Flyg orent!

Nu tänker jag så att säga svära i kyrkan. Sedan många år har jag slutat använda sidorodret utom i speciella situationer. Anledningen är att det nog är den enskilda anordning på ett flygplan som har flest dödsfall på sitt konto.

För sådär tjugo år sedan började jag lägga märke till att haveriutredningar ofta talade om att normalt sett snälla flygplan kunde få väldigt elaka stallegenskaper vid stall i sväng och/eller turbulens.

Typscenariot är följande (ett verkligt sådant haveri inträffade för inte så länge sedan):
Flygplanet befinner sig i en ren (vänster-)sväng mot final. Hastighetsmätaren visar god marginal till stall. Plötsligt möter det ett kytt som får det att hastigt doppa vänster vinge. Instinktivt skevar piloten emot för att räta upp planet. Plötsligt har man korsade roder i kombination med låg hastighet och ökad g-kraft. Följden blir att planet klipper, eventuellt går i spin och går i backen.

En klippning klarar man knappast upp på mindre än 1500 fot med ett normalt klubbflygplan.

Alternativet att inte skeva emot skulle rädda hindra att man gick i spin. Men om det är fråga om kraftig turbulens kan man istället gå i backen genom att den doppade vingen får även nosen att doppa. Så då kan det bli haveri genom alltför liten lyftkraft på alltför låg höjd för att göra en upptagning.

Enligt min mening är det bättre att inte trampa sidoroder. Ett flygplan som styrs med enbart höjd- och skevroder kan i praktiken varken klippa eller gå i spin. Man får orena men säkra svängar. Svängradien blir litet större än vid en ren sväng med samma bankning.

Likaledes, när jag startar i sidvind. Då svänger jag upp mot vinden innan jag lämnar markeffekten. Sedan släpper jag sidrodret och svänger endast med skevning. Även om jag då skulle möta svår turbulens på låg höjd (vilket har hänt), så är flygplanet säkert och en eventuell stall får snälla egenskaper.

Enda tillfället jag verkligen använder sidoroder är vid landning i sidvind. Och aldrig innan jag har en stabiliserad inflygning på final. Med mitt nuvarande flygplan ger jag full korrektion upp till ca 15 knop sidvindskomponent. Är det mer, så korrigerar jag partiellt på finalen och ger full kompensation direkt efter upptagningen (allt enligt handboken till Robin 100/210). Där flyger jag alltså orent, men på ett annat sätt. Men man bör se till att ta bränsle ur "uppåtvingen" vid sidvindslandning. (Se http://www.flygfyren.nu/forum/showthread.php?threadID=617&forumID=23#2485)

Även om inte alla håller med mig, så kanske en diskussion om saken kan höja flygsäkerheten även för dem som strävar efter ren flygning.

Hälsningar/Allan

 

Ja... svära i kyrkan som det hette.

I min mening vore det väl bättre om vi kunde lära alla att hantera alla rodren korrekt och i harmoni, även när det blir kyttigt. Efter många, många tusentals vertikala meter i diverse former av spinn kan jag säga att alla piloter KAN lära sig att inte spinna av misstag. Tyvärr har vi i helhet uppenbarligen misslyckats på den fronten. Frågan blir väl därför något filosofisk. Vill vi arbeta bort problemets orsaker eller bara få bort symptomen? Eventuellt krävs kanske ett högre antal timmar för att finslipa det här hos blivande piloter.

Förr i världen ansåg man tydligen att pilotutbildningen var för kort för att lära ut det. Istället för att lära kadetterna att flyga "rent" under första världskriget så lärde man dem att hålla "topproder" i sväng, dvs sidoroder tvärt emot spakens riktning. Detta roderläge är markant spinnresistent.

"Korsade roder är farliga roder" heter det ju, men i det här läget är det lite mer komplicerat än så. För att en spinn skall kunna uppstå krävs tre saker :

1) Luftflödet separerat (stall) på bägge vingar.
2) Rotationsmoment i rolled.
3) Rotationsmoment i girled.

Håller man topproder efter bankvinkeln etablerats, och sedan stallar, så har man uppfyllt 1 & 2 men man motverkar aktivt 3. Detta är precis vad som händer om man svänger utan roder, som Allan förespråkar. Vingen som är på utsidan svängen har högre hastighet och således högre luftmotstånd, vilket inducerar ett girmoment, som om någon drog bakåt på vingen.


Som sagt, jag själv tvingar hellre mina elever att grundligt lära sig undvika och hantera dessa flyglägen än att låta dem rusa igenom utbildningen och hoppas att de klarar sig. Men uppenbarligen finns det många lärare där ute som inte delar min syn på saken, och stall/spinnolyckor på låg höjd är fortfarande en stor dödsorsak hos piloter. Eftersom vi inte lyckats arbeta bort problemet kanske Allan slår huvudet lite på spiken här med ett annat sätt att lösa det.

Om inte annat borde det väl väcka nog uppmärksamhet att kanske inspirera bättre träning på hur rodren skall användas...

 

Jag har upplevt det hela så att man har börjat fel ända vad gäller spinn med "klubbmaskiner"

Man försöker lära eleverna urgång ur spinn i stället att att aldrig hamna dit.

http://www.flygfyren.nu/forum/showthread.php?threadID=416&forumID=1

mvh /TOC

 

Några kommentarer från en relativt oerfaren flygare (26 timmar på väg mot PPL) men med god aerodynamisk och flygmekanisk bakgrund...

Enligt min mening har problemet du tar upp att göra med att användargränssnittet till ett flygplan är "felkonstruerat". Det är byggt någon gång i början av 1900-talet och utformades då enligt vad som var möjligt med den tidens teknik, inte vad som är lätt för männinskan att ta till sig. På detta sätt har man byggt in en del kontra-intuitiva aspekter i rodren. Ett lysande exempel på detta är just sidrodret.

Till att börja med: Man har döpt rodret till ett sidroder. Men, det har ingenting alls att göra med att styra flygplanet i sidled (i alla fall inte om man bortser från markkörning, start och landning där marken ställer till det lite).

Alla piloter vet att ett flygplan styrs i sidled genom att banka det åt något håll. Sedan har man lärt sig något "flummigt" om att flyga rent, vilket många tolkar som att man i sväng skall hålla lite bottenroder, dvs sidroder åt det håll som svängen är. Men, flygplanet är designat för att själv flyga rent så sidrodret behövs inte för att hålla igång svängen. Om vi bortser från andra saker som sidrodret behövs för (hålla emot skevroderbroms och hålla emot propellerströmmen) så är korrekt sidroderansättning i en sväng (alltså inte när man går in i och ur sväng) att inte använda sidrodret alls. Att hålla bottenroder i sväng är faktiskt att flyga orent vilket kan visas genom att titta på kulan när man håller bottenroder.

Nu när jag får omsätta mina teoretiska kunskaper i praktiken när jag lär mig flyga gjorde jag till att börja med som alla andra, dvs använde bottenroder. Men när jag insett detta blev mina svängar mycket bättre och mycket renare.

Man kan till och med ta resonemanget ett steg till. Ett flygplan i en sväng kräver att man håller lite skevroder mot svängen, annars ökar bankningsvinkeln. Om man till exempel svänger åt vänster så behöver man alltså lite höger skevroder (återigen i svängen, inte när vi går in och ur den). Att då hålla bottenroder, dvs vänster sidroder är faktiskt att flyga med korsade roder vilket vi alla blivit varnade för.

Så, nu skall jag sluta mitt raljerande... (Fråga mig inte om höjdrodret för då får ni en likadan harang ) För intresserade läsare kan jag rekommendera boken "Stick and Rudder" av Wolfgang Langewiesche. Jag vet tyvärr inte om den finns på svenska. Boken har ganska många år på nacken, men det allra mesta han tar upp i den gäller fortfarande. Såsom jag påpekat tidigare, så har användargränssnittet till ett flygplan inte förändrats nämnvärt sedan det uppfanns och därför är hans bok fortfarande aktuell.

 

Ett ord:

Ulltåt.

 

Nu är vi ju inne på definitioner. Sidorodret styr flygplanet i sidled, relativt piloten. Höjdrodret styr planet i höjdled, relativt piloten. Vid 90 grader bankvinkel styr ju höjdrodret i sidled relativt horisonten, men så kan man ju inte tänka. Sen är det så att man byter färdriktning på planet genom bankning, men sidorodret är det roder som omedelbart flyttar nosen i sidled när du tittar ut genom fönstret.

Det här är lite sant, men inte helt.

Rent naturligt är skevrodrets sekundära verkan att bromsa yttervingen i en sväng. Om vi med skevrodren lutar planet åt vänster, så skapar höger vinge mer lyftkraft för en stund. Lyftkraft medför motstånd, och alltså dras högervingen bakåt. Detta orsakar ett orent flygtillstånd, och är anledningen till att sidorodret uppfanns. När man väl har nått sin tänkta bankvinkel så alstrar förvisso vingarna lika mycket lyftkraft igen, men nu färdas yttervingen snabbare genom luften än innervingen pga svängen, och därför alstrar högervingen i vårt exempel mer motstånd, fortfarande.

Över åren har man använt många olika tekniker för att göra situationen enklare för stackaren i cockpit. En enkel variant är att låta skevrodren röra sig olika långt uppåt och nedåt, så att innervingen orsakar luftmotstånd samtidigt som yttervingen. En annan variant är s.k Frise-roder. Där är skevrodret upphängt på ett sådant sätt att nederkanten rör sig ned i luftströmmen när skevrodrets bakkant rör sig uppåt (dvs på innervingen), med samma resultat. En markant nackdel med bägge dessa system är att man motverkar problemet genom att öka planets totala luftmotstånd.

Med flygplanet "Ercoupe" försökte man, något elegantare, att koppla skevrodret med sidorodret. Flygplanet har inga roderpedaler, flyger alltid rent, och är i princip säkert från spinn. Nackdelen är ju att man inte alltid VILL flyga rent, t.ex vid landning i sidvind.

VISSA flygplan flyger alltså orent om man håller roder "inåt" i svängen. Kom även ihåg att vid högre bankvinklar så ökar höjdrodrets funktion som sidoroder, och förhållandet mellan skevroder/sidoroder måste justeras. I vissa flygplan kan även moment från eventuella motorer påverka kraftigt i sväng.

 

Tack alla ni som har bidragit här. Det blev precis en sådan diskussion som jag hoppades att få igång. Många kloka och insiktsfulla synpunkter har kommit i dagen.

Den som har utbildning och god trim när det gäller avance, har ju en förmåga att instinktivt vidta rätt årgärder och att flyga med största effektivitet. Själv har jag aldrig kunnat utbilda mig i den riktningen eftersom jag blir åksjuk redan efter ett par tre vikningar.

Så för min del är det helt enkelt en fråga om att få en flygning som har största möjliga säkerhet med utgångspunkt från min egen begränsade förmåga.

Hälsningar/Allan

 

Hade lite svårt att hänga med i resonemanget såhär som flygelev, bad min flyglärare kommentera och fick detta till svars:


Att flyga orent innebär att man inte flyger med minsta möjliga motstånd i luften. Tänk dig en pil som du skall skjuta med en pilbåge. Tack vare formen på pilen så vill den flyga i luften på ett visst sätt därför att den då får minsta möjliga motstånd. Om vi nu skulle lyckas få iväg pilen med samma kraft men vi tvingade den att flyga på tvären. Så är inte pilen i balans och skapar då ett större motstånd i luften. Pilen försöker i luften återgå till ett balanserat läge där den får ett mindre luftmotstånd.

Tittar vi på ett flygplan handlar de ofta om den dynamiska stabiliteten i ett flygplan. Med rodren kan vi tvinga flygplanet ut ur ett stabilt läge. Problemet blir då att luftmotståndet ökar, vi får mindre lyftkraft och planet går långsammare.




Poletten föll ned och jag förstår nu trådens innebörd. För er flygelever som varit rädda för att fråga, nu har även ni fått det förklarat

 

Jag tillhör de där som har mycket svårt för att flyga orent, det sitter liksom i kroppen att ha kulan i mitten någotsånär.

Allans resonmemang är klart intressant om man utgår från att man bara flyger så kallade "invalidcyklar" av typen Pipers och Cessnas plåtkonstruktioner som ändå inte behöver så mycket sidoroder vid ingång i sväng.
Jag tror dock att man får nyansera tänkandet litet beroende på vilken typ man flyger. En Cub blir ju snudd på omöjlig att svänga med om man inte trampar sidoroder.

Sedan får man ju inte glömma att det kan bli vådligt att lära sig flyga orent för de grabbar som utbildar sig för att bli trafikpiloter. Pilvingade flygplan är inte lika förlåtande som allmänflygplan vid oren flygning, det blev ju svenska folket varse i samband med att J 29 infördes i flygvapnet.

Men resonemanget är klart intressant och leder till eftertanke och det var väl det som var meningen?

MVH
Håkan

 

Procedur för sväng i Twin Astir (alias 'plastelefanten'):

Ge en känga sidoroder.

Vänta tills du tror att du väntat på tok för länge.

Vänta lite till.

Skeva.



Edit: Generaliserat proceduren till att gälla sväng åt bägge hållen, eftersom det uppenbarligen var för sent för att hålla isär vänster/höger då jag postade inlägget.

 

Vad gäller grundämnet för tråden är jag inte så säker på att det är en bra lösning.

Svaret på TOCs något implicita fråga är att en spinn kräver att åtminstone delar av den ena vingen befinner sig i det anfallsvinkelområde där en ökande anfallsvinkel ger minskande lyftkraft, d v s ovanför den kritiska anfallsvinkeln eller stallen.

Scenario: Stadig sväng för en elev som lärt sig att aldrig använda roder i sväng. Flygplanet kanar inåt. Detta ger ett upprätande rollmoment som kräver lite skev in i svängen. Detta bromsar yttervingen, varvid flygplanet kanar ytterligare något. Förr eller senare hittas ett jämviktsläge. So far, so good.

Vår ovana elev låter sedan hastigheten sjunka under svängen. Hastigheten sjunker, sjunker, sjunker... anfallsvinkeln ökar. Effekten av skevroderbromsen ökar stadigt, slipvinkeln inåt ökar, mer skev krävs för att hålla flygplanet i sväng. Anfallsvinkeln ökar stadigt, och mest ökar den på det yttre skevrodret... som stallar. Flygplanet klipper utåt.

Anfallsvinkeln på yttervingen ökar dramatiskt, upp till och förbi den kritiska anfallsvinkeln. Lyftkraften minskar men luftmotståndet ökar. Betavinkeln ökar och rollhastigheten ökar. Hinner vår ovana elev fånga situationen?

Skall villigt erkänna att spindynamik inte är mitt starkaste område. Att det sedan är ett område där flygplanens beteende divergerar kraftigt gör det inte lättare. Dock, öppen diskussion och högt i tak tycks vi vara bra på här! :tup

Personligen tror jag mer på

0.5) Undvik ofrivillig vikning och spin genom grundlig förståelse för principen 'spak framåt kor blir större, spak bakåt, kor blir mindre, spak mer bakåt, kor blir större fort'. Sitter man och flyger sakta i en trimmad maskin och halar bakåt för knug och fosterland bör det kännas i ryggmärgen att det är farligt territorium.

1) Avlasta, motverka rolltendenser med roder

2) Räta upp

3) Urgång, om inte (1) och (2) var framgångsrikt.

4) Infoga sånt där motorhanteringshallåj på lämpligt ställe i proceduren. "Skicka svarta reglage framåt tills bullret ökar", ungefär.

F ö tycker jag det borde lagstadgas att bolluschlingen skall röra sig åt samma håll som ulltåten och inte tvärtom.

 

Normalt sett strävar flygplan mot att rollvinkelhastigheten skall gå mot noll om de är neutralt trimmade i rollplanet och man inte ger skevroder. Om flygplanet rollar så får den nedåtgående vingen högre anfallsvinkel. Detta gör att den genererar mer lyftkraft än den motsatta vingen och på så sätt skapas ett rollmoment som motverkar rotationen.

Med skevroderutslag så förändrar vi bara jämviktsläget så att neutralt rollmoment uppnås vid en viss rollhastighet istället för vid rollhastighet noll.

Dock gäller ökande lyftkraft med ökande anfallsvinkel bara upp till den gräns där avlösningen ökar så snabbt att lyftkraften istället avtar med ökande anfallsvinkel.

När en del av den nedåtgående vingen kommit över den anfallsvinkeln minskar istället lyftkraften på den delen av vingen med ökande anfallsvinkel. Om en tillräckligt stor del av vingen är över den gränsen så kommer inte den ökande anfallsvinkeln att generera ett motverkande rollmoment, utan tvärtom att generera ett rollmoment som förstärker rollrörelsen. Detta i sin tur minskar ytterligare lyftkraften på den nedåtgående vingen och förstärker rollrörelsen... och så vidare. Autorotation har uppstått och flygplanet befinner sig i ingång till spin eller kvickroll.

Om bägge vingarna är stallade befinner de sig båda i den region där deras lyftkraft kommer att avta med ökande anfallsvinkel, d v s om de börjar gå neråt. Rollrörelser kommer alltå att skapa självförstärkande rollmoment.

Kort sagt, den uppåtgående vingen kan vara på endera sidan om den kritiska anfallsvinkeln. Typiskt är väl att det börjar med att bara ena vingen är stallad. När rotationen väl tar fart kommer gyroskopiska krafter att sträva mot att förvandla rörelsen till en flatspinn varvid anfallsvinkeln ökar och bägge vingarna blir överstegrade. Aerodynamiska krafter strävar sedan efter att hålla nosen nere. Till sist uppnås en jämvikt i den fullt utvecklade spinrörelsen... under förutsättning att spinmoden är dynamiskt stabil. Om den inte är det blir det en intressant åktur, t ex med nosen pendlande upp och ned.

 

Man får väl inte glömma bort att spinnhaverier inte är så där väldigt vanliga men de förekommer ju.
Rätta mig gärna om jag har fel men den vanligaste haveritypen där spinn är inblandat är ju under svängen in på final. Oftast är ju farten reducerad och många piloter vill ju absolut inte göra en päronsväng om de missbedömt läget en smula. Följden blir ju oftast att de tar i litet för mycket och så klipper kärran.
Som tur är så hade jag lärare som visade hur farligt detta läge kunde vara och hur dumt det kunde bli.
Personligen ser jag alltid till att ha en ganska lång final så att jag i lugn och ro hinner justera fart och höjd efter den sista svängen så att jag hinner rätta till eventuella felbdömningar. Skule inte det räcka, ja då drar jag på och går om helt enkelt.
MVH
Håkan

 

Eftersom kommentarer och frågor kring det har kretsat lite fram och tillbaka i tråden tänkte jag förklara lite ytterligare om hur en spinn uppstår och varför.

Först ska vi förstå lyftkraftens relation till anfallsvinkeln.

Normalt sett säger man att lyftkraften ökar med ökande anfallsvinkel. Noll anfallsvinkel, noll lyftkraft (okej, jag vet att detta inte är en absolut sanning, men den duger för våra exempel). Ju högre anfallsvinkeln blir, ju mer lyftkraft alstrar vingen, fram tills den "kritiska" anfallsvinkeln (ofta mellan 16 och 20 grader), där lyftkraften avtar kraftigt.

Titta på http://www.aviation-history.com/theory/lift_files/fig9.jpg så ser man tydligt förhållandet.

Det är här många piloters utbildning brister lite. Många skrifter förenklar det till att lyftkraft slutar produceras vid den kritiska anfallsvinkeln (stall). Detta är helt enkelt inte sant. Mängden lyftkraft avtar kraftigt, men lyftkraft alstras fortfarande. Denna lyftkraft är den kraft som "driver" en spinn.

När man passerat den kritiska anfallsvinkeln är vingen att anses som stallad, och luftflödet separerat. En vidare ökad anfallsvinkel orsakar mer motstånd och mindre lyftkraft. Den yttre vingen i spinn har en lägre anfallsvinkel pga hastigheten genom luften, och således alstrar den mer lyftkraft, vilket driver rotationen. Åter igen, eftersom vingarna är förbi den kritiska anfallsvinkeln på skalan, så har vi nu relationen lägre anfallsvinkel = mer lyftkraft.

Att flyga med bara en vinge stallad leder snarare till en rotation i roll-led, följt av en störtspiral. En spiral kan vara svår att skilja från en spinn, men det är bra att lära sig, eftersom modellen för utgång är annorlunda.


För den som inte blivit utbildad på detta, så är korrekt sätt för utgång ur spinn som följer :

Gaspådrag - Noll
Skevroder - Mitten
Roder - Mot rotationen
Höjdroder - Mot marken (dvs spaken framåt om planet är upprätt)

När rotationen upphör, neutralisera rodret och påbörja upptagning från den resulterande dykningen.