämä on syytä pitää mielessä, kun oikaisee syöksykierteestä. Sakkaus- ja syöksykierrekäyttäytyminen on konekohtaista ja siksi on opeteltava tyyppikohtaisesti sakkauskäyttäytymisen luonne sekä miten sakkaus tunnistetaan ja syöksykierre oikaistaan.

Syöksykierteessä on tyypillistä, että koneen nokka on noin 45°-70° vaakatason alapuolella ja kone on 10° - 30° kallistuneena pyörimissuuntaan. Koneen nokka saattaa myös heilahdella syöksykulman molemmin puolin. Tätä heilahtelua voi käyttää hyväksi, mikäli oikaisussa tulee vaikeuksia. Ensin kasvatetaan heilahduksen laajuutta esimerkiksi korkeusperäsintä käyttäen ja sitten poistutaan kierteestä, kun nokka on alimmassa asennossaan. Monilla koneilla syöksykierre muuttuu jatkettaessa kierukaksi muutaman kierroksen kuluttua. Ellei tässä vaiheessa suoriteta oikaisua, kone saavuttaa hyvin nopeasti liian suuria nopeuksia ja saattaa jopa vaurioitua. Syöksykierteessä koneen nopeus ei sen sijaan kasva kovin suureksi, sillä sakkaus aiheuttaa suuren vastuksen ja kone jatkaa kierrettä vakionopeudella.

Oikaisu syöksykierteestä

Syöksykierre on koneen sakkaustilasta johtuva autorotaatio, joten kone on saatava pois sakkaustilasta ennen oikaisua.

Ensimmäisenä tehtävänä on sivuluisun keskittäminen antamalla vastajalkaa, kunnes kallistusmittarin kuula on keskellä. Toiseksi työnnetään nokkaa alas kohtauskulman pienentämiseksi ja koneen saamiseksi pois sakkaustilasta. Heti kun sakkaus loppuu, niin pyöriminen hidastuu ja loppuu. Kone jää syöksyyn, josta se on varovaisella vedolla oikaistava, ettei se sakkaisi uudelleen. Vastasiivekkeen käyttö voi johtaa uuteen kierteeseen ja siksi on parempi pitää siivekkeet keskellä oikaisun aikana. Syöksykierteen hallinnan opettelu on välttämätöntä, jotta oppisi tunnistamaan kierteeseen johtavan tilanteen ja tekemään korjaavat liikkeet ennen kuin joutuu kierteeseen ja ennen kaikkea oppisi oikaisemaan syöksykierteen, mikäli siihen on joutunut. 

Syökskierteen oikaisu: VASTAJALKAA - KUULA KESKELLE - TYÖNTÖ, nokka painuu, nopeus kiihtyy ja pyöriminen loppuu - RAUHALLINEN VETO ja OIKAISU.

Liian voimakas oikaisu voi aiheuttaa uuden syöksykierteen, joka alkaa vedon aiheuttamien g-voimien vaikutuksesta paljon rajummin kuin vaakalennosta alkanut ja pyörii usein vastakkaiseen suuntaan kuin ensimmäinen.

Kuva: Kuvassa kone on juuri joutumassa oikealle kiertävään syöksykierteeseen. Nopeus on lähellä suoran lennon sakkaausnopeutta ja oikea jalka on painettu pohjaan ja nokka on kääntymässä oikeaan. Oikean siiven nopeus on pienempi kuin vasemman ja siksi se sakkaa ja siipi menettää nostovoimansa, jolloin kone kallistuu oikealle ja nokka painuu kohti maata ja syöksykierre on valmis.

4.6.3 Oikaisu lattakierteestä

Syöksykierre saattaa kehittyä eräillä konetyypeillä vaaralliseksi lattakierteeksi, jonka oikaiseminen on kokeneellekin ohjaajalle vaikeaa. Lattakierre poikkeaa syöksykierteestä siinä, että kone vajoaa alle 45° kulmassa tai jopa lähes vaakasuorassa asennossa pyörien samalla tavalla kuin syöksykierteessä. Kone sakkaa täydellisesti aina ohjainpintoja myöten, joten ohjaimia saa heilutella aivan vapaasti ilman että tapahtuu mitään. Kuvaavaa lattakierteen oikaisun vaikeudelle ovat ohjeet, joita on annettu useissa lento-oppaissa. Ne neuvovat jättämään koneen, mikäli lattakierre ei parin ensimmäisen kierroksen jälkeen osoita oikenemisen oireita. Suomessa on tutkittu lattakierteestä oikaisua mm. PIK-15 koneella, ja saatu tähän mennessä ne kaikki oikenemaan, joskin kerran on jo ohjaajan vierestä hypätty laskuvarjolla kierteen oiettua varsin matalalla. Lattakierre on koitunut monen koneen ja ohjaajan lopuksi. Siksi onkin sanottava, että oikaisun olisi tapahduttava jo ennen kuin kone on mennyt lattakierteeseen, koska lattakierre on elämän ja kuoleman kysymys.

Koska maassamme on kuitenkin käytössä eräitä koneita, joilla on taipumusta mennä pitkän syöksykierteen jälkeen lattakierteeseen, niin kerrottakoon tässä muutamia asioita, jotka vaikuttavat oikaisuun.

• Painopistettä olisi saatava siirtymään eteen päin esimerkiksi löysäämällä vöitä ja nojaamalla eteenpäin. Ei välttämättä paljon auta.
• Olisi pyrittävä löytämään sellainen ohjainten keskinäinen asento, että nokka alkaisi painua tai edes heilua ylös-alas, jotta pääsisi ensin syöksykierteeseen, jonka oikaisu on mahdollista. Ei ole paljon aikaa etsiä toimivaa ratkaisua.
• Mikäli moottori käy, niin hyrrävoimat pyrkivät joko nostamaan tai laskemaan nokkaa riippuen pyörimisen suunnasta. Tämä on tehokkain tapa vaikuttaa oikaisuun ja on siksi koetettava tarkkailla moottorin peräyttämisen vaikutusta. Mikäli kaasun avaaminen painaa nokkaa alaspäin on siitä apua oikaisussa. Valitettavan usein kuitenkin moottori pysähtyy lattakierteen aikana, johtuen keskipakovoiman vaikutuksesta polttoainejärjestelmään, joten tämäkin keino voi olla kyseenalainen. Elleivät nämä keinot tuota minkäänlaista tulosta, on todella jätettävä kone, jos se on mahdollista ja laskuvarjo on mukana. 
• ÄLÄ MISSÄÄN TAPAUKSESSA TEE LATTAKIERRETTÄ TARKOITUKSELLA, KOSKA SE VOI OLLA VIIMEINEN LIIKKEESI.

4.8.4 Oikaisu kierukasta eli kierresyöksystä

Kierukka eroaa syöksykierteestä syöksyn jyrkkyydessä sekä siinä, että nopeus kasvaa lopulta yli kaikkien sallittujen rajojen, ellei kierukkaa saada oikaistua ajoissa.

Kierukassa kone syöksyy jyrkässä kulmassa ja kiertää spiraalia lentorataa, jolloin koneeseen kohdistuu voimakas keskipakovoima sekä sivuluisu. Nopeus kiihtyy nopeasti jopa yli sallittujen rajojen, ellei kierukkaa oikaista ajoissa. Oikaisun epäonnistuessa kone voi joutua helposti syöksykierteeseen tai jopa rikkoutua. 

1. Kaasu taakse ja siivet hallitusti vaakatasoon pitämällä polkimet ja sauva keskiasennossa. Tässä vaiheessa pyöriminen ja keskipakovoimat loppuvat mutta koneeseen vaikuttaa puhdas g-voima.
2. Aloita oikaisu suoraan lentoon ja löysää vetoa sitä mukaa, kun nopeus hidastuu. Jos et löysää vetoa ajoissa huomaat pian olevasi nokka kohti taivasta tai jopa silmukan laella.

4.6.5 Oikaisu jyrkästä syöksystä

Nopeassa korkeuden pudotuksessa kone saattaa kiihtyä lähelle kriittistä nopeutta, jolloin oikaisu normaaliin lentotilaan on tärkeä, jottei kone vaurioituisi.
1. Kaasuvipu taakse, jottei moottorin veto lisää enää nopeutta.
2. Kevennä siipikuormitusta kevyellä vedolla.
3. Jos kone on kallistunut ja/tai kaarrossa, korjaa se suoraan lentoon ja pidä sivuperäsimellä kuula keskellä. Vasta sen jälkeen, kun kone ei enää ole kallistuneena voit vetää kevyesti sauvasta. Pidä huoli, ettet vedä sauvasta liikaa, kun kone on vielä kallistuneena ja/tai sivuluisussa, koska silloin on vaara joutua syöksykierteeseen tai kierukkaan.
4. Kun siivet ovat vaakatasossa, voit aloittaa oikaisuvedon jopa lähes maksimi sallitulla g-arvolla. Muista kuitenkin, että puuskaisella säällä sallittu g-arvo on alhaisempi kuin tyynen kelin suurin sallittu. Jottet joutuisi oikaisussa g-sakkaustilaan, on seurattava lentonopeutta ja löysättävä vetoa nopeuden hidastuttua riittävästi.