Mini jadralno letalo – priložnost za uresničitev sanj o letenju

Autor Edward Margański, prevedel Boris Kožuh

Predgovor prevajalca

Avtor Edward Margański je svetovno znan letalski inženir in konstruktor s Poljske. Sam sebe v besedilu na več mestih imenuje fosil in celo dinozaver. Izraza sta malo prehuda, saj se izraz fosil nanaša na nekaj milijonov let pred našim časom, izraz dinozaver pa celo na več kot šestdeset milijonov let. Zato bi raje uporabil besedo Stari Slovan, ki se nanaša „samo” na poldrugi tisoč let. Saj poznate tisto domislico o Starih Slovanih in letenju? Na prelomu četrtega in petega stoletja se pogovarjata dva Stara Slovana. Prvi pravi: „Zapomni si enkrat za vselej – ljudje nikdar ne bodo letali po zraku kot ptice”! A drugi mu odgovori: „Daj no daj, kaj mi boš pravil, saj nismo več v četrtem stoletju”!

A to so le želje prevajalca! Nisem si upal narediti tega. Našega avtorja s Poljske bom v članku imenoval prazgodovinsko, tako kot je sam napisal: dinozaver. Izraz Stari Slovan bom prihranil zase.

Jadralno letalo in nova priložnost za uresničitev sanj o letenju

Že od malih nog sem sanjal o letenju. Kasneje, med študijem in poklicno kariero, sem se tudi zares posvetil letalstvu. Vendar sem vedno bil na razpotju:” Ali leteti ali ustvarjati “leteče stroje”? V bistvu me ta dilema spremlja do danes, ko lahko o sebi rečem, da sem že letalski fosil. Seveda si danes zastavljam vprašanje : „Ali je bilo dobro staviti na prav tega konja”? Zakaj pišem o tem? Mogoče zato, ker kljub več kot 2000 uram, preživetim v motornih in jadralnih letalih, imam še vedno občutek, da nisem naredil vsega, kar bi mogel. Vendar me tolaži, da se drugi kolegi – pravi piloti, počutijo enako.

Kot sem že omenil, je moje poklicno življenje tesno vpeto v različne oblike letalstva. In v teh dolgoletnih izkušnjah se je nabralo veliko misli, ki bi jih rad ubesedil in sprožil razpravo o njih v letalski strokovni javnosti. Tokrat bi rad spregovoril o radosti letenja in možnostih za njihovo uresničitev.

Nekoč

Imel sem srečo, da sem preživel mladost v času, ko je bilo jadralno letalstvo zares masovno in predvsem poceni, ali celo brezplačno. Torej sodim v skupino, za katero je bila radost letenja, možnost gledanja na svet s ptičje perspektive in s tem povezana doživetja in izkušnje, ki niso na voljo običajnim ljudem, omejena le s pozitivno oceno zdravnikov in lastnim prostim časom.

V tistih časih so bili potrebni tisoči pilotov za oborožene sile in v manjši meri tudi za letalske družbe. Zato je bilo začetno ali selektivno usposabljanje na jadralnih letalih najboljša rešitev.

Država je takrat financirala in posebej skrbela za letalsko dejavnost. Tako ni bilo le na Poljskem, podobno je bilo, čeprav v različnih oblikah, po vsem svetu. Na žalost v današnjih časih ni več potrebnih toliko pilotov in so države večinoma prenehale materialno podpirati letalstvo. Prevladala je miselnost: “Dragi državljani, če se hočete poditi po nebu, boste pač morali to delati za svoj denar.” A tega denarja kljub temu, da smo danes veliko bogatejši kot v času moje mladosti, marsikdo nima dovolj. Jadralna letala so vse dražja zaradi pehanja za čim boljšimi dosežki in še bolj zaradi majhne proizvodnje (ponekod celo posamične). Dražje je tudi materialno in organizacijsko ozadje za njihovo uporabo. Dovolj je povedati, da se je pred petdesetimi leti celotna proizvodnja jadralnih letal na svetu približevala številu pet tisoč, a da so jih v minulem letu izdelali komaj kakšnih 150. Zares, proizvodnja se je zmanjšala za več kot tridesetkrat.

No, ne bom več tarnal glede tega. Torej, kaj si je izmislil takšen letalski dinozaver, kot sem jaz?

Nekaj novega

Ob opazovanju razvoja letalske tehnike in tehnologije nasploh in kar je pomembnejše, ob opazovanju sprememb v našem vedno bolj globaliziranem svetu, ugotavljam, da obstaja možnost za oživitev jadralnega letalstva kot priložnosti za uresničitev naših želja po letenju ponovno oživi. To možnost vidim ker:

 – smo vsekakor bogatejši kot pred petdesetimi in več leti;

 – uporabljamo nove tehnične rešitve, predvsem osupljiv razvoj električnih pogonov;

 – imamo nove materiale, tehnologije za njihovo uporabo in predvsem znanje za izdelavo majhnega, lahkega in poceni jadralnega letala;

 – če se odrečemo tekmi za vrhunske zmogljivosti naših jadralnih letal in se zadovoljimo z zmogljivostmi jadralnih letal iz šestdesetih let, lahko izdelamo poceni in za uporabo enostavno jadralno letalo, takšno, s kakršnim je avtor tega besedila v mladosti preletaval 300 kilometrske razdalje;

 – če sprejmemo, da si bomo, ne da bi s tem ogrozili ponos pravega jadralca, med preletom pomagali z dodatnim električnim pogonom, lahko doživimo prelete skoraj kot na današnjih vrhunskih jadralnih letalih in razširimo možnosti letalskega turizma;

 – z drugimi besedami, želimo narediti “leteči simulator” ki bo simuliral letenje vrhunskega jadralnega letala;

 – in vse to brez pomoči več ljudi, ki so sicer potrebni pri organizaciji letenja z jadralnimi letali, brez vlečnega letala in seveda brez dežuranja prijatelja s prikolico za primer pristanka izven letališča;

 – majhne dimenzije in teža novega jadralnega letala ustvarjajo nove možnosti za prevoz in hrambo, celo v domači garaži ali pristrešku.

Zamisel predstavljena v teh točkah, temelji na ideji, da letenje z jadralnim letalom ne sme služiti zgolj uporabnim namenom, ampak predvsem uresničevanju pradavnih sanj o letenju. Letenju zaradi radosti letenja in povrhu za širši krog ljudi kot danes. Morebitne koristi za družbo ali za posameznika pa naj bodo le dodatek ali višnja na torti.

Tehnika

Pojdimo k podrobnostim. Najprej očrtajmo skico takšnega jadralnega letala, da bomo pri analizi različnih tehničnih, operativnih in ekonomskih vidikov, imeli pred očmi materialno predstavo zasnove.

Najpomembnejša značilnost nove zasnove so majhne dimenzije. Odločili se bomo za manj kot deset metrov razpona kril in pet metrov dolžine trupa. Če se konstruktor intelektualno potrudi, lahko z novimi materiali in tehnologijami ustvari takšno jadralno letalo z vzletno težo 200 – 210 kg. Seveda pa je treba izpolniti pogoje, opisane v nadaljevanju članka. Jadralno letalo bi naj imelo vsaj takšne letalne lastnosti kot letala iz obdobja velikega razcveta jadralnega letalstva: Mucha, Jaskólka ali delno celo Pirat (pri nas bi omenili Vajo ali celo Trenerja).

Preboj za dosego tega cilja bi bila uporaba dodatnega električnega pogona. Predpostavimo, da smo zaenkrat zadovoljni s tehnično stopnjo baterij, ki jih danes dobimo. Razvoj baterij v prihodnosti bo stvari le izboljšal, kar rešuje bistveni problem: samostojno vzletanje našega jadralnega letala. Pomislimo: ne potrebujemo vlečnega letala, katerega vzdrževanje je zelo drago. Predvsem pa aerovlek pomeni organizacijske težave, zaradi katerih se pogosto odpovemo letenju. Za varno samostojno vzletanje je potrebnih kar nekaj konjskih moči. V primeru tako majhne vzletne teže bi znašala potrebna moč pri vzletanju z letališča približno 20 KM. Zato se bo treba odpovedati zabavi s pristanki in vzleti na priložnostnih terenih. Sicer priznam, da je za nas letalske upokojence, to velika izguba.

Upoštevajmo, da je razmeroma velika moč potrebna le krajši čas vzleta in vzpenjanja do višine 10 – 15 metrov. Letimo za lastno radost in čas vzpenjanja do prve termike v resnici ni posebej pomemben. Tako dobimo priložnost izkoristiti zelo dragocene lastnosti elektromotorjev: možnost kratkotrajnega povečanja njihove moči za dvakrat ali celo trikrat. Čas teka motorja s povečano močjo je omejen na nekaj deset sekund zaradi pregrevanja.

Kakšna naj bo nazivna moč elektromotorja, pri kateri lahko deluje brez časovnih omejitev? Začnimo z močjo, potrebno za vodoravni let. Izračunajmo jo kar na pamet brez papirja za jadralno letalo z maso 200 kg in hitrostjo spuščanja 1 m/sek. Vsako sekundo letalo pade za en meter in tako izgubi za  energije. To pomeni da mora ravno toliko energije dobiti vsako sekundo od motorja, torej mora biti moč 2000 W ali 2 kW. Če upoštevamo še izkoristek propelerja 0,8 in izkoristek motorja 0,95 dobimo potrebno moč motorja  ali pretvorjeno 3,5 KM (konjske moči).

Ob tem spoznanju in z baterijami, na primer s kapaciteto 4 kWh, ki tehtajo približno 8 kg, lahko računamo na motorni let brez vzpenjanja v trajanju skoraj podruge ure s hitrostjo 80 – 90 km/h. Koliko stane elektrika, bomo izvedeli pri našem dobavitelju električne energije. Pri tem še pomislite, da je treba upoštevati še učinkovitost pretvorbe energije iz vtičnice v energijo, pridobljeno iz akumulatorja.

Obstaja možnost, in ta mi je kot oblikovalcu letal še posebej pri srcu, ustvariti “simulator letenja zmogljivega jadralnega letala”. Navsezadnje je dovolj, da na primer, lastno padanje našega jadralnega letala zmanjšamo na polovico in bomo že dosegli zmogljivosti na ravni sodobnih jadralnih letal. Kako? Elektromotor bo preprosto deloval s polovico moči, ki je potrebna za vodoravno letenje. To je prvi, zelo grob približek. Ne bomo dosegli hitrosti, potrebne za popolno simulacijo dejanskih parametrov sodobnega jadralnega letala. Načelo in glavna ideja pa vendarle držita.

Tako imamo možnost, da svoje polete (ali vsaj dele poletov) opravimo kot da sedimo v vrhunskem jadralnem letalu. Na ta način lahko tudi “nedeljski piloti” okusijo pogoje, ki so sicer rezervirani za mojstre. Seveda je za popolno zadovoljstvo s to možnostjo potrebna podpora današnje vseprisotne računalniške tehnike. Če si bomo zaželeli, da bi naše jadralno letalo zares simuliralo neko vrhunsko jadralno letalo, bo moral računalnik upravljati elektromotor. Le hitrosti se ne bo dalo zvesto simulirati.

In še korak naprej. Predstavljajmo si jadralno tekmovanje, kjer tekmovalci pred štartom dobijo certificirane standardne baterije z določeno kapaciteto (v kWh) za uporabo med tekmovalno nalogo.

Namestitev pogona

Sedaj pa več o električnem pogonu. Kako namestiti motor in kje namestiti propeler? Tako seveda, da po eni strani ne bi imel negativnega vpliva na aerodinamiko jadralnega letala, hkrati pa tako, da vklop pogona ne bi zahteval spreminjanja konfiguracije jadralnega letala in bi ga lahko opravili kar mimogrede. Sodim, da je treba motor in z njim blokirani propeler postaviti na vrh navpičnega repa. Propeler naj odpira centrifugalna sila, ko motor začne delovati, zapirata pa ga naj vzmet in tlak zraka. Ta rešitev ima poleg preprostosti izvedbe in aerodinamičnih prednosti še dodatno prednost: omogoča kompenzacijo teže pilota na sedežu pred težiščem. To je tako velika masa, da je možno v zadnjem delu trupa zagotoviti primerno mesto za 8-12 kg mase akumulatorja.

Če povzamemo razmišljanja o uporabi električnega pogona, moramo poudariti, da vsak kilogram mase motorja nove generacije proizvede moč 5-7 KM, baterije s kapaciteto 8-10 kWh pa vsebujejo energijo iz vtičnice v garaži ali v hangarju, ki nas stane manj kot deset evro. Priznali boste, da je to skoraj zanemarljiv strošek. Torej imamo možnost doseči odlične drsne lastnosti ne z gradnjo “superorhideje”, ki predstavlja vrhunec dosežkov letalske tehnologije, ampak preprosto z nakupom razmeroma poceni “leteče naprave”, podprte s poceni energijo iz električnega omrežja.

Letalski turizem

Kot letalskega upokojenca me privlači takšen letalski turizem, ali še bolje jadralni turizem. To nam ponuja priložnost obiskati vsa letališča aeroklubov na Poljskem – tudi tista, kjer nimajo vlečnega letala (enako v Sloveniji in okolici). To je tudi priložnost za obisk pozabljenih letališč in jadralnih terenov, vsaj iz zraka.

Ne gre pa samo za zemeljski letalski turizem, še bolj je vznemirljiv turizem med oblaki. Kakšni čudoviti pogledi se skrivajo pri podenju med razvitimi kumulusi ali šele nastajajočimi kumulonimbusi! Da niti ne omenjam še drugih čarobnih vremenskih pojavov, ki nam ponujajo ne samo umetniška doživetja, ampak tudi takšna, ki jih ne bi doživeli na zemlji, niti pred zelo zmogljivim računalnikom ne. Govorim seveda o letenju med oblaki v skladu z zdravo pametjo in ustreznimi predpisi. Bolj konkretno – po pridobitvi soglasja (običajno po radiju) kontrole zračnega prometa. Minilo je že veliko let, odkar sem na jadralnih letalih Mucha in Jaskółka letel med oblaki, v letalu pa sem imel samo najnavadnejši kontrolnik leta, ki je omogočal letenje brez zunanje vidljivosti. Torej, zdaj, ko je imajo umetni horizont celo brezpilotna letala iz kategorije igrač, letalski turizem med oblaki sestopa z ravni ekstremalnega na sprejemljivo raven.

Dimenzije in masa

In sedaj h konstrukciji jadralnega letala. Za doseganje prej opisanega, mora biti letalo kar se da lahko in kar najmanjše. To je potrebno zaradi stroškov nabave in vzdrževanja letala, pa tudi zaradi zmanjšanja potrebnega dela pred letenjem in po njem. Idealno bi bilo, če bi bil pilot samozadosten vsakokrat, ko si zaželi leteti. V praksi je to težko, toda ne nemogoče.

Pilotov niti ni potrebno spomniti, kako so težave, ko je treba letalo potegniti iz polnega hangarja, povezane s težo in velikostjo letala. Podobno velja tudi za razstavljanje in sestavljanje jadralnega letala iz prikolice.

V današnjih časih standardna dolžina avtomobilskih garaž ne presega pet metrov. Če bi želeli hraniti naše letalo v garaži na preprosti prikolici, moramo omejiti krilni razpon na 9,5 m. Takšen razpon bi pomenil velik korak v smeri cenovne dostopnosti lastnega jadralnega letala.

Tako dobimo več možnosti, da takšno letalo kupi in uporablja tudi manjša skupina prijateljev. Med njimi ima eden, npr. možnost hrambe v garaži, drugi voljo do urejanja dokumentacije, tretji znanje in voljo vzdrževati letalo itd.

Majhne dimenzije in majhna teža seveda povzročijo tudi majhne dimenzije pilotske kabine. Večina pilotov iz časa med 1960. in 1980. letom je sprejela dimenzije kabine Foke. Zato mislim, da če so se oni navadili na višino trupa na mestu kabine 70 ali 75 cm, se lahko tudi mi danes sprijaznimo z višino malo nad 75 cm, z dodatno možnostjo, da kupec naroči različico jadralnega letala s pokrovom kabine, ki je višji za nekaj centimetrov.

Kaj pa sam pilot? Predpisi za izdelavo jadralnih letal določajo, da mora biti nosilnost jadralnega letala 110 kG (pilot, padalo in prtljaga). In če ustvarimo nov razred jadralnih letal, lahko zaradi težnje po doseganju opisanih zmožnosti, omejimo nosilnost, npr. na 90 kg. To bi seveda zaprlo možnosti mnogim, ki ne skrbijo preveč za svojo telesno težo. Prav ti kilogrami bi morda odločali o uresničljivosti projekta. In tako lahko za popolnejšo utemeljitev tega predloga, sklicujoč se na knjigo “Poljske letalske konstrukcije” avtorja Andrzeja Glasssa dodam, da so imela skoraj vsa predvojna jadralna letala koristno težo v razponu od 70 do 90 kg. Ne zdi se, da so bili takrat piloti nezdravo podhranjeni.

Aerodinamika in konstrukcija

In ker govorimo o masi, naj opozorimo, da je zaradi letenja “med oblaki”, torej v zelo spremenljivih vremenskih razmerah (oh, kjer so tisti časi, ko so jadralna letala res letela v oblakih), faktor preobremenitve +5,5, tj. ne veliko manjši kot za akrobatska jadralna letala. Preostanek mojih misli je torej usmerjen k možnosti spoznavanja (ali še bolje doživljanja) lepote akrobacij. Ena glavnih omejitev pri gradnji dobrega akrobatskega jadralnega letala je vztrajnostni moment okoli njegove vzdolžne osi. Pri tem je odločilni dejavnik razpon kril. Zato bi lahko bilo jadralno letalo z izjemno majhnim razponom v privilegiranem položaju. Torej, ko dodamo lastnostim našega jadralnega letala manjkajočih 0,5 g, lahko pomislimo (skoraj zastonj) o uresničitvi radosti z letenjem v TREH DIMENZIJAH. Povsem zares. S takšnimi letali lahko računamo, ne samo na naslednike Sebastiana Kawe, temveč tudi na naslednike Jerzyja Makule (opomba prevajalca: Kawa je večkratni svetovni prvak v jadralnem letenju, Makula pa večkratni svetovni prvak v akrobacijah na jadralnih letalih). Vaja namreč dela mojstra. Naše zamišljeno jadralno letalo ne bo zmanjšalo pomena vrhunskih jadralnih letal, npr. Diane, njenih razvojnih različic, Foxa, Swifta, Swifta 2 itd.

Pri načrtovanju takšnega jadralnega letala bomo uporabili vse novosti na področju aerodinamike, predvsem nove profile, optimizacijo prehoda trup-krila, zaključke kril in druge. Seveda naše jadralno letalo ne bo letelo v območju hitrosti, kot nekoč Mucha (ali recimo Trener za naše pilote z daljšim stažem). Letelo bo hitreje, podobno kot letalo Jantar. To odpira možnost zmanjšanja površine kril. Mislim, da bi krilna obremenitev morala biti nekaj več kot 30 kg/m2, kar bi pomenilo pri razponu pod deset metrov, vitkost krila okoli 15. To je kar spodobno za jadralno letalo. Za primerjavo: Delfin je imel vitkost 17,5, Vuk 18,5 in DG-100 20,5. Vitkost bo pravzaprav še nekoliko večja, zaradi krilnih zavihkov na koncih kril (winglets). Nujno bo zavihke narediti tako, da bodo enostavno snemljivi zaradi prevoza v prikolici. Seveda bodo v krilih zračne zavore in še zakrilca (flaps) za izboljšanje kroženja v termiki. Mislim, da bi zaradi enostavnosti konstrukcije, zakrilca morala biti povezana s krilci (flaperons). Glede zračnih zavor bo treba iskati nove rešitve (morda tudi propeler kot zračna zavora).

Če se vrnemo k prej omenjenim krilnim zavihkom, jih je treba rahlo podaljšati, tako da je del usmerjen navzdol. Ta del med vožnjo po zemlji služi kot podpora krila (pomanjklivost, ki so jo izkusili številni poljski piloti, ki so leteli na motornem jadralnem letalu Ogar). To je posebej pomembno, ker bomo z našim jadralnim letalom takoj po sestavljanju samostojno odpeljali na začetek steze. Ves čas govorim o jadralnem letalu, ker ime motorno jadralno letalo povezujem z nečim velikim, zapletenim in tujim naravi jadralnega letenja. Lahko pa sprejemo sporazumno izraz: jadralno letalo s pomožnim pogonom.

Skrb za majhno težo in čim manj zapletov zahteva neuvlačljivo kolo pred težiščem in pomožno kolo pod repom, povezano s smernim krmilom. Posledica tega bo nekoliko zmanjšana vidljivost med vožnjo k štartnemu mestu. Lahko nas tolaži dejstvo, da so imeli naši dedki še veliko slabšo vidljivost v lovskih letalih Jak, Mustang, Spitfire ali drugih.

Kdo in kje?

Sama struktura jadralnega letala mora temeljiti na ogljikovih kompozitih, predvsem pa na dosedanjih bogatih izkušnjah ljudi, ki so na Poljskem delali pri proizvodnji jadralnih letal. Teh je na Poljskem še vedno veliko, predvsem v okolici mesta Bielsko Biała. Njihove izkušnje bodo pomagale pri tem, kako najbolje narediti letalo, a tudi kako se izogniti številnim banalnim napakam.

Če bi obstajala volja za izvedbo takšnega projekta, in kar je najpomembneje, če bi se našel denar zanj, bi bila to nova priložnost, da se desetletja izkušenj in tradicije pri gradnji jadralnih letal uporabijo recimo prav v Bielsko-Białi. Tam obstaja nekaj podjetij, ki bi se lahko lotila takšnega izziva, kar bi bilo pomembno tudi z vidika nekaterih formalnih razlogov (certifikati).

Ali so zgoraj predstavljene ideje kakšen prelomen izum? Zagotovo ne. Gre bolj za ideje, povezane v celoto, da bi izkoristili tehnični in civilizacijski napredek zadnjih desetletij. Tako zbrane ideje lahko ustvarijo novo kakovost. V tem primeru bi to bila možnost ponovnega odkrivanja izkušenj in občutkov, ki jih je imela priložnost doživeti moja generacija.

Ali to razmišljanje ni bogokletno z vidika nekaterih ljubiteljev izvornega jadralnega letalstva? Ali lahko vzbudi kritiko v krogih pilotov, ki se s tem športom ukvarjajo na tekmovalni ravni? Verjetno je tako. Gre pa za izpolnitev pričakovanj večine jadralnih pilotov, ki ne morejo, ali ne upajo tekmovati, ali jih preprosto sploh ne veseli hitrostno tekmovanje na čedalje daljših razdaljah. Večina pilotov je prav takšnih. In tako bo vedno ostalo.

Mogoče je še čas premakniti kretnice na progi, po kateri drvimo. Mogoče še lahko izkoristimo razvoj tehnologije in omogočimo ljudem bolj množično doživeti radost gibanja v zraku v treh dimenzijah, z izkoriščanjem samo ali predvsem sil in energije narave.

Za koliko?

In na koncu še nekaj besed o stroških. Ti bodo odvisni predvsem od obsega projekta, torej od števila izdelanih jadralnih letal. Menim, da kljub inflaciji lahko vzamemo za okvirno merilo vsoto, kakršno so pred nekaj desetimi leti postavili organizatorji natečaja za letalo svetovnega razreda, v katerem je zmagalo poljsko letalo PW – 5, torej nekaj več kot 20.000. švicarskih frankov.

Najprej bo potrebna široka razprava v letalski javnosti in iskanje sponzorjev v celotnem letalskem okolju, torej med tistimi, ki želijo leteti, in tistimi, ki letalstvo podpirajo. Začetek razprave se bo zagotovo pojavil na straneh letalskih revij (na Poljskem Skrzydlata Polska in Przegląd Lotniczy) in v elektronskih medijih. Upam, da so moja pričakovanja realna.

In ker je predmet naših premislekov še daleč od strogo tehničnih rešitev, se lahko z besedilom in risbo, ki to ponazarja, moja vloga na tej točki konča.