TTD - Technicko taktická data u letadel

Moderátor: Hans S.

Odpovědět
Uživatelský avatar
Hans S.
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 3767
Registrován: 22/2/2007, 04:34
Bydliště: Gartenzaun
Kontaktovat uživatele:

TTD - Technicko taktická data u letadel

Příspěvek od Hans S. »

Toto téma zakládám především pro služebně mladší zájemce o leteckou tématiku z dob druhé světové války. Pokusím se nastínit a objasnit, co vlastně můžeme z údajů vyčíst a co v nich dohledat naopak nemůžeme.

Vezměme si jako základ známý Focke-Wulf Fw 190 v subverzi A-5. Vysvětlíme si na něm určité principy:

1) Fw 190 A-5:
2) Typ:
- Jednomotorový jednomístný samonosný dolnoplošník.

3) pohonná jednotka:
- Vzduchem chlazený dvouhvězdicový čtrnáctiválec BMW 801 D-2 o výkonu 1730 PS (1273,3 kW).

4) rozměry:
- šířka: 10,51 m
- délka: 9,00 m
- výška: 3,95 m
- plocha křídla: 18,3 m2

5) hmotnosti:
- prázdná: 3310 kg
- vzletová: 4106 kg
- maximální vzletová: 4680 kg

6) výkony:
- maximální rychlost: 660 km/h (v 6300 m)
- počáteční stoupavost: 15 m/s
- dostup: 10350 m
- dolet: 850 km

7) výzbroj:
- 2x 7,92 mm kulomet, 4x 20 mm kanon, až 500 kg bomb

=====================================
V Základních technicko-taktických datech pouze málokdy najdeme více podrobností a pokud se je chceme dovědět, pak musíme těžce shánět například manuály k danému letadlu, nebo letové testy, ale tím se teď nebudeme "zbytečně" znervózňovat, tak hurá na to.

Ad 1) Je nesmírně důležité vědět, pro jakou konkrétní subverzi dané údaje máme. V našem případě by se dalo říci: "Není Fokáč jako Fokáč". Můžeme říci, že v oblasti výkonů lze za zanedbatelné považovat rozdíl tak 3%, maximálně 5%. Jenže uvedu-li extrémní případ, tak třeba rozdíly mezi verzí Fw 190 A-1 a konečnou A-9 jsou v některých směrech mnohem větší. Takže pozor na to. Pozor i na další věc: Novější typ nutně nemusí být výkonnější, nebo na první pohled lepší, než ten starší.

Ad 2) Základní seznámení se strojem. Informace o počtu motorů je obvykle jednoznačná - jen upozorním: Nenechte se zmást počtem vrtulí - některé stroje mohou mít více vrtulí (pozdní Seafiry), než mají motorů a jiné naopak méně vrtulí, než na první pohled motorů (např. He 177).
To, že je stroj jednomístný, není v tomto konkrétním případě nijak zvlášť užitečná informace - je dobře patrná z fotografií a nákresů. Může být ale hodnotnější u velkých letadel, jakým je třeba B17.
Samonosný dolnoplošník jednoduše řečeno znamená, že křídlo není vyztuženo vnějšími vzpěrami ani ocelovými lany - drží tedy pohromadě díky nosníkům, žebrům, podélníkům a nosnému potahu uvnitř křídla samotného. V případě dolnoplošníků je připevněno k spodní straně trupu. Křídlo může trupem procházet (nosník není nijak dělený - případ Fw 190), nebo k němu být z obou stran připevněno (pak se jedná o tzv. dělené křídlo, je třeba u Bf 109). Jako středoplošníky označujeme všechny stroje mající křídlo napojené v oblasti mezi spodkem a vrškem trupu - například americké F4F. Hornoplošníky mají křídlo na horní straně, nebo dokonce nad ní. Mezi stíhacími letouny byla za druhé světové války nejvíce rozšířena dolnoplošná koncepce, u bombardérů pak středoplošná. Hornoplošníků bylo méně. Uspořádání má dopad především na stabilitu letounu a aerodynamický odpor, ale také na řadu dalších parametrů. Dvouplošníky již byly v tomto období používány spíše zřídka.

Sami ale vidíte, že bod 2 nám toho tedy zrovna moc neřekl, tak alespoň přidám malou informaci k terminologii, abyste byli poučeni: Pokud je letoun jednoplošníkem, pak nemá křídla, ale křídlo. Neříkáme tedy pravé a levé křídlo, nýbrž pravá a levá polovina křídla..ale to jen aby řeč nestála :wink:

Ad 3) Bod 3 je o poznání zajímavější: To, že se jedná o čtrnáctiválec moc důležité není. Důležité ale je poměrně nenápadné "hvězdicový", resp. "vzduchem chlazený". Pokud uvažujeme o klasických "vrtulových" letadlech, tedy o strojích s pístovými motory, pak jsou zde dvě základní řešení - vzduchem chlazené hvězdicové a kapalinou chlazené řadové (vidlicové) motory. Hlavní výhodou řadových motorů je menší čelní průměr - lze jej tedy obvykle do letadla napasovat lépe a stroj pak neklade takový aerodynamický odpor. Nevýhodou je ale většinou značná citlivost na poškození chladicího okruhu vlivem nepřátelské střelby. Samotný chladicí okruh bývá rozměrný a navíc vyžaduje instalaci chladičů kapaliny, což se nepříznivě projeví na aerodynamickém odporu. Naopak hvězdicový motor snáší většinou poškození mnohem lépe - daní ale bývá horší aerodynamický tvar letounu, což ale neplatí vždy, třeba právě Fw 190 představuje z hlediska kapotáže motoru malé mistrovské dílo a jeho aerodynamické součinitele odporu jsou ve srovnání s jinými podobnými letadly chválihodně nízké.
Další údaj u bodu 3 se týká výkonu motoru. Problém je, že nám toho moc neřekne a navíc se jedná o údaj dosti zavádějící. Použijeme jej částečně až v souvislosti s hmotností stroje a jeho výkony, viz. dále.

Ad 4) Můžeme tvrdit, že je výhodné mít vlastní letadlo co možná nejmenší - malý cíl k zásahu. Rozměry letadla lze získávat různě - obecně se udávají při stání daného stroje na zemi. Šířka se měří jednoduše - od konce jedné poloviny křídla ke konci té druhé. V našem případě 10,51m (údaj jsem zaokrouhlil - skutečné rozpětí Fw 190 A je 10 506 mm - aby mě nikdo nemohl chytit za slovo). Délka obvykle bývá měřena od špičky vrtulového kužele ke konci směrovky - u vícemotorových letounů pak často od nosu k ocasu. U Fw 190 A-5 činí rovných 9000 mm (9 m). Výška je měřena od místa, kde se podvozkové nohy dotýkají země ke kolmici dotýkající se vrcholu letounu - tím je obvykle list vrtule v "nejvyšší" poloze, nebo směrovka.
Posledním, ale zdaleka nejcennějším údajem pro nás zůstává plocha křídla. Ta do jisté míry naznačí, jak moc bude stroj obratný.
Rozměry jako takové nám toho opět s určitostí mnoho neřeknou - až v souvislosti s hmotností se dozvíme více, takže pojďme na ni.

Ad 5) Máme udávané tři hodnoty hmotnosti. Prázdná platí obvykle pro zcela vyložený stroj - beze zbraní, munice, pilota, paliva, maziv, radiovybavení a další výbavy (třeba speciální protiprachové filtry...atd.). Prázdná hmotnost je důležitá při počítání určitých rovnic, využijí ji letečtí inženýři, ale pro naše účely se jedná většinou o naprosto zbytečnou informaci, kterou můžeme s klidem přejít. Vzletová hmotnost je již jiné kafe. Představuje stroj natankovaný, vyzbrojený, s předepsaným množstvím maziv, s pilotem a vším vybavením - jednoduše řečeno mašinu, která může vystartovat a splnit svůj obvyklý úkol. Právě tato hodnota pro nás většinou představuje nejdůležitější informaci. Maximální vzletová hmotnost udává většinou váhu letadla s podvěšenými bombami, nebo raketami.

Ad 6) A dostáváme se ke stěžejnímu místu. K věci, o které tak rádi diskutujeme, tedy k výkonům. Maximální rychlost je obvykle udávána při maximálním (tzv. nouzovém) výkonu motoru, který je ale povoleno udržet jen po krátkou dobu, viz. níže. Jedná se většinou o rychlost v ideální výšce - a měla by být udávána společně právě s výškou. Máme zde ale jeden velký problém. Rychlost v závislosti na výšce velmi kolísá. U země je většinou úplně jiná, než třeba v 5000 m. U každého letadla je to jiné, trochu detailněji to opět proberu níže.
Počáteční stoupavost ukazuje o kolik metrů za vteřinu letadlo vystoupá u země. Můžeme najít i údaje ve stopách za minutu (ft/min), nebo výjimečně i v metrech za minutu (m/min), pak stačí hodnotu vydělit šedesáti a máme to, co potřebujeme. Největší problém stoupavosti bývá neudání při jakém režimu motoru a při jaké dopředné rychlosti je měřena. Správně by měla být udávána při bojovém režimu, který je menší, nežli ten nouzový. Bohužel u každého letadla jsou rozdíly mezi bojovým a nouzovým výkonem jiné. Ze stoupavosti ale můžeme odečíst jiný veledůležitý údaj a tím je akcelerace. Nelze to sice úplně bagatelizovat (protože záleží na momentálních rychlostech), ale pokud si budete pamatovat, že větší akcelerace znamená zároveň vyšší stoupavost, pak neuděláte chybu.
Dostupy používáme dva - bojový a absolutní. V dobách druhé světové války se určovaly často (ale zdaleka ne vždy) dle výšky, kdy stroji klesla stoupavost pod 2 m/s (bojový), nebo až pod 0,5 m/s (absolutní). Údaj, který jsem výše dal je absolutní dostup, ten bojový činil asi 9600 m.
Dolet je velmi vtipná a absolutně zavádějící hodnota. Obvykle se jedná o vzdálenost, kterou je letoun schopný překonat v optimální výšce při optimální rychlosti (resp. režimu motoru) a s určitou hmotností. Pokud se letadlo od ideální rychlosti odchýlí jak nahoru (zrychlením), tak dolů (zpomalením), pak dojde k jeho snížení. Také je třeba dát si pozor na další věc - má-li letadlo dolet 850 km, tak to neznamená, že může útočit na cíl vzdálený 850 km. Za ideálních podmínek k němu sice doletí, ale pak mu dojde benzin. Dokonce nestačí ani hodnotu vydělit dvěma, abyste tak připočítali i návrat. Hodnotu je vhodné vydělit alespoň třemi, nebo lépe čtyřmi. Pak se dostaneme v tomto případě přibližně na 280, resp. 210 km. Dolet je skutečně spíše orientačním číslem - mnohem lepší vypovídající hodnotu má pro bombardéry, nežli pro stíhačky. 100 km rozdílu u něj v podstatě nehraje žádnou roli, když někde uvidíte hodnotu třeba 634 km, tak jde vyloženě o směšný údaj.

Ad 7) Zjednodušeně můžeme říci, že kulomet je automatická zbraň, která střílí kulky. Kanon (v našem případě) je automatickou zbraní střílející granáty, které po nárazu explodují. Kanon je účinnější než kulomet, ale velmi zjednodušeně řečeno má horší balistické vlastnosti. Čím vyšší ráže, tím vyšší účinnost. Jenže ono to může být celé úplně jinak. Ráže s účinností přímo nijak nesouvisí, samotná takto udaná ráže nám nic neřekne. Bylo by dobré znát kadenci a množství munice. Také z výše uvedených údajů nezjistíme, že polovina kanonů je zcela jinak výkonná, než ta druhá. Můžeme si tak maximálně utvořit v hlavě nástin, ale závěry lze dělat jen těžko.


Takže nyní už trochu víme, co můžeme od údajů očekávat, ale zkusme z nich vydojit ještě trochu více. Zamysleme se v souvislostech.


Obratnost: Ožehavé to téma. Každé letadlo reaguje při různých rychlostech různě. Bavíme se především o zatáčce (vše za použití výškového kormidla) a výkrutu (vše za použití křidélek), resp. o kombinaci obou prvků + směrovky. Z výše uvedených údajů absolutně není možné poznat, jak moc je nějaký stroj obratný. Obratnost souvisí s velikostí kormidel, plochou křídla, jeho tvarem a profilem, součinitelem odporu, dále pak s momentální hmotností stroje, výkonem motoru a s ním spojenými parametry..je toho tedy dost.
Malým světýlkem ve tmě budiž hmotnost vydělená plochou křídla. Získáme tím tzv. plošné zatížení křídla. Čím nižší číslo máme, tím lépe a můžeme jednoznačně říci, že lehčí letadlo bude zatáčet lépe, než stejné letadlo, které bude těžší. Pokud jsou rozdíly enormní, například 150 kg/m2 oproti 230 km/m2, pak můžeme tvrdit, že první stroj bude při nižších rychlostech zatáčet téměř s určitostí lépe, než úplně jiný stroj s druhou hodnotou. Při vysokých rychlostech je často limitem soustavné přetížení, které je schopen vydržet pilot, tedy asi 6 G.
Bohužel rychlost výkrutu lze odhadovat až po shlédnutí podrobných nákresů, čímž se ale nebudeme zatěžovat a podíváme se do níže uvedené tabulky, která nám s několika typy pomůže. Také zde krásně vidíme, jak je rychlost výkrutu závislá na momentální rychlosti stroje. Koneckonců to samé se týká i zatáčky a ovladatelnosti.

Obrázek


Akcelerace: Údaj snadno měřitelný ale těžko počítatelný. Pokud nemáme k dispozici stoupavost, pak si můžeme částečně pomoci vydělením hmotnosti stroje výkonem motoru. Čím vyšší hodnoty dosáhneme, tím lepší akcelerace pro daný stroj bude platit. Jenže to není všelék. Výkony letadla závisí na obrovské řadě parametrů a pokud máme stejný motor ve dvou různých strojích vážících stejně, můžou být jejich vlastnosti včetně akcelerace úplně jiné. Neméně důležitý je součinitel odporu pro daný režim letu a účinnost vrtule. Ale tím se nezatěžujme. Pokud má nějaký stroj třeba jen 2 kg / 1 koníka, pak můžeme téměř s určitostí říci, že toto letadlo bude akcelerovat a tedy i stoupat lépe, nežli stroj, který má na jednoho koníka ty kilogramy 3.
Ještě se podíváme na graf stoupavosti našeho letadélka - je krásně vidět, jak křivka kolísá s měnící se výškou:

Obrázek


A blížíme se do velkého finále. Režimy motorů, rychlosti a různé výšky.
Pomalu začínáme zjišťovat, že "TTD" jsou hodnoty, se kterými si vystačí možná tak špatný generál, ale které jsou tak trochu nanic pilotovi letadla.

Každý pístový letecký motor této doby fungoval ve třech základních režimech, které jsou uvedeny v manuálu pro daný letoun. Každý režim byl spojen s určitým plnicím tlakem (to je tlak, pod kterým je čerpadly vstřikována palivová směs do válce motoru) a otáčkami motoru.
Hodnoty plnicích tlaků pro BMW 801 D-2 jsou tyto: Vzletový/nouzový (Start und Notleistung), plnicí tlak 1,42 ATA a 2700 otáček za minutu. Stoupací/bojový výkon (Steig und Kampfleistung), plnicí tlak 1,32 ATA a 2400 ot./min. A nakonec ještě tzv. trvalý (Dauerleistung) při plnicím tlaku 1,20 ATA a 2300 ot./min. První bylo povoleno používat po dobu třech minut, druhý třiceti minut a poslední bez omezení (platí pro Fw 190 A-5). Hodnoty jsou to ale samozřejmě pouze přibližné - a pokud pilotovi teklo do bot, tak mu bylo jedno, jestli je v příručce napsáno 3, nebo 5 minut. Když šlo o život, tak se na celkovou životnost motoru samozřejmě moc nehledělo. Skutečná hodnota, jak dlouho motor vydržel při plném zatížení, se odvíjela od rychlosti stroje - a tedy i množství vzduchu, které motor chladí a dále od stavu konkrétního agregátu.
A teď to popíšu trochu lidštěji. V základních údajích máme maximální rychlost při maximálním výkonu motoru. Tedy rychlost, kterou by náš Fw 190 A-5 měl létat tak maximálně po dobu tří minut a pak zvolnit. jedná se o rychlost, kterou letadlo dosáhne v optimální výšce 6300 m. Například u země je o 110 km/h pomalejší. V různých výškách máme různou hustotu vzduchu, tedy masu, kterou musí letadlo prorazit - a zdálo by se tedy, že mašina poletí nejlépe ve velké výšce, kde je vzduch řídký a snadno si jím prorazíme cestu. Jenže aby toho nebylo málo, tak tam nahoře je mnohem méně kyslíku a bez kyslíku nemá motor výkon..a bez výkonu nemáme rychlost - a ostatně ani křídla se nemohou tak dobře o vzduch "opřít". Křivky rychlosti jsou vůbec "nejzmatenější" a každý typ je má obvykle úplně jiné (protože se do toho všeho ještě motají kompresory, nebo turbokompresory, ale to je na jiné povídání). Jediné zobecnění lze použít takto: Letadlo není nejrychlejší ani u země, ani v místě svého maximálního dostupu - je to někde mezi. Což jak jistě uznáte je informace doslova na houby.
Přikládám tedy další graf - s průběhem rychlosti:

Obrázek



Inu doufám, že jsem vám nadělal v hlavě správný gulášek. Snažil jsem se alespoň částečně naznačit, jak komplexním mechanismem letadlo ve skutečnosti je a jak povrchní a neúplné mohou být informace, které najdeme v TTD - a jak z nich naopak vyčíst maximum informací.
Obrázek
Odpovědět

Zpět na „Letectvo“