UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo
Mesta za zasilne pristanke na GAFOR rutah
Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo
Peter Avguštin
Ljubljana, avgust 2021
UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo
Mesta za zasilne pristanke na GAFOR rutah
Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo
Peter Avguštin
Mentor: predavatelj Tomaž Mrlak
Ljubljana, avgust 2021
v
Zahvala
Rad bi se zahvalil svojemu mentorju Tomažu Mrlaku, ki mi je pomagal z gradivom in nasveti pri nastajanju tega diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi vsem profesorjem in asistentom Fakultete za strojništvo, ki so nam predali svoje znanje in izkušnje. Obenem bi se rad zahvalil sošolcem, ki so mi vedno stali ob strani. Posebej pa bi se zahvalil svoji družini in zaročenki Meti za vso izkazano podporo.
vi
vii
viii
ix
Izvleček
UDK 629.73:656.71(043.2) Tek. štev.: VS I/916
Mesta za zasilne pristanke na GAFOR rutah
Peter Avguštin
Ključne besede: zasilni pristanki GAFOR
letala
pristajalne razdalje helikopterji
avtorotacije
Med letenjem lahko pride do izrednih dogodkov, na katere so piloti letal in helikopterjev lahko dobro ali slabše pripravljeni. Priprava na let je zelo pomemben del letenja, ki ga mora pilot opraviti z vso resnostjo. Način, kako se pilot učinkoviteje pripravi na postopke v sili in na zasilni pristanek, je s postopki, pravili in nevarnostmi pri pristajanju izven območja vzletno-pristajalne steze opisan v tem diplomskem delu. Opravljena je primerjava postopkov v sili pri treh najpogostejših letalih v slovenskem zračnem prostoru, zanje je opravljen tudi preračun pristajalnih razdalj pri enakih pogojih letenja. Za helikopter je prikazana razlika med spuščanjem v normalnem letu ter pri odpovedi motorja. S pomočjo programov Google Earth in Geopedia so poiskana območja, primerna za pristajanje letala z odpovedjo motorja med letenjem vzdolž GAFOR rut. Območja so določena glede na razpoložljivo pristajalno razdaljo, vrsto pristajalne površine ter naklon. Poleg slik so podani tudi razlaga in predlogi, ki bi pilotu lahko pomagali pri izbiri mesta zasilnega pristanka med pripravo ali samim pristajanjem.
x
xi
Abstract
UDC 629.73:656.71(043.2) No.: VS I/916
Emergency landing areas via GAFOR routes
Peter Avguštin
Key words: emergency landings GAFOR
aircraft
landing distances helicopters autorotations
During flight extraordinary events might take place, for which pilots can be either well or poorly trained. Flight preparation is a key element of flying and should be done by pilots thoroughly before every flight. Pilot emergencies and emergency landings preparation process including various operational procedures, rules and dangers when landing away from runway are analyzed in this paper. Comparison between emergency procedures, applicable to three most popular general aviation aircraft in Slovenian airspace was completed, including calculated landing distances in equal flying conditions. Difference between normal and autorotative descent is shown for helicopters. With the help of Google Earth and Geopedia, areas where emergency landing can take place are found along GAFOR routes or transit legs. Emergency landing areas are determined based on available landing distances, terrain types and angles. Pilots are provided with photo images, explanations, and suggestions in order to interpret the area and choose it as suitable for landing. That would help a pilot while preparing for a flight or during execution of an emergency landing while flying along Slovenian GAFOR routes.
xii
xiii
Kazalo
Kazalo slik ... xvii
Kazalo preglednic ... xix
Seznam uporabljenih simbolov ... xxi
Seznam uporabljenih okrajšav ... xxiii
1 Uvod ... 1
1.1 Ozadje problema ... 1
1.2 Cilji ... 2
2 Teoretične osnove ... 3
2.1 Primeri zasilnih pristankov ... 3
2.1.1 Ravna Gora, Hrvaška, 2019 ... 3
2.1.2 Brestanica, Slovenija, 2021 ... 5
2.2 Usposabljanje pilotov ... 6
2.2.1 Imitacija odpovedi motorja ... 6
2.2.2 Izredni postopki v šolskem krogu ... 7
2.3 Procedura zasilnega pristanka letala ... 8
2.3.1 Prepoznavanje napake ... 8
2.3.2 Določanje mesta pristanka ... 8
2.3.3 Pristajanje ... 10
2.4 Tipi terena pristajanja ... 11
2.4.1 Poseljena območja ... 11
2.4.2 Gozdna področja ... 11
2.4.3 Pristajanje na vodi in snegu ... 12
2.5 Avtorotacija ... 12
2.6 Potencialne nevarnosti ... 15
2.7 GAFOR rute ... 17
2.8 Branje GAFOR karte ... 19
2.9 Primerjava postopkov različnih letal ... 20
2.9.1 Cessna 172 ... 20
2.9.2 Piper PA-18 Super Cub ... 22
2.9.3 Pipistrel Virus ... 24
xiv
3 Metode dela ... 26
3.1 Primerjava dosega helikopterja ... 27
3.1.1 Eurocopter AS 532 Cougar ... 27
3.1.2 Izračun dosega ... 28
3.2 Pristajalna razdalja letala ... 30
3.2.1 Prilet ... 30
3.2.2 Ravnanje ... 31
3.2.3 Vožnja po tleh... 32
3.3 Iskanje primernih mest za pristanek ... 34
3.3.1 DIMLO–ME4 ... 35
3.3.2 ME4–Velika Nedelja ... 36
3.3.3 Velika Nedelja–MS3 ... 37
3.3.4 MS3–Celje ... 38
3.3.5 Celje–RADLY ... 39
3.3.6 Celje–Radeče ... 41
3.3.7 Radeče–Trebnje ... 42
3.3.8 Trebnje–Kočevje ... 43
3.3.9 Kočevje–DARZA ... 44
3.3.10 Trebnje–Ponikve... 45
3.3.11 Ponikve–Laze ... 46
3.3.12 Laze–Razdrto ... 47
3.3.13 Razdrto–Divača ... 48
3.3.14 Divača–Col ... 49
3.3.15 Col–Sorica ... 50
3.3.16 Sorica–Bled ... 51
3.3.17 Bled–NIPEL ... 52
3.3.18 Divača–USELU ... 53
3.3.19 Divača–Kozina ... 54
3.3.20 Kozina–PE1 ... 55
4 Rezultati in diskusija ... 56
4.1 Postopki zasilnega pristajanja ... 56
4.2 Avtorotacija ... 56
4.3 Nevarnosti ... 56
4.4 Branje karte ... 57
4.5 Primerjava postopkov v sili ... 57
4.6 Pristajalne razdalje letal ... 57
xv 4.7 Mesta za zasilne pristanke ... 58
5 Zaključki ... 60
Literatura ... 62
xvi
xvii
Kazalo slik
Slika 2.1: Lokacija zasilnega pristanka 9A-DMI [2] ... 4
Slika 2.2: Cessna 150M po pristanku na avtocesti [2] ... 4
Slika 2.3: Eurocopter Tiger po pristanku [3] ... 5
Slika 2.4: Mesto trka in zasilnega pristanka Tigra [3] [13] ... 5
Slika 2.5: Imitacija odpovedi motorja Zlin Z242L [4] ... 7
Slika 2.6: Uporaba vegetacije za krajšanje pristajalne razdalje [10] ... 9
Slika 2.7: Daljnovod in prometni znaki na regionalni cesti Medvode–Kranj ... 10
Slika 2.8: Razlika med normalnim letom in avtorotacijo [11] ... 13
Slika 2.9: Postopek avtorotacije [11] ... 14
Slika 2.10: Obračanje letala nazaj na stezo na nizkih višinah [10] ... 15
Slika 2.11: Karta GAFOR rut [16] ... 17
Slika 2.12: Sprednja stran VFR karte Slovenije [15] ... 18
Slika 2.13: GAFOR karta za dan 7. 7. 2021 ... 19
Slika 2.14: Cessna 172 [14]... 20
Slika 2.15: Piper PA-18 SuperCub ... 22
Slika 2.16:Pipistrel Virus SW 121 [8] ... 24
Slika 3.1: Eurocopter AS 532 Cougar [18] ... 27
Slika 3.2: Grafični prikaz dosega helikopterja [13] ... 29
Slika 3.3: pristajalna razdalja letala ... 30
Slika 3.4: Etapa DIMLO–ME4 [13] ... 35
Slika 3.5: Etapa ME4–Velika Nedelja ... 36
Slika 3.6: Etapa Velika Nedelja–MS3 [13] ... 37
Slika 3.7: Etapa MS3–Celje [13] ... 38
Slika 3.8: Etapa Celje–RADLY [13] ... 39
Slika 3.9: Etapa Celje–Radeče [13] ... 41
Slika 3.10: Etapa Radeče–Trebnje [13] ... 42
Slika 3.11: Etapa Trebnje–Kočevje [13] ... 43
Slika 3.12: Etapa Kočevje–DARZA [13] ... 44
Slika 3.13: Etapa Trebnje–Ponikve [13] ... 45
Slika 3.14: Etapa Ponikve–Laze [13] ... 46
Slika 3.15: Etapa Laze–Razdrto [13] ... 47
Slika 3.16: Etapa Razdrto–Divača [13] ... 48
Slika 3.17: Etapa Divača–Col [13] ... 49
Slika 3.18: Etapa Col–Sorica [13] ... 50
Slika 3.19: Etapa Sorica–Bled [13] ... 51
Slika 3.20: Etapa Bled–NIPEL [13] ... 52
Slika 3.21: Etapa Divača–USELU [13] ... 53
Slika 3.22: Etapa Divača–Kozina [13] ... 54
xviii
Slika 3.23: Etapa Kozina–PE1 [13] ... 55
xix
Kazalo preglednic
Preglednica 2.1: GAFOR rute Slovenije ... 18 Preglednica 2.2: Pristajalni parametri C172 ... 21 Preglednica 2.3: Odpoved motorja C172 ... 21 Preglednica 2.4: Zasilni pristanek C172 ... 22 Preglednica 2.5: Pristajalni parametri Super Cub ... 23 Preglednica 2.6: Odpoved motorja Super Cub ... 23 Preglednica 2.7: Zasilni pristanek Super Cub ... 23 Preglednica 2.8: Pristajalni parametri Virus... 24 Preglednica 2.9: Odpoved motorja Virus ... 25 Preglednica 2.10: Zasilni pristanek Virus ... 25 Preglednica 3.1: Rezultati preračuna dosega v normalnem in avtorotacijskem letu ... 28 Preglednica 3.2: Parametri za preračun dolžine S1 ... 30 Preglednica 3.3: Rezultati razdalje prileta ... 31 Preglednica 3.4: Rezultati preračuna razdalje ravnanja ... 32 Preglednica 3.5: Rezultati za preračun vožnje po tleh in celotne razdalje ... 33 Preglednica 3.6: Tranzitne etape in podatki za letenje ... 34 Preglednica 4.1: Rezultati preračunov pristajalne razdalje ... 57
xx
xxi
Seznam uporabljenih simbolov
Oznaka Enota Pomen
ROD ft/min hitrost spuščanja
H ft višina
l NM prepotovana razdalja
n / faktor hitrosti spuščanja
S m razdalja posamezne faze spuščanja
V m/s hitrost
m kg masa letala
A m2 površina kril
g m/s2 gravitacijski pospešek
ρ kg/m3 gostota
Cy / koeficient vzgona
Cx / koeficient upora
𝐶𝑥
̅̅̅ / povprečni koeficient upora
B m/s2 spremenljivka
D / spremenljivka
L m skupna pristajalna razdalja
μ / koeficient trenja
Indeksi
o operativno
ar avtorotacijsko
min minimalno
max maksimalno
povp povprečni
d vožnja po tleh
p prilet
z začetna
k končna
xxii
xxiii
Seznam uporabljenih okrajšav
Okrajšava Pomen
AOA vpadni kot krila (angl. angle of attack)
ALC Alpski letalski center
BPRS balistični sistem za reševanje s padalom (angl. ballistic parachute rescue system)
GAFOR vremenska napoved za določene rute (angl. general aviation forcasted)
GS hitrost glede na tla (angl. ground speed) IAS indicirana hitrost (angl. indicated airspeed)
LDA razpoložljiva pristajalna razdalja (angl. landing distance available)
LDPV ICAO koda za letališče Vrsar
LDR potrebna pristajalna razdalja (angl. landing distance required) LDRG ICAO koda za letališče Grobnik
LDZC ICAO koda za letališče Zagreb Lučko LETŠ letalska šola Slovenske vojske
MORS Ministrstvo za obrambo Republike Slovenije PIC pilot letala (angl. pilot in command)
PPL licenca športnega pilota (angl. private pilot licence) ROD hitrost spuščanja (angl. rate of descent)
VFR pravila vizualnega letenja (angl. visual flight rules)
xxiv
1
1 Uvod
1.1 Ozadje problema
Slovenija je dežela z veliko lepimi kraji, ki pa so še lepše videti iz zraka. To je tudi vzrok za povečano število letov športnih letal in helikopterjev nad ozemljem Slovenije, upravljajo pa jih tako domači kot tudi tuji piloti. Čeprav si vsi prizadevajo za čim bolj nemoteno delovanje vseh sistemov letal in helikopterjev ter posadk, ki upravljajo letala, včasih vseeno pride do neljubih dogodkov, ki jih na žalost ne moremo napovedati in se jim izogniti.
Vsekakor pa težave, ki se pojavijo med samim letom, lahko rešujemo. V primeru odpovedi pomembnega sistema, brez katerega letenje do končne točke zadane rute ni mogoče, je potrebno izvesti zasilni pristanek. Poleg ostalih nalog pilota (PIC) je ena izmed teh tudi sprotno iskanje mest za zasilne pristanke, če v katerikoli fazi leta pride do odpovedi motorja.
To iskanje in ocena primernosti površja za pristanek lahko pilotu vzameta kar nekaj časa in kapacitete ter ogrozita nemoteno upravljanje z letalom in navigacijo, prav tako pa separacijo z ostalimi zrakoplovi v zraku. Iskanje mest za pristanke zaradi tega lahko postane manjšega pomena, tako ravnanje pa lahko ogrozi varnost letenja in možnost preživetja ljudi na krovu letala. Za pridobitev licence PPL(A) in PPL(H) morajo biti piloti izurjeni in seznanjeni s procedurami, ki nastopijo v primeru izrednega dogodka z zrakoplovom, ki ga upravljajo.
Vodenje letala do točke pristajanja tako ne predstavlja varnostnega problema. V največji meri pride do poškodb osebja in letala tik pred dotikom tal in med samim zaustavljanjem zrakoplova po pristanku. Do tega pride zaradi slabšega prepoznavanja ovir, ki se nahajajo na nizkih višinah oz. na površju, kot posledica večje količine stresa med samo proceduro zasilnega pristajanja.
GAFOR rute so linije poti, za katere imamo podano vremensko napoved. V VFR karti Slovenije so vrisane tranzitne etape, ki pokrivajo večino GAFOR rut in so največkrat uporabljene s strani splošnega letalstva (General Aviation). Te so že predhodno vrisane v letalsko karto Slovenije skupaj z vsemi podatki o višini in smeri leta ter dolžini posameznih etap. Čeprav uporaba teh etap ni obvezna, jih večkrat uporabimo zaradi lažjega načrtovanja leta. Večkrat jih uporabljajo tujci, saj so za obratne točke uporabljeni bolj prepoznavni kraji.
Tranzitne etape uporabljamo tudi v primeru izgube orientacije, poslabšanja vremenskih pogojev in izrednih dogodkov za vrnitev na domače letališče izven planirane poti leta.
Uvod
2
1.2 Cilji
V tem diplomskem delu bom v pomoč pilotom splošnega letalstva iskal mesta za zasilne pristanke vzdolž tranzitnih etap, ki so del GAFOR rut.
Pomembno je izpostaviti kriterije in dejavnike, ki pripomorejo k določanju mest, primernih za pristanek, in mest, ki za za pristajanje niso varna, še posebej v primeru izrednega dogodka.
Potrebno je primerjati pristajalne razdalje letal, ki so največkrat uporabljeni v slovenskem zračnem prostoru. Primerjal bom tudi razliko med teoretičnimi pristajalnimi razdaljami in razdaljami, ki jih je navedel proizvajalec. Pokazal bom tudi razliko med doletom helikopterja z delujočimi in nedelujočimi motorji.
Cilj te diplomske naloge je seznanjanje pilotov splošnega letalstva, ki letijo po GAFOR rutah, o mestih, primernih in neprimernih za zasilni pristanek. Piloti bi se tako hitreje odločili za mesto zasilnega pristanka in s tem pridobili dragocen čas in višino, ki je zelo pomembna pri doseganju mesta pristanka oz. izogibanju morebitnih ovir v zraku. Prav tako bi se izognili trčenju z ovirami ob prihodu na pristanek in med samim zaustavljanjem po pristanku, ki so velikokrat vzrok poškodb ali celo smrti enega ali več udeležencev v nesreči.
3
2 Teoretične osnove
Piloti se že od začetka letenja z motornimi zrakoplovi srečujejo z zasilnimi pristanki. V te so primorani zaradi takšnih ali drugačnih vzrokov: odpovedi motorja, odpovedi enega od sistemov na letalu, poškodbe trupa oz. kontrolnih površin letala (trk s ptico), ognja na letalu, težkega upravljanja letala, zdravstvenega stanja posadke ipd. Od pilota zrakoplova se ne pričakuje izvedba pristanka točno po pravilih. Želena izvedba zasilnega pristanka je takšna, da čim manj ogrozimo življenja ljudi na tleh, ljudi na krovu in se izognemo materialni škodi, ki bi lahko vplivala na normalno stanje okolice.
2.1 Primeri zasilnih pristankov
Vsak dan je izvedenih veliko letov pod pravili vizualnega letenja (iz ang. VFR – Visual Flight Rules). Kontrola zračnega prometa v Republiki Sloveniji – Slovenia Control – je leta 2019 zabeležila 17.744 VFR letov, kar je 10 % več kot leta 2018, ko so zabeležili 16.132 letov [1]. To pomeni, da je vsak dan v slovenskem zračnem prostoru izvedenih 49 letov tako slovenskih kot tujih zrakoplovov. S tem seveda pride tudi do izrednih dogodkov, ki so lahko izvedeni varno in pravilno, če je pilot za to primerno usposobljen.
2.1.1 Ravna Gora, Hrvaška, 2019
17. avgusta 2019 je bilo lahko motorno letalo Cessna 150M hrvaške registracije 9A-DMI primorano zasilno pristati na avtocestnem odseku A6, blizu izvoza Ravna Gora na relaciji Zagreb–Reka. Na krovu letala sta bila inštruktor in učenka letenja, kandidatka za licenco pilota športnega letala (iz ang. PPL – Private Pilot Licence). Med rutnim letom na dvojnih komandah (z izhodiščem na letališču Zagreb Lučko LDZL in končno točko na letališču Vrsar LDPV), je nad mestom Vrbovsko na 5500ft prišlo do izrednega dogodka. Med letom je prišlo do grobega delovanja motorja in izgube moči. Posadka je bila primorana v izvedbo zasilnega pristanka. Kljub izbiri letališča Grobnik LDRG kot alternativnega prilet do letališča ni bil mogoč brez pomoči motorja. Po izvedbi vseh procedur v primeru odpovedi motorja in negativni vzpostavitvi ponovnega delovanja sta se pilota odločila za zasilni pristanek. Izbira terena v okolici je bila zaradi lastnosti pokrajine majhna, zato sta za pristanek izbrala avtocestni odsek A6. Pristala sta v smeri vožnje proti Reki, po pristanku je letalo zanašalo po cesti, ustavilo pa se je ob trku z zaščitno ograjo na desni strani avtoceste.
Med pristankom in trčenjem ni bila poškodovana nobena oseba na krovu ali na tleh, povzročena pa je bila materialna škoda [2].
Teoretične osnove
4
Na sliki 2.1 je prikazana lokacija pristanka in pot letala (oranžna puščica) po pristanku z zaustavitvijo (rdeča pika). Pilota sta izbrala raven in neoviran odsek avtoceste, z izjemo prometa osebnih in gospodarskih vozil, z lahkim dostopom za reševalna vozila.
Letalo je bilo zaradi zanašanja in trka z zaščitno ograjo poškodovano na več delih trupa, na propelerju, nosilcih motorja, krilih in kolesih. Prizorišče trka in poškodbe so vidne na sliki 2.2.
Slika 2.2: Cessna 150M po pristanku na avtocesti [2]
Slika 2.1: Lokacija zasilnega pristanka 9A-DMI [2]
Teoretične osnove
5
2.1.2 Brestanica, Slovenija, 2021
20. maja 2021 je vojaški helikopter Eurocopter Tiger španskih zračnih sil zasilno pristal na travniku med Guntami in Brestanico. Helikopter je bil udeležen na vojaški vaji Adriatic Strike (Jadranski Udar) in se je v času dogodka vračal iz vadbišča. Med priletom do letališča Cerklje ob Krki preko točke javljanja CN2 je helikopter zadel ob električno napeljavo. Ob trčenju je prerezal žice in je bil zaradi močnejših vibracij primoran izvesti zasilni pristanek.
Za pristanek si je posadka izbrala travnik v neposredni bližini. Zaradi vibracij in težje upravljivosti helikopterja je bila to rešitev, ki je rešila življenja posadke. Uradnega poročila o vzroku nesreče s strani preiskovalnega urada MORS (Ministrstvo za obrambo Republike Slovenije) v času pisanja še ni bilo. Na slikah 2.3 in 2.4 je prikazan helikopter, ki je bil vpleten v nesrečo, in pot helikopterja med stikom z žico in pristankom [3].
Slika 2.3: Eurocopter Tiger po pristanku [3]
Slika 2.4: Mesto trka in zasilnega pristanka Tigra [3] [13]
Teoretične osnove
6
2.2 Usposabljanje pilotov
Usposabljanje pilotov ima velik pomen pri zagotavljanju večjih možnosti za varen zasilni pristanek. Pilot oziroma posadka na krovu letala je odgovorna za izvedbo vseh procedur in odločitev, povezanih s katerokoli odpovedjo med letom. V primeru izrednega dogodka se mora posadka hitro in ustrezno odzvati na težave, ki jih povzroči katerikoli dejavnik. Piloti se v ta namen že med začetnim šolanjem učijo postopkov v primeru izrednega dogodka s simulacijami odpovedi različnih sistemov na letalu, ki pilota psihološko pripravijo na te dogodke. S tem dosežemo mirno in razsodno reakcijo pilota, ki je še kako pomembna za uspešno izvajanje procedur, izbiro mesta pristanka ter letenja od mesta odpovedi do mesta dotika s tlemi. Letenje med tema dvema točkama je zelo pomembno, saj je od tega odvisno, če bo letalo doseglo želeno mesto pristanka. Obenem pa simuliranje odpovedi privede do boljšega operiranja pilota z letalom in hitrejšega izvajanja postopkov v sili. S tem si pridobijo čas za odločanje, letenje, navigiranje in komunikacijo s kontrolo letenja. V Letalski šoli Slovenske vojske (LETŠ) je program šolanja za licenco PPL(A) sestavljen iz 62 ur in 30 minut (za pristop k izpitnemu letu je potrebnih 45 ur naleta na dvojnih komandah in solo letov). V vojaškem programu je pet vaj, namenjenih za šolanje pilotov v izrednih dogodkih.
Te vaje skupaj trajajo 2 uri in 30 minut. Tri vaje so namenjene odzivu na odpoved sistema letala v letališki coni. Pilot učenec se mora odločiti za pravilno proceduro in jo tudi izpeljati, vaja pa ne vključuje pristanka. Četrto vajo sestavlja pet ponovitev imitacije odpovedi motorja. Vaja se izvaja v šolskem krogu in traja 30 minut. Zadnja vaja se prav tako izpelje v šolskem krogu in vključuje izredne postopke. Ta vaja zahteva odziv učenca na odpoved motorja na poletanju, letenju z vetrom in pristajanju, ki privede do varnega zasilnega pristanka na letališču ali primernem mestu v okolici. Simulirajo se tudi druge odpovedi, ki zahtevajo neobičajne načine upravljanja letala med letom ali pristajanjem [4].
2.2.1 Imitacija odpovedi motorja
Tako piloti učenci kot tudi izkušeni piloti pogosto vadijo imitacijo odpovedi motorja. Ta postopek je specifičen glede na tip letala. Vaja se začne na določeni višini nad pragom steze, kjer pilot ali inštruktor odvzame plin. S tem zmanjšamo potisno silo na minimalno in simuliramo odpoved motorja. Letalo nato držimo v horizontalnem letu, da hitrost pade s hitrosti križarjenja na hitrost najboljše finese. To hitrost nato vzdržujemo s kotom spuščanja in letimo po trajektoriji, ki je predpisana za naše letalo. Na določenih točkah med letom prilagodimo kot zakrilc. S tem prilagajamo hitrost spuščanja in posledično dolet. Ves čas med izvedbo vaje opazujemo točko pristanka. Na sliki 2.5 je prikazana imitacija odpovedi motorja za letalo Zlin Z242L, ki ga uporablja LETŠ [4].
Teoretične osnove
7
2.2.2 Izredni postopki v šolskem krogu
Namen te vaje je hiter odziv na odpoved enega od sistemov letala v katerikoli fazi leta.
Učenec mora čim hitreje najti rešitev, ki bo prinesla uspešen pristanek na stezi ali v okolici letališča, kjer se vaja izvaja. Inštruktor poskuša ustvariti element presenečenja z nenadnim odvzemom plina oziroma naznanitvijo odpovedi. Ko inštruktor pove, kateri sistem je v okvari, se le-tega ne uporablja več. Primer: Okvara kontrolnih površin za nadzor letala okrog vzdolžne osi (aileroni) – letalo lahko upravljamo samo z ročico za plin pedali smernega krmila in vzdolžnim trimerjem. Ta način simulacije odpovedi približa vajo dogodkom, ki se lahko zgodijo med letom. Učenec ima nalogo, da letalo usmerja do pristanka. Če je izbrana točka pristanka na vzletno-pristajalni stezi, lahko nadaljuje s pristankom. V primeru, da je točka pristanka izven vzletne steze, pa se simulacija konča na ravnanju. Tam začnemo upravljati z vsemi razpoložljivimi sistemi na letalu in se vključimo nazaj v šolski krog. Ob izvajanju prileta izven letališča je potrebno paziti na osebe in objekte, ki jih lahko spravimo v nevarnost ali na njih povzročimo škodo [4].
Slika 2.5: Imitacija odpovedi motorja Zlin Z242L [4]
Teoretične osnove
8
2.3 Procedura zasilnega pristanka letala
Pilot letala, ki ima okvaro ali indikacijo napačnega delovanja enega ali več sistemov, ima prioritetno nalogo upravljanja z letalom. Voditi ga mora tako, da v primeru resnejše okvare, zaradi katere je letalo nemogoče varno pripeljati na ciljno, alternativno ali začetno letališče, lahko privede do mesta zasilnega pristanka izven letališča. Za to velja pravilo leti, navigiraj, komuniciraj (iz ang. aviate, navigate, communicate). Dolžnost pilota je najprej zagotavljanje varnega stabiliziranega leta. Za tem se lahko ukvarja z navigacijo v prostoru. Med letom vodja letala sistematično pregleduje površje ozemlja, preko katerega leti. S tem si pomaga izbrati mesto zasilnega pristanka glede na trenutni položaj letala v prostoru. Tako si pilot prihrani nekaj časa, ki ga lahko porabi za odpravljanje težav. Za uspešnim vodenjem in določitvijo položaja in točke pristanka pride na vrsto komunikacija s kontrolorjem letenja [10].
2.3.1 Prepoznavanje napake
Za pravilno prepoznavanje napake na letalu je potrebno dobro poznati sisteme letala in njihovo odvisnost od drugih sistemov. Tako v primeru napake vemo, kateri sistemi bodo še operativni in katerih ne smemo uporabljati. S tem pa se lahko odločimo za pravilno reševanje težave. Če opazimo, da je napaka trenutno majhna, a se s časom povečuje (počasno odpovedovanje motorja), izkoristimo moč, ki nam jo letalo še ponuja, in skušamo pridobiti čim več višine. V primeru, da je odpoved trenutna, pa letalo takoj natrimamo na hitrost najboljše finese. S to hitrostjo si zagotovimo najdaljši dolet letala. Za tem pričnemo z izvajanjem postopkov v sili, ki so predpisani za naš primer odpovedi. Če nam motor zgolj preneha delovati in imamo dovolj višine, ga poskušamo ponovno zagnati. Na manjših višinah pa pričnemo z izvajanjem postopkov za zasilni pristanek.
2.3.2 Določanje mesta pristanka
Takoj ko pilot prepozna napako na letalu, začne pregledovati površje za primerno mesto pristanka, če le-tega ni izbral med nemotenim letom. Po pregledu površja v dosegu izbere mesto, ki je najbolj primerno za trenutno smer vetra. Med pristajanjem želimo imeti čim manjšo hitrost glede na tla – GS (iz ang. Ground Speed). Zaradi tega je zaželeno pristajanje proti vetru. Manjša kot je GS letala ob dotiku tal, krajša je razdalja do zaustavitve letala.
Smer vetra lahko preverimo pred letom, med letom pa se zanesemo na smer odnašanja dima, zanos letala po smeri, zanos krošenj dreves ipd. [9] Pristajalno razdaljo lahko skrajšamo s pomočjo visoke vegetacije, ki povzroči dodaten upor proti smeri gibanja letala [10].
Teoretične osnove
9 Med odločanjem za najprimernejše mesto moramo biti pozorni tudi na naklon pristajalne površine, tako vzporedni s smerjo pristajanja kot tudi prečni. Slednja mora biti minimalna.
Vzdolžni naklon navzgor je do neke mere celo koristen, saj se skrajša pristajalna razdalja, vendar lahko prevelik naklon povzroči trd pristanek in prevrnitev letala čez nos. Naklon navzdol nam podaljša pristajalno razdaljo, zato si želimo, da je minimalen [10]. Med doletom do mesta pristanka se moramo izogibati ovir, največkrat so to električni vodi in drevesa. Preveriti moramo, da ima izbrano mesto dovolj dolgo razpoložljivo pristajalno razdaljo – LDA (iz ang. Landing Distance Available) – in na tej dolžini ni ovir, kot so električni pastirji, grebeni, poljske poti, ki so dvignjene nad polje, drogovi električnih vodov, križišča, prometni znaki in podobno. Na naslednji sliki lahko vidimo, da se daljnovod slabo vidi že v kontrastu z nebom. Ko ga gledamo z letala, je v primerjavi s tlemi še slabše viden.
Prav tako vidimo, kako nizki so prometni znaki. Le-te pilot dobro vidi šele ob prihodu na pristanek, ko je za spremembo mesta pristanka že prepozno.
Pri določanju potrebne dolžine pristajanja LDR (iz ang. Landing Distance Required) moramo upoštevati več faktorjev [12]:
- pristajalna masa letala (večja masa podaljša dolžino pristanka), - veter na površju in temperatura,
- nadmorska višina in naklon pristajalnega mesta, - stanje površine (suho – mokro),
- stanje zavornih sistemov na letalu.
Slika 2.6: Uporaba vegetacije za krajšanje pristajalne razdalje [10]
Teoretične osnove
10
2.3.3 Pristajanje
Krmiljenje letala na pristanku:
- 50 ft nad mestom pristanka,
- konfiguracija za pristajanje (zakrilca), - pravilna in ustaljena hitrost pristajanja, - ustaljena in primerna hitrost spuščanja, - horizontalno poravnana krila.
Ob dotiku s tlemi:
- uporaba zavor in ostalih sredstev za zaustavljanje, - vzdrževanje zadane linije zaustavljanja,
- izogibanje morebitnim oviram na poti pristanka.
Pri pristajanju se pojavi več faktorjev, ki lahko vplivajo na pristajalno proceduro:
- Okvara kateregakoli sistema, ki lahko pripomore h krajši pristajalni razdalji, lahko znatno oteži sam postopek pristajanja in zaviranje. Okvara motorja lahko povzroči težje manevriranje z letalom. Popoln pristanek je praktično nemogoč, vsako odstopanje od idealnega pa podaljša pristajalno razdaljo.
- Stanje podlage mesta pristanka prav tako lahko podaljša pristanek. Stoječa voda, sneg, plundra ali led na površini imajo velik vpliv na pristajalne zmogljivosti letala.
Za pristajanje na kontaminiranih stezah se uporabljajo različne tehnike pristajanja.
- Vpliv imajo prav tako vremenski pogoji. Močen bočni veter, turbulenca ali striženje vetra lahko otežijo krmiljenje letala, kar povzroči podaljšanje razdalje pristajanja.
Slika 2.7: Daljnovod in prometni znaki na regionalni cesti Medvode–Kranj
Teoretične osnove
11
2.4 Tipi terena pristajanja
Ker pristajanje na terenu, primernem za pristanek letala, pilotu ne predstavlja večje težave in je s proceduro popolnoma seznanjen, lahko navedemo tudi površine pristajanja, ki pilotu postavijo nekoliko drugačen izziv in so lahko v nekaterih primerih edina možna mesta pristajanja [10].
2.4.1 Poseljena območja
Ko dosežemo točko pristanka, kjer je neoviran prostor omejen, nam boljše možnosti ponuja trši pristanek, kot pa zmanjševanje hitrosti z ravnanjem, dokler letalo ne izgubi vzgona.
Letalo namreč hitreje upočasni, ko se pelje po tleh zaradi dodatnega kotalnega upora koles.
V nekaterih primerih se lahko poslužujemo plitvih rek ali potokov, ki bi hitreje zaustavili letalo, a moramo biti prepričani o globini in površini rečnega dna. Izogibati se moramo potopitvi kril letala pod gladino. Prav tako so primerna mesta pristanka v poseljenih območjih ceste. Pri pristajanju na javnih ali poljskih cestah moramo biti pazljivi na promet in na ovire, ki jih je ob cestnem robu postavil človek (prometni znaki, svetlobna signalizacija ipd.). Te ovire so včasih vidne šele v zadnji fazi prileta. Ceste v veliko primerih prečkajo ali pa z njimi vzporedno tečejo električni vodi, zaradi katerih je potrebno dobro opazovanje terena, da preprečimo trk z njimi.
2.4.2 Gozdna področja
Čeprav se zdi pristajanje v gozd nesmiselno in zelo nevarno, lahko upoštevamo nekaj navodil, s katerimi pristajanje med drevesi lahko reši življenja ljudi na krovu:
- Uporaba normalne konfiguracije letala za pristajanje.
- Nizka hitrost glede na tla (GS) s pristajanjem proti vetru.
- Prvi dotik z drevesi naj bo pri minimalni indicirani hitrosti (IAS), vendar ne pod hitrostjo izgube vzgona (Vs). Let naj bo skoraj horizontalen v ravnini vrhov dreves z velikim vpadnim kotom. Tako se bodo vrhov dreves prva dotaknila krila in spodnji del trupa letala. S tem omogočimo dobro ublažen dotik z nižjo možnostjo preboja vetrobranskega stekla.
- Skušamo se izogniti direktnemu dotiku trupa letala z debli dreves.
- Drevesa z nizkimi in gostimi krošnjami so bolj ugodna za pristajanje kot visoka in ozka drevesa. Slednja omogočajo veliko višine za prosti pad letala do tal.
- Letalo naj zadane vrhove dreves s poravnanimi krili. Tako se izognemo trenutnim spremembam nagiba letala ali celo izgubi enega od kril, kar lahko vodi k nepredvidljivemu in hitremu spustu do tal.
- Če se trku z debli dreves ne da izogniti, ko je letalo že na tleh, lahko poskušamo s krili zadeti dve debli obenem. Tega sicer ne smemo poskušati v primeru, ko je letalo še v zraku.
Teoretične osnove
12
2.4.3 Pristajanje na vodi in snegu
Zasilno pristajanje na vodi (iz ang. Ditching) v dobro izvedenem primeru pomeni manj sunkovit pristanek kot slab pristanek na drevesih ali na zelo grobem površju. Letalo, ki pristane na gladini z minimalno hitrostjo in dobrim vpadnim kotom, nekaj časa še plava na površju zaradi kril in rezervoarjev za gorivo, še zlasti, če so le-ti prazni. To nam lahko priskrbi nekaj minut plavanja na gladini, tudi če imamo visokokrilno letalo. Nevarnost pri pristajanju na vodi predstavlja izguba globinske percepcije zaradi velike površine gladine morja ali reke. To lahko pripelje do trka z vodo z nosom navzdol ali izgube vzgona zaradi previsokega ravnanja pred pristankom. Uporaba zakrilc nad srednjim odklonom je odsvetovana pri nizkokrilnih letalih, saj lahko zaradi tega pride do asimetričnega zaustavljanja letala. Če ima letalo uvlačljivo podvozje, je bolje pristajati na vodi brez spuščenega podvozja, razen če priročnik letala ukazuje drugače.
Pristajanje na snegu se ne razlikuje od pristajanja na vodi. Prav tako obstaja nevarnost izgube globinske percepcije zaradi gladke bele podlage, v terminologiji poznane kot »white-out«.
2.5 Avtorotacija
Avtorotacija je manever, ki ga izvajamo s helikopterjem. Je spust brez moči, kjer se motor in glavni rotor razčlenita. Krake rotorja žene zgolj tok zraka navzgor skozi rotor.
Najpogostejši razlog za izvajanje avtorotacije je odpoved motorja ali pogonske linije.
Postopka se lahko poslužujemo tudi v primeru odpovedi zadnjega rotorja, saj se v avtorotaciji ne pojavi veliko momenta okrog navpične osi. V vseh primerih je glavni vzrok za odpoved pomanjkljivo vzdrževanje komponent helikopterja. Odpoved motorja lahko povzroči tudi kontaminacija goriva ali pomanjkanje le-tega [11].
V primeru odpovedi pogonski sklop helikopterja avtomatsko preide v prosti tek, kar omogoča glavnemu rotorju prosto kroženje. Do razdvojitve pride vedno, ko število obratov motorja pade pod število obratov glavnega rotorja.
V trenutku odpovedi kraki rotorja proizvajajo vzgon in potisk iz vpadnega kota – AOA (iz ang. angle of attack)in hitrosti vrtenja. S spuščanjem kolektiva (kar je potrebno storiti takoj v primeru odpovedi motorja) zmanjšamo vzgon in upor in pričnemo s spustom, kar pripelje do toka navzgor skozi rotor. S tem zagotovimo zadosten potisk za vzdrževanje števila obratov rotorja med spuščanjem. Repni rotor je gnan s pomočjo gredi iz glavnega rotorja, zato po smeri helikopter krmilimo z nožnimi pedali, tako kot v normalnem letu.
Na hitrost spuščanja v avtorotaciji vpliva več dejavnikov:
- nagib helikopterja, - višina,
- teža helikopterja, - število obratov rotorja, - stanje trimerja,
- hitrost helikopterja.
Glavna načina za prilagajanje hitrosti spuščanja sta spreminjanje progresivne (horizontalne) hitrosti in obratov rotorja. Povečanje ali zmanjšanje hitrosti dosežemo s krmiljenjem okoli prečne osi oz. premikanjem ciklika naprej in nazaj, enako kot v normalnem letu. Hitrost
Teoretične osnove
13 spuščanja je velika pri hitrosti 0 vozlov in se spusti na minimalno med 50 in 60 vozli, odvisno od vsakega tipa helikopterja posebej. Če hitrost povečamo nad to vrednost, se hitrost spuščanja ponovno povečuje, obrati rotorja pa se zmanjšujejo, kar posledično zmanjša tudi razpoložljivo energijo za zmanjševanje hitrosti spuščanja. Če med postopkom avtorotacije zmanjšamo progresivno hitrost na 0 kt, lahko temu rečemo prosto padanje. V tem primeru hitro izgubimo obrate motorja in pademo v nepravilni položaj. Med pristankom s postopkom avtorotacije si za zaustavljanje helikopterja lahko pomagamo samo s kinetično energijo, ki jo imajo kraki rotorja, zato so obrati rotorja še kako pomembni. Več energije je potrebne za pristanek helikopterja z visoko hitrostjo spuščanja, zato so spusti pri zelo visoki ali zelo nizki hitrosti bolj nevarni kot tisti, ki jih izvedemo pri hitrosti največjega dosega (najmanjša hitrost spuščanja). Vsak helikopter ima specifično hitrost in število obratov rotorja, pri katerem ima najboljši doseg brez pomoči motorja.
Dvigovanje ali spuščanje kolektiva spreminja hitrost rotorja. Premik navzgor zmanjša število obratov rotorja, premik navzdol pa jih poveča. Za spreminjanje števila obratov lahko uporabimo tudi ciklik. Pomik nazaj omogoči boljši pretok zraka skozi rotor, kar poveča vrtljaje. Ko pilot ob odpovedi rotorja potisne kolektiv v spodnjo pozicijo, ima helikopter tendenco nagniti se naprej, kar mu oteži istočasni premik ciklika nazaj. S tem bi preprečil spremembo vzdolžnega naklona helikopterja med zmanjšanjem obratov rotorja.
Slika 2.8 prikazuje razliko med letenjem helikopterja v normalnih pogojih in letenjem v postopku avtorotacije.
Slika 2.8: Razlika med normalnim letom in avtorotacijo [11]
Teoretične osnove
14
Slika 2.9 prikazuje postopek avtorotacije. V točki 1 helikopter leti s potovalno hitrostjo v trenutku odpovedi motorja. Pilot nežno spusti kolektiv v najnižjo pozicijo ter premakne ciklik nekoliko nazaj, da prepreči nagibanje helikopterja naprej, in vzdržuje obrate rotorja.
V točki 2 pilot uporabi ciklik za vzdrževanje predpisane hitrosti najboljšega dosega.
Prilagaja kolektiv za vzdrževanje števila obratov rotorja v spodnjem področju zelenega loka.
Premik ciklika nazaj povzroči povečanje obratov, kar popravlja z dvigovanjem kolektiva.
Izogiba se velikim premikom kolektiva navzgor, kar bi povzročilo padec obratov rotorja. Na višini, ki jo predpiše proizvajalec, prične z ravnanjem (točka 3). Ravnanje začne s pomikom ciklika nazaj. S tem skuša zmanjšati horizontalno hitrost na 0 kt. S tem poveča obrate rotorja in zaustavi spuščanje, smer vzdržuje s pedali. Hitrost rotorja vzdržuje v zelenem loku. Med izvedbo ravnanja ne sme pomakniti ciklika toliko nazaj, da bi povzročil vzpenjanje helikopterja, vendar tudi ne premalo. V tem primeru bi izgubil premalo hitrosti, kar bi privedlo do trčenja repnega rotorja s tlemi. Ko hitrost pade dovolj (točka 4), pilot pomakne ciklik naprej in poravna helikopter za pristanek. Sedaj lahko spusti helikopter vertikalno na tla (točka 5). Tu uporabi kinetično energijo rotorja za zaustavitev spuščanja z dvigovanjem kolektiva.
Slika 2.9: Postopek avtorotacije [11]
Teoretične osnove
15
2.6 Potencialne nevarnosti
Izvedba zasilnega pristanka izven letališča je sama po sebi zelo nevarna. Pilotovo ravnanje ali zunanji faktorji pa lahko še bolj ogrozijo varnost pristajanja. Prepoznamo lahko nekaj najpogostejših vzrokov, ki nam povečajo stopnjo nevarnosti [10]:
- Pilot ne prizna dogodka v sili, saj mu misel na to, da bo letalo na tleh, ne glede na njegove premike kontrolnih ročic, povzroča strah in paniko. Pojavi se podzavestna želja zamakniti neljubi dogodek, kar pripelje do počasnega odziva in napak. Pilot tako prepozno spusti nos za vzdrževanje hitrosti letala in začne z iskanjem mesta za pristanek. Izbiro tega lahko tudi izpusti. V veliko primerih pride do prepozne reakcije, kar pilot želi popravljati s krmiljenjem letala pri majhnih hitrostih in višinah.
- Želja obvarovati letalo pred poškodbami. Pilot, ki je bil med usposabljanjem naučen pristajati na varnih mestih in obvarovati letalo pred poškodbami in posledičnimi stroški, lahko prezre mesta pristanka, ki so v doletu letala, a bi pristanek pripeljal do poškodb. Tipična reakcija pilota s to navado je, da skuša obrniti letalo proti stezi (v primeru odpovedi po poletanju) ali proti mestu, ki ne bi nujno terjal poškodb letala ali posadke. To lahko pripelje k daljšanju drsne ravnine in letenjem blizu minimalne hitrosti. Ta način pristajanja ne dopušča napak. Obstajajo situacije ko mora pilot žrtvovati letalo za življenja potnikov na krovu.
- Strah pred fizičnimi poškodbami. Strah pogosto pripelje do panike, ki se ji moramo izogniti. Poročila o preživelih se nagibajo v stran pilotov, ki so med izvedbo pristanka
Slika 2.10: Obračanje letala nazaj na stezo na nizkih višinah [10]
Teoretične osnove
16
ostali mirni in pravilno izpeljali procedure, ki so se jih naučili. Uspešna izvedba pristanka je tako v veščinah pilota kot tudi v psihološkem pristopu.
- Neuspešno kontroliranje hitrosti spuščanja. Vertikalna hitrost letala v trenutku dotika tal pade na 0 ft/min. Pristanek pri visoki hitrosti spuščanja (ponavadi nad 500 ft/min) lahko pripelje do poškodb ljudi na krovu. Pri pristajanju na mehki podlagi lahko pripelje do vkopavanja podvozja in prevrnitve letala.
- Precenjevanje dosega letala v drsnem letu. Pilot si izbere mesto pristanka z oceno, da bo letalo v trenutni konfiguraciji doseglo kraj pristanka. Ko vidi, da bo prava točka dotika pred točko, ki si jo izbere, sam začne s pomikom palice proti sebi. To zmanjša hitrost letala proti minimalni, v primeru velikih odklonov pa lahko pilot tudi prevleče letalo. S tem letalo izgubi vzgon in prične z veliko hitrostjo spuščanja hitreje padati proti površju. Tako letalo doseže tla pred željeno točko pristajanja, potniki pa ob udarcu ob tla občutijo velike sile pojemka. Včasih so te sile tako velike, da letalo ob dotiku s tlemi razpade .
- Izbira novega mesta pristajanja na nizki višini. Pilot v doletu na prvotno mesto pristanka opazi novo mesto, ki se mu zdi primernejše za pristanek. Potrebno je opraviti zavoj, v katerem letalo hitreje izgublja višino, pilot pa temu želi nasprotovati z vlečenjem palice nazaj, kar zmanjša hitrost letala. Ker se minimalna hitrost povečuje z nagibom letala, lahko pilot letalo hitreje prevleče. Zaradi nagiba pa bo letalo prej padlo v kovit, s katerega je izhod na nizkih višinah nemogoč.
- Uporaba padala na nizkih višinah. Letalo z nameščenim sistemom BPRS (Balistic Parachute Rescue System) ima možnost, v primeru okvare izvleči padalo, ki nato letalo pripelje do tal z relativno majhno hitrostjo spuščanja. Vendar pri letenju na nizkih višinah (1000 ft nad terenom) lahko pride do neuspešne aktivacije sistema, saj padalo ne bi imelo dovolj časa za zaustavitev padanja letala proti tlom.
Teoretične osnove
17
2.7 GAFOR rute
GAFOR (General Aviation FORcasted) rute imajo podano vremensko napoved v dvournih intervalih [17]. Na VFR karti Slovenije jih grobo predstavljajo tranzitne etape. Te so večkrat uporabljene s strani pilotov splošnega letalstva, saj imajo določeno minimalno in maksimalno višino letenja, magnetno smer v obeh smereh in razdaljo v miljah. Ti podatki so navedeni vzporedno z linijo poti izbrane etape. Linija poti je v karti označena z vijolično barvo, obratne točke pa z belim trikotnikom in vijolično piko na sredini. Obratne točke so kraji, ki jih z zraka ni težko prepoznati. Slovenija ima 20 tranzitnih etap, ki pokrivajo večino ozemlja. Na sliki 2.11 so prikazane GAFOR rute [16].
Slika 2.11: Karta GAFOR rut [16]
Teoretične osnove
18
Preglednica 2.1 navaja GAFOR rute z njihovo številko in referenčno višino v čevljih (ft):
Preglednica 2.1: GAFOR rute Slovenije
Številka zračne poti Oznaka zračne poti Referenčna višina (ft)
10 Villach–Mojstrana–Lesce–LJLJ 5000
11 LJLJ–Medvode–Vrhnika–Postojna 2750
12 Razdrto–Divača–Črni Kal–Portorož 2500
13 Razdrto–Ajdovščina–Nova Gorica–Udine 2000
14 Divača–Mojstrana–Villach 5000
15 Divača–Rijeka 3600
16 Wolfsberg–Dravograd–Celje–Trebnje–
Ponikve–Razdrto 3600
17 LJLJ–Litija–Trebnje–Brežice–Zagreb 3000
18 Trebnje–Kočevje–Delnice–Rijeka 3300
20 Klagenfurt–Jezersko–LJLJ 4100
30 LJLJ–Trojane–Celje–Maribor–Graz 3000
31 Maribor–Zagreb 2850
40 Maribor–Murska Sobota–Zalaegerszeg 1700
Na sliki 2.12 vidimo tranzitne etape po ozemlju Slovenije in njihovo podobnost z navedenimi GAFOR rutami.
Slika 2.12: Sprednja stran VFR karte Slovenije [15]
Teoretične osnove
19
2.8 Branje GAFOR karte
GAFOR karto najdemo na spletni strani Agencije Republike Slovenije za okolje. Karta ima legendo, v kateri je navedeno območje napovedi, datum in ura izdaje ter čas veljavnosti. Na karti so poleg vsake rute narisani trije pravokotniki. Črka v pravokotniku in polnilo v njem nakazujeta stanje vremena na tej ruti, nad pravokotniki pa je napisana referenčna višina ter številka rute. Črka O (open) in modra barva pomenita odprto ruto. V tem primeru je višina baze oblakov prek 2000 ft nad referenčno višino rute ter vidljivost nad 8 km. D (difficult) in zelena barva pomenita oteženo letenje po tej ruti. Vidljivost presega 5 km in baza oblakov se nahaja vsaj 1000 ft nad referenčno višino. M (marginal) in rumena barva opozarjata, da je letenje po tej ruti zelo oteženo. Vidljivost je večja kot 1,5 km in baza oblakov vsaj 500 ft nad referenčno višino rute. X (closed) in rdeča barva pa sporočata, da je letenje po tej ruti prepovedano. Vsak pravokotnik nam daje stanje vremena po ruti za dve uri. Pilot tako lahko razbere, v katerem dvournem razponu se bo vremensko stanje spreminjalo. To omogoča lažje načrtovanje časa poleta ali morebitnega zamika. Razbere lahko tudi, kateri je zadnji čas, da se vrne na izhodiščno oz. ciljno letališče, preden se ruta zapre. Vendar je kljub temu potrebno opazovati spreminjanje vremena med letom, saj se vreme lahko hitro spremeni na slabše [17][16].
Slika 2.13: GAFOR karta za dan 7. 7. 2021
Teoretične osnove
20
2.9 Primerjava postopkov različnih letal
Za določanje pristajalnih razdalj so bila izbrana tri letala glede na število registracij v slovenskem registru zrakoplovov [5]. Izbrani so bili najpogostejši: Cessna 172, Piper PA-18 SuperCub, Pipistrel Virus SW121. S pomočjo njihovih posebnosti in karakteristik bom lahko določil razdalje pristajanja in jih primerjal s tistimi, ki jih navaja proizvajalec. Letala so si različna glede na postopke v sili med priletom na točko pristajanja, načinu ravnanja na pristajanju in pristajalni razdalji.
2.9.1 Cessna 172
Cessna 172 (v nadaljevanju C172) je najpogosteje uporabljeno letalo v slovenskem splošnem letalstvu (iz ang. General Aviation). Letalo proizvaja ameriško podjetje Cessna Aircraft Company. Je štirisedežno (dve vrsti po dva) enomotorno visokokrilno letalo s tricikel neuvlačljivim podvozjem. Letalo je dolgo 8,23 m, visoko 2,7 m in ima razpon kril 10,93 m.
Ima motor znamke Textron Lycoming, oznake IO-360-L2A, 5,9-litrski štiribatni boxer, ki je zračno hlajen z direktnim vbrizgom, in razvije 180 konjskih moči. Ima dvokraki propeler s konstantnim korakom in premerom 1,93 m [6]. V preglednici 2.2 so predstavljeni parametri, ki vplivajo na pristanek letala, v preglednici 2.3 pa postopek ob odpovedi motorja med letom, kar je najpogostejši razlog za zasilni pristanek. V preglednici 2.4 je postopek zasilnega pristanka. Na sliki 2.14 je C172 ALC Lesce.
Slika 2.14: Cessna 172 [14]
Teoretične osnove
21 Preglednica 2.2: Pristajalni parametri C172
Pristajalna razdalja 175 m (575 ft)
Dolžina pristajanja čez 15 m (50 ft) oviro 405 m (1335 ft)
Manevrirna hitrost 105 kt (194 km/h)
Najboljša finesa (največji domet) 68 kt (126 km/h) Hitrost pristajanja brez motorja 70/65 kt (130/120 km/h)
(uvlečena/spuščena zakrilca) Minimalna hitrost brez spuščenih zakrilc 53 kt (98 km/h)
Minimalna hitrost s spuščenimi zakrilci 48 kt (89 km/h) Maksimalna vzletna/pristajalna masa 1157 kg (2550 lbs) Maksimalni bočni veter na pristanku 15 kt (28 km/h)
Preglednica 2.3: Odpoved motorja C172
Odpoved motorja med letom, postopek ponovnega zagona:
Hitrost 68 KIAS
Ventil za zapiranje goriva Odprt (ON – push full in)
Gorivni ventil Oba rezervoarja (BOTH)
Zunanja gorivna črpalka Vklopi (ON)
Zmes goriva Bogata (RICH), če se motor ni zagnal
Magneti Oba (BOTH) ali Start (ustavljen propeler)
Opomba Če se propeler obrača, se bo motor prižgal
v nekaj sekundah. V primeru ustavljenega propelerja (nizka hitrost) magnete v položaj START, dodajanje plina in siromašenje zmesi za optimalno delovanje.
Zunanja gorivna črpalka Izklopi (OFF)
Opomba Če prikazovalnik pretoka goriva pade na 0
(okvara mehanske gorivne črpalke), vrnite stikalo zunanje gorivne črpalke na pozicijo Vklopi (ON).
Teoretične osnove
22
Preglednica 2.4: Zasilni pristanek C172 Zasilni pristanek brez motorja:
Naslonjala potnikov Najbolj pokončna pozicija
Sedeži in varnostni pasovi Zavarovani in zapeti
Hitrost 70 KIAS - uvlečena zakrilca
65 KIAS - izvlečena zakrilca
Zmes goriva Revna - ugasnjena
Ventil za zapiranje goriva Zaprt (Pull Full Out)
Magneti Ugasnjeni (OFF)
Zakrilca Po potrebi (priporočeno 30°)
Glavno stikalo Izklopi (OFF)
Vrata Odkleni pred dotikom tal
Pristanek Rep proti tlom
Zavore Močno pritisni
2.9.2 Piper PA-18 Super Cub
Piper PA-18 SuperCub (v nadaljevanju SuperCub) je drugo najpogostejše letalo v Sloveniji.
Je dvosedežno enopilotno letalo ameriškega proizvajalca Piper Aircraft z zaporedno vgrajenimi sedeži. Ima visoko nameščena krila in podvozje z repnim kolesom (iz ang.
˝Taildragger˝). Ima odlične lastnosti za vzletanje in pristajanje na kratkih stezah in se večinoma uporablja za vleko jadralnih letal. Razpon kril znaša 10,7 m, visok je 2,03 m in dolg 6,82 m. Motor proizvaja Textron Lycoming in ima oznako O-320. 5,2-litrski 4-valjni boxer proizvede 150 konjskih moči pri 2700 obratih na minuto. Poganja ga aluminijast dvokrak propeler s premerom 1,88 m [7]. Na sliki 2.15 je prikazano samo letalo Super Cub, v preglednici 2.5 pa pristajalni parametri. V preglednici 2.6 je prikazan postopek ob okvari motorja in v preglednici 2.7 zasilni pristanek.
Slika 2.15: Piper PA-18 SuperCub
Teoretične osnove
23 Preglednica 2.5: Pristajalni parametri Super Cub
Preglednica 2.6: Odpoved motorja Super Cub
Odpoved motorja v zraku, poskus ponovnega zagona:
Ventil goriva Preklopi na rezervoar, ki vsebuje gorivo
Zmes goriva Bogata (RICH)
Gretje uplinjača Vklopi (ON)
Motorni inštrumenti Preveri vzrok odpovedi
Predvbrizg Zaklenjen (Check locked)
Po ponovnem vžigu:
Gretje uplinjača Ugasni (OFF)
Če motor deluje in čas dovoljuje:
Stikalo magnetov L nato R in nazaj na BOTH
Plin in zmes goriva Različne nastavitve (vzrok odpovedi v
napačni nastavitvi zmesi goriva)
Opomba Če je prišlo do odpovedi zaradi izrabljenosti
goriva, po izbiri polnega rezervoarja motor ne bo deloval, dokler se ne napolnijo cevi za dovod goriva. (pribl. 10 s)
Če ponovnega delovanja motorja ni moč vzpostaviti, nadaljujte na zasilni pristanek.
Preglednica 2.7: Zasilni pristanek Super Cub Zasilni pristanek:
Hitrost 70 mph (62 kt) IAS
Izberi mesto pristanka
Obvesti kontrolorja letenja Vzrok pristanka in namen
Magneti Izključi (OFF)
Glavno stikalo Izključi (OFF)
Ventil goriva Zapri (OFF)
Zmes goriva Zapri (Idle Cut-Off)
Varnostni pas Tesno zategni
Pristajalna razdalja 116 m (350 ft)
Hitrost križarjenja 115 kt (212 km/h)
Najboljša finesa (največji domet) 62 kt (114 km/h) Minimalna hitrost s spuščenimi zakrilci 37 kt (69 km/h)
Maksimalna vzletna/pristajalna masa 794 kg (1750 lbs) Maksimalni bočni veter na pristanku / kt (/ km/h)
Teoretične osnove
24
2.9.3 Pipistrel Virus
Pipistrel Virus (v nadaljevanju Virus) je popularno ultralahko letalo slovenskega proizvajalca Pipistrel. Je dvosedežno letalo z vzporedno konfiguracijo sedežev. Večinoma je sestavljeno iz kompozitnih materialov in ima visoko nameščena krila in T rep. Pelje se na neuvlačljivem tricikelj podvozju. Letalo je dolgo 6,45 m in visoko 2,06 m. Razpon kril je 10,7 m. Poganja ga motor Rotax 912 S3 z 73,5 kW moči. 1,2-litrski 4-valjni boxer z zračnim in vodnim hlajenjem najdemo v veliko ultralahkih letalih. Motor dovaja moč do dvokrakega propelerja, proizvajalca MT-propeller. Ima oznako MTV-33-1-A/170-200 in ima premer 1,7 m. Letalo je priljubljeno pri pilotih z licenco LAPL (Light Aircraft Pilot Licence), mogoča pa je tudi uporaba za vleko jadralnih letal. Na letalo je nameščen sistem BPRS (Ballistic Parachute Rescue System). Ta sistem nudi zadnji možni izhod v primeru izrednega dogodka.
Ob aktivaciji se nad letalom odpre padalo, ki z zmanjšano hitrostjo spusti letalo na tla [8].
Na sliki 2.16 je letalo Pipistrel Virus, v tabeli 2.7 so ključni podatki za pristajanje letala, v 2.8 je postopek ob odpovedi motorja in v 2.9 postopek zasilnega pristanka.
Preglednica 2.8: Pristajalni parametri Virus
Pristajalna razdalja 260 m (787 ft)
Za pristajanje na travi dodaj 20 % k pristajalni razdalji Dolžina pristajanja čez 15 m (50 ft) oviro 445 m (1347 ft)
Manevrirna hitrost 100 kt (185 km/h)
Najboljša finesa (največji domet) 70 kt (130 km/h) Hitrost pristajanja brez motorja 63/58 kt (117/107 km/h)
(uvlečena/spuščena zakrilca) Minimalna hitrost brez spuščenih zakrilc 53 kt (98 km/h)
Maksimalna vzletna/pristajalna masa 600 kg (2550 lbs) Maksimalni bočni veter na pristanku 18 kt (33 km/h)
Slika 2.16:Pipistrel Virus SW 121 [8]
Teoretične osnove
25 Preglednica 2.9: Odpoved motorja Virus
Odpoved motorja v zraku, poskus ponovnega zagona:
Hitrost najboljše finese Vzpostavi
Ventil goriva Preveri/Preklopi rezervoar
Stikalo vžiga Preveri, Oba (BOTH)
Ponovni vžig:
Glavno stikalo Vklopi (ON)
Ročica za plin 10 mm odprta
Zaganjač Zaženi
Ročica za plin Počasi odpiraj
Opomba: Če se motor ne zažene, izvedi postopek za zasilni pristanek.
Preglednica 2.10: Zasilni pristanek Virus Zasilni pristanek:
Najboljša finesa Vzpostavi 70 KIAS
Radio Oddaj MAYDAY depešo (121,5 MHz)
Transponder SQAWK 7700
ELT Aktiviraj
Ročica za plin Prosti tek
Ventil goriva Zaprt
Stikalo vžiga Ugasni
Zakrilca (ko je pristanek zagotovljen) + 2
Glavno stikalo Ugasni
Varnostni pasovi Zategni
26
3 Metode dela
V tem poglavju je prikazana razlika v doletu med spuščanjem helikopterja AS532 Cougar z delujočimi motorji (normalni pogoji letenja) in v avtorotacijskem letu (izguba moči motorjev). Razlika je prikazana tako računsko kot tudi grafično. Tako si lahko lažje predstavljamo vpliv izgube pogona glavnega rotorja helikopterja na hitrost spuščanja ter doseg.
Predstavljena je pristajalna razdalja od višine 15 m (50 ft) nad terenom do zaustavitve letala za tri različna letala s pomočjo izračunov glede na različne parametre obratovanja.
Konkretno so predstavljeni kriteriji določanja mesta pristanka. Prikazane so nevarnosti pri zasilnem pristajanju med letenjem vzdolž tranzitnih etap, vrisanih v VFR karto Slovenije oziroma GAFOR rut, ki jih te etape sestavljajo.
Metode dela
27
3.1 Primerjava dosega helikopterja
3.1.1 Eurocopter AS 532 Cougar
Slovenska vojska trenutno razpolaga s štirimi helikopterji AS 532 Cougar. Gre za večji transportni helikopter proizvajalca Airbus Helicopters [18]. Štiri krake glavnega rotorja, ki se vrtijo v nasprotni smeri urnega kazalca, poganjata dva turbogredna motorja Turbomeca Makila 1A1. Vsak od njiju proizvede 1330 kW moči. Uporablja se za transport vojakov, tovora, operacije SAR (search and rescue), evakuacijo in komercialne lete. V zrak ponese največ 27 potnikov, odvisno od konfiguracije sedišč. Maksimalna vzletna teža znaša 9000 kg, teža praznega pa je 4500 kg. Parametri, navedeni v priročniku helikopterja AS 532 Cougar, so uporabljeni za prikaz razlike v hitrosti spuščanja in doleta v primeru normalnega in avtorotacijskega spuščanja. Na sliki 3.1 je prikazan helikopter AS 532 Cougar in njegove dimenzije.
Slika 3.1: Eurocopter AS 532 Cougar [18]
Metode dela
28
Iz priročnika helikopterja lahko odčitamo dva ključna podatka za preračun dosega [18]:
- hitrost spuščanja z delujočimi motorji: RODo = 500 ft/min, - hitrost spuščanja v avtorotaciji: RODar 1,2 = 2000/2500 ft/min, - začetna višina: Hz = 8000 ft,
- končna višina: Hk = 1700 ft.
Začetna in končna višina sta določeni na podlagi operacij helikopterja. Pri vzletanju s Kredarice se helikopter vzpne na približno 8000 ft nadmorske višine in se spusti proti Ljubljanski kotlini, ki ima v Gorenjskem delu povprečno višino približno 1700 ft [13].
3.1.2 Izračun dosega
Za izračun dosega bomo uporabili enačbo, ki jo pilot lahko uporabi med samim letom. Z njo določa pot, ki jo prepotuje med spustom. Tako jo lahko izkoristimo tudi za preračun dosega l v navtičnih miljah (NM) glede na navedeno hitrost spuščanja v normalnem ali avtorotacijskem letu [19].
𝒍 =(𝑯𝒛− 𝑯𝒌)
𝟑𝟎𝟎 ∙ 𝒏 = (𝟖𝟎𝟎𝟎 𝑓𝑡 − 𝟏𝟕𝟎𝟎 𝑓𝑡)
𝟑𝟎𝟎 𝑓𝑡/𝑁𝑀 ∙ 𝟏 = 𝟐𝟏 𝐍𝐌 (3.1)
𝒏 =𝑹𝑶𝑫𝒐
𝟓𝟎𝟎 = 𝟓𝟎𝟎 𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛
𝟓𝟎𝟎 𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛= 𝟏 (3.2)
Enačba 3.1 nam poda razdaljo, ki jo helikopter prepotuje med spuščanjem iz začetne na končno višino. Od začetne višine odštejemo končno, da dobimo spremembo višine.
Spremembo nato delimo s 300 ft/NM. Ta faktor dobimo na podlagi hitrosti spuščanja med križarjenjem. Število n dobimo s pomočjo enačbe 3.2, kjer dejansko hitrost spuščanja delimo s predpisano normalno hitrostjo spuščanja 500 ft/min.
Če v enačbi vstavimo še podatke za avtorotacijsko spuščanje, dobimo naslednje rezultate:
Preglednica 3.1: Rezultati preračuna dosega v normalnem in avtorotacijskem letu
Hitrost spuščanja [ft/min] n [/] l [NM]
RODo = 500 1 21
RODar1 = 2000 4 5,25
RODar2 = 2500 5 4,2
Metode dela
29 Zdaj lahko tudi grafično prikažemo doseg helikopterja v različnih pogojih spuščanja.
Predpostavljen je del pogostejšega leta helikopterja SV in sicer oskrba koč v slovenskem hribovju. Ena od teh je koča na Kredarici. V tem primeru helikopter vzleta s Kredarice, kjer mu na višini 8000 ft odpove motor. Pilot nato s postopkom avtorotacije skuša pristati na varnem mestu. S pomočjo programa Google Earth je prikazana primerjava dosega v primeru normalnega in avtorotacijskega spuščanja [13]:
Na sliki 3.2 lahko opazimo razliko v doletu v primerjavi z okolico. V primeru normalnega spuščanja imamo doseg, kot ga označuje rumeni lok. Vidimo, da bi helikopter dosegel željeno višino 1700 ft daleč stran od mesta začetka spuščanja. V primeru spuščanja s hitrostjo avtorotacije (modra – 2000 ft/min, rdeča – 2500 ft/min) pa vidimo, koliko manjši doseg ima helikopter. Med pregledom terena opazimo, da bi helikopter med letenjem po trajektoriji, označeni z modro ali rdečo barvo, najverjetneje trčil v pobočje pri Debeli Peči. Z belo puščico je v ta namen narisana najverjetnejša pot helikopterja v primeru odpovedi nad Kredarico. Pilot bi med avtorotacijskim letenjem zavil v dolino Krmo, kjer se v dosegu nahaja nekaj jas za varno izvedbo pristanka.
Slika 3.2: Grafični prikaz dosega helikopterja [13]
Metode dela
30
3.2 Pristajalna razdalja letala
Pristajalno razdaljo letala pričnemo meriti, ko letalo preide višino 15 m ali 50 ft (ang. »screen height«) nad pragom steze, in prenehamo meriti, ko je letalo popolnoma zaustavljeno na vzletno-pristajalni stezi. To dolžino razdelimo na tri dele:
- prilet (S1),
- ravnanje ali flare (S2),
- vožnja po tleh ali ground run (S3).
S preračuni v tem poglavju je prikazana razlika v pristajalnih razdaljah glede na tip letala.
Kot glavni faktor bosta upoštevani masa letala in hitrosti pristajanja. Preračuni bodo v nekaterih enačbah poenostavljeni ali poenoteni, saj niso vsi parametri, ki vplivajo pristajalno razdaljo, relevantni za zastavljeni cilj tega diplomskega dela. V ta namen je za vsa letala predpostavljena enaka polara odvisnosti upora letala od vzgona in predpostavljen koeficient vzgona med fazo vožnje po tleh.
3.2.1 Prilet
Za preračun razdalje, prepotovane od višine 15 m do tal (ravnanje se prične na višini 1–0,5 m), potrebujemo koeficienta vzgona in upora. Koeficient vzgona dobimo iz hitrosti spuščanja na priletu za pristanek s pomočjo enačbe 3.3, tega pa nato vstavimo v enačbo 3.4 in dobimo koeficient upora. Samo priletno razdaljo nato izračunamo s preprosto enačbo 3.5.
V naslednji tabeli so podani podatki za preračun razdalje S1. Pri preračunu so upoštevani pogoji standardne atmosfere MSA (ρ = 1,225 kg/m3) [6][7][8][20].
Preglednica 3.2: Parametri za preračun dolžine S1
Letalo\Parameter Pristajalna masa [kg] Hitrost prileta [m/s] Površina kril [m2]
C172 1157 31 16,2
Super Cub 794 32 16,6
Virus 600 33 9,51
Slika 3.3: pristajalna razdalja letala
