|
Aikakauskirja Aika - 1909, ss. 652-664
Kirjoitttaja J.H. Kurkilahti
LENTOKONEISTA
Nykyjään vallitsevien eri lentokonetyyppien perinpohjaiseen selostamiseen en tässä aio ryhtyä. Mutta lentotehtävä on jo niin lähellä käytännöllistä ratkaisuaan, että lentotekniikan pääkohtien esittäminen hyvin puolustanee paikkaansa, olletikin kun meillekin Suomeen ennen pitkää säätänee tällaisia koneita.
Eikö lentotehtävä jo ole ratkaistu? Onhan Zeppelin lentänyt kaupungista toiseen tarkoin edeltäkäsin määrättyä rataa, onhan Reimsin kilpailuissa muuan lentokoneella yhteen jaksoon kulkenut lähes 20 penikulmaa, toinen ajanut takaa ja saavuttanut täyttä menoa kulkevan pikajunan. Onhan siis tehtävä ratkaistu!
Pari sanaa näiden ajatusten johdosta.
Jo pitkät ajat on lentotehtävää harrastavien joukko jakaantunut kah-teen kilpailevaan ja monasti riiteleväänkin ryhmään. Ainoa järjellinen rat-kaisu on ohjattava ilmapallo, sanoivat toiset. Ohjattava ilmapallo on joutava laitos, sanoivat taas toiset, tehtävä on vasta ratkaistu, kun saamme koneen, joka on ilmaa raskaampi – kuten linnutkin – mutta jolla silti pystymme lintujen tapaan ilmassa liitelemään, siis luonnollisen lentokoneen. Keveämpi kuin ilma! raskaampi kuin ilma! siinä siis vastakkaisten leirien tunnussanat. Ohjattava ilmapallo, varsinainen lentokone, siinä koneiden nimet. Ainoas-taan jälkimäisiä tämä kirjoitus lähemmin koskee. Zeppelinin ennätykset eivät siis nyt kuulu meihin.
Vaikka lentokoneilla jo onkin saavutettu merkittäviä tuloksia, ei lento- kysymystä vielä voida pitää käytännöllisesti ratkaistuna. Niin pitkälle kyllä jo on päästy, että voidaan liikkua ilmassa huomattaviakin matkoja, mutta kuitenkin on tällä liikkumisella vielä kokeilun luonne. Vahinkoja tapahtuu tämän tästä, uusia parannuksia keksitään myötäänsä, koneet ovat miltei kokonaan vielä ammattimiesten hallussa. T. s. lentokoneet eivät vielä ole valmiita, luotettavia lentoneuvoja, vaan onnistuneita – ja nopean kehityksen alaisia – kokeilukoneita; kysymys lentämisen mahdollisuudesta on kieltämättä ratkaistu, käytännöllisiä tuloksia on saavutettu, mutta käytännöllisesti ratkaistu ei lentokysymys vielä ole.
*
Lentokoneiden suunnittelijoita kiihoitti alati tehtäväänsä lintujen lento. Miksikä ei ihminen järkensä avulla voisi luoda konetta, joka ilmassa lentäisi, kun kerran lintujen lento todistaa lentämisen olevan mahdollisen, tehtävän siis järjellisen? Ihmisellä ei ole niin paljon voimaa painoonsa verraten kuin linnuilla, sanoivat epäilijät. Onhan hänellä koneita apunaan, sanoivat usko- jat. Koneet ovat siksi raskaita, että niistä ei ole mitään hyötyä, sanoivat taasen epäilijät, sillä ottaessamme avuksi koneen voimankehittäjäksi lisäämme suhteettomasti painoa ja koko laitos pysyy vielä lujemmin maassa kuin ennen. Tehkäämme keveämpiä voimakoneita, sanoivat uskojat.
Mutta – väittivät taasen toiset – eivät linnutkaan niin mahdotto- mia voimamääriä kuluta. Taito on niillä tärkeämpi. Katsokaa niiden lentoa. Pari kolme ankaraa räpäytystä siivillä, jo pääsivät lentoon. Mutta sitten eivät enään siipien lyönnit seuraakaan toisiaan yhtä nopeasti kuin alussa, vaan aivan harvakseen. Enimmäkseen lintu liitää siipiensä varassa. Oppikaamme mekin liitämään, lentokysymys on silloin ratkaistu.
l. LIITOKONE.
Yksinkertaisin lentokoneen muoto on liitokone: kone, jossa on liito-pinta tai pinnat kuten varsinaisessa lentokoneessakin, mutta, jossa ei ole moottoria. Varsinainen lentokone voi lentää aivan tyvenelläkin ilmalla, sillä moottorinsa avulla kulkee se ilmaan noustuaan eteenkäsin, sen liitopinnat kulkevat ilmaa vasten, ilma painaa silloin niitä vastaan ja tästä ilman pai-neesta syntyy kohottava voima. Liitokonetta ei voi käyttää muuta kuin tuulella. Kuljettamalla sitä tuulta vasten aikaansaadaan siksi voimakas ilmanpaine kannatuspintaan, että kone liitäjineen kohoaa ilmaan, ja pysyy siellä jonkun aikaa tuulen kannattamana, mutta jonkun matkaa liideltyään vajoaa se, vakinaisen kuljettavan voiman puutteessa, jälleen maahan.
Koska varsinaisissa lentokoneissa tapaamme kehitettynä sen, minkä liitokoneessa näemme yksinkertaisempana, lienee edullista ensinnä tarkalleen kuvata tällaisen yksinkertaisen koneen rakentaminen ja käyttö. Perehdyttyämme siihen on meidän helpompi tarkastaa varsinaisia lentokoneita.
S.654
Syytä lienee huomauttaa, että selostamamme kone, niin yksinkertaiselta kuin se nyt tuntuukin, ansaitsee kunnioitusta. Se on pitkien ponnistusten, monien kokeilujen tulos, jotka ovat maksaneet useampia ihmishenkiä 1). Koneen – Voisin-veljesten mallia – väitetään olevan vaarattoman, kunhan ei alussa ole tyhmän rohkea, vaan varovaisesti harjoittelee.
Kuvaan koneen siksi tarkoin, että ken haluaa voipi itselleen sellaisen rakentaa ja sillä liidellä. Hinta ei pane suuria esteitä, koko laitokseen tarvittavat vehkeet maksavat Ranskassa 50 mk, eivätkä ne voine meilläkään paljoa kalliimmiksi tulla. Aikaa kuluu kokoon panemiseen – jos tarpeet hankkii valmiina – kai noin 20–30 tuntia.
Kuv. l. Voisinien liitokone edestä, syrjittäin altakäsin, katsottuna.
Rungon muodostaa 6,5 m pitkä, noin 1,5 m leveä ja noin 1,45 m korkea bamburuo'öistä kyhätty kehys (kuva l). Keskimmäiset pystyt ja vaakasuorat poikkipuut siinä ovat 80 cm päässä toisistaan, muut 140 cm välimatkoilla.
Tätä runkoa rakennettaessa käytetään bamburuokoja, jotka ovat tyvestä 2,6 cm paksuja. Rungon neljä pitkittäistä tankoa tehdään jatkamalla kukin kahdesta kappaleesta, joiden tyvet pannaan jonkun matkaa vierekkäin ja vahvalla purjelangalla lujasti sidotaan kiinni toisiinsa. Liitoskohdan tulee olla keskellä näitä 6,5 m pituisia tankoja. Jotta vaaka- ja pystysuorat poikkipuut saataisiin vakavasti yhdistetyiksi näihin pitkiin tankoihin, leikataan rautapeltistä kuvan 2 muotoisia levyjä ja taivutetaan nämä kuvan 3 osottamalla tavalla, siis niin, että keskusta kiertyy pitkinpuoleisen tangon,
(s.655)
toinen sakara (AB, kuv. 2) vaakasuoran ja toinen (CD) pystysuoran poikki-puun ympäri. Kirjaimilla A, B, C ja D merkityt kohdat tulevat silloin päällekkäin. Tämä nelinkertainen levy lävistetään ja kiristetään reijän kautta pistetyllä ruuviniitillä kokoon.
Kehys ei kuitenkaan vielä edes pysy koossa, saatikka sitten ole kan-kea. Tämä aikaansaadaan sen tankojen muodostamain nelikulmioiden hal-kaisijain suuntiin pingoitettujen 1,5 mm vahvuisten teräslankain avulla. Sisään kehykseen tulevat langat on mukavin pujottaa niittien ympäri, ruuvin alle (kuva 4). Jotta ne saataisiin pysymään käytetään apuna 2 cm pituisia palasia kupariputkea, jonka sisähalkaisija on 3,5 mm ja seinämä 0,5–1,0 mm. Langan kumpikin pää pujotetaan tällaisen putken läpi ja taivutetaen vastakkaisten kulmain niittien ympäri. Sitten kumpikin putki työnnetään
  
takaisin kulmaansa, niin että lanka toisenkin kerran menee sen läpi, langan pää käännetään mutkalle ja katkaistaan (kuva 4) ja niitin ruuvi kierretään lujalle. Näitä lankoja ei saa erityisen kireälle, mutta pitää koettaa saada ne kaikki yhtä kireiksi. Pingoittamalla teräslankoja ristiin sekä poikittain että pitkittäin saadaan kehys kankeaksi, joten se päistään tuettuna kantaa taipumatta 100–150 kg.
Paitsi tätä isoa kehystä tehdään samalla tapaa toinen pienempi: 2 m pitkä, 0,8 m korkea ja l m leveä. Se yhdistetään neljällä 2,75 m pitui-sella bambukappaleella isoon kehykseen kuvan l osottamiin kohtiin. Liittä-minen voidaan tehdä purjelangalla tai rauta- tai kuparilevystä leikatuilla liitekappaleilla, jotka juotetaan kokoon ja naulataan kiinni ruokoihin. Teräs-lankahalkaisijoilla kangistetaan tämäkin osa, niin että koko laitos on ehdot-toman kankea.
Liitopinnat tehdään kankaasta. Perkali tai kalikoo (pumpulikankaita) sopivat tähän ja ovat halpoja. Kangas voidaan kiinnittää joko neulomalla tai paksulla liisterillä. Pitkän kehyksen yläpinta peitetään kokonaan, ala-pinnassa jätetään keskimäinen – 80 cm leveä – aukko peittämättä. Tähän aukkoon sijoittuu liitelijä kainaloistaan riippuen kahdessa sopivalle etäisyydelle – noin 33 cm – toisistaan poikittain keskelle aukkoa
s. 656
kiinnitetyssä bambutangossa. Pienemmän (peräsin-)kehyksen pinta peitetään sekin kankaalla (kats. kuv. l).
Kone on täten valmis.
Tällaisella koneella ei kuitenkaan voi liitää missä hyvänsä, vaan välttä-mätön ehto on, että löytää sopivan paikan: vähintäin 50 m, kernaammin 100 m pitkän, tasaisesti 10–15 °/o kallistuvan, avoimen alamäen, ja että on sopiva tuuli: tasainen, vastamäkeen puhaltava ja siksi voimakas, että se kohottaa laitetta, kun sitä etutangosta kiinnipitäen työntää tuulta vasten. Jollei nämä ehdot ole täytetyt, ei pidä yrittääkään liikkeelle. Sitä paitsi täytyy avukseen saada 3–4 luotettavaa ystävää helpottamaan ja valvomaan ensimäisiä liitokokeita.
Liitelyharjoituksia varten kiinnitetään etukehyksen kumpaankin ala-nurkkaan 1,5–2,5 m pitkä köysi. Apurit ottavat näiden köysien päät käsiinsä, liitelijä asettuu paikoilleen kantaen konettaan ja niin lähdetään alamäkeen, vastatuuleen vähitellen kiihtyvällä käynnillä. Jonkun askeleen kuljettuaan nousee harjoittelija ilmaan ja liitelee kuin leijassa. Täten kulje-taan mäki päähän asti. Vasta kymmenkunnan kertaa kuljettuaan mäen leijalennossa voipi harjoittelija – jos tuntee itsensä kyllin tottuneeksi ja kone hyvästi tottelee s. o. helposti nousee maasta hänen liikkuessaan muu-taman askeleen eteenpäin – yrittää vapaata liitämistä. Tämä tapahtuu niin että hän päästyään lentoon käskee avustajiaan hellittämään köydet. Hänen huutaessaan irti täytyy näiden heti, kaikkien yhtaikaa hellittää.
Jos liitokoneen tahtoo ohjata oikealle käsin, ei tarvitse muuta kuin nostaa jalkansa oikealle, nostamalla jalat vasemmalle saa koneen kääntymään vasemmalle. Tullakseen takaisin maahan tarvitsee vain siirtyä eteenkäsin. Ehdottomasti tulee vastustaa ja voittaa vasta-alkajalle ominainen halu siirtyä liiaksi taaksekäsin koneessaan, sillä tämä on vaarallinen – jos kohta ainoa vaarallinen – asento. Bambutankoja ja muita aineksia on paras pitää varastossa harjoituskentällä, sillä ensi päivinä kone vahingoittuu ja sopiva tuuli voipi jäädä käyttämättä, jollei konetta heti saa korjatuksi.
Liiteleminen kuuluu olevan hurmaavimpia urheiluja. Mutta alussa täytyy olla varsin varovainen, sillä liidellessä tarvitaan nopeata päättäväi-syyttä ja täsmällisyyttä liikkeissä ja ruumiin täytyy (kuten pyöräilemään oppiessakin) kehittyä vaistomaisesti tekemään uusia, sille outoja liikkeitä. Väitetään kuitenkin, että mitään vaaraa ei ole, jos vaan alussa välttää tyh-mää uhkarohkeutta ja järkevästi ja asteettain kehittää itseään ja jos kone on kyllin lujasti tehty kestääkseen ensi päivien kolaukset.
* * *
Kuten yllä olevasta näkyy ovat koneen tärkeimpinä osina liitopinnat. Takana olevain pienten pintain tarkoitus on vakaannuttaa konetta. Siirtämällä ruumiinsa painoa sopivaan asemaan liitopintoihin nähden pitää liitäjä
S 657
konetta tasapainossa ja ohjaa sitä. Kannattavan voiman antaa pintoja kohtaava tuuli ja koneen alkuvauhti tuulta vastaan. Kun liitäminen tehdään alamäkeen, saapi kone harjoittelijoineen pudota alaskäsin ilman että silti heti pudotaan tantereeseen.
Lintujen lennon, niiden liitämisen, otimme lähtökohdaksemme. Mutta minne on jäänyt lintujen siipien lyönti? Ne keksijät, jotka ovat koettaneet orjallisesti lintuja matkia, eivät ole mitään voittoja saavuttaneet. Ihmisten keksimissä koneissa on siipien lyönnit täytynyt korvata muilla laitteilla ja liitopinnat muodostavat näissä koneissa varsinaisen lintujen lennosta otetun osan. Mutta itse asiassa olemme nyt jo – ryhtyessämme puhumaan koneen eteenkäsin ajamisesta keinotekoisilla välineillä – jättäneet liitokoneet ja tulleet uuteen osaan esitystämme, varsinaisiin lentokoneisiin.
2. VARSINAISET LENTOKONEET.
Varsinaisen lentokoneen erottaa liitokoneesta pääasiassa moottori, joka propellin avulla kuljettaa sitä eteenkäsin ilmassa. Kuten jo alussa viitattiin onkin senvuoksi keveän moottorin aikaansaaminen ollut tärkeimpiä kysymyksiä lentokoneiden syntymiselle.
Niin kauan kuin voimakoneet painoivat 10 kg kehittämäänsä hevos-voimaa kohti, oli suorastaan mahdotonta rakentaa lentokonetta, sillä moottorin kehittämä voima ei riittänyt sen itsensä ja lentokoneen kohottamiseen. Tuli silloin avuksi automobiilien äkillinen kehitys. Niitä rakennettaessa kävi »keveän moottorin kysymys" polttavaksi käytännöllisen elämän kysymykseksi, sellaisen rakentaminen ansiota tuottavaksi yritykseksi. Ennen pitkää rakennettiinkin bentsiinimoottoreita, jotka painoivat ainoastaan 5 kg hevosvoimaa kohti, hiukan myöhemmin oltiin 4 kilossa, jopa 3:ssakin. Lentokone ei silloin enään ollut mahdoton unelma, vaan käytännöllistä ratkaisuaan odottava mahdollinen tehtävä. Nykyään rakennetaan jo lentokoneita varten moottoreita, jotka antaen 50 hevosvoimaa painavat ainoastaan 70 kg, onpa 55 kg painoinenkin 50 hevosvoiman moottori, siis noin kilon verran painoa hevosvoimaa kohti. Alemma tuskin kannattanee mennä, sillä pääsemällä esim. puoleen painoon voitettaisiin ainoastaan noin 25 kg (kun 10:stä 2:een kg mennessä saatiin 400 kg kuollutta painoa häviämään), mutta tätä varten pantaisiin vaaranalaiseksi moottorin kestävyys. Ja se on suorastaan hengen kysymys lentokoneen käyttäjälle, paljon tärkeämpi hänelle kuin ohjattavan ilmalaivan miehistölle, sillä jos kone lakkaa käymästä ja vauhti loppuu, voi koko lentokone pudota kuin kivi maahan. 2)
S 658
Luultavaa siis on, että moottorien keveyteen nähden jo on päästy alarajaan, jollei nim. keksitä jotain aivan uutta moottorilajia.
Olen viipynyt tässä erikoiskysymyksessä, koska »keveä moottori" oli lentokoneille elin- eli oikeammin syntymäehto ja koska sen historiassa niin selvästi tulee näkyviin, mikä merkitys taloudellisella kannattavaisuudella on kehityksen kulussa.
Kuv. 5. Blériot XI, kuuluisa monplaani, jolla Blériotlensi poikki Englannin kanavan
Mainitsimme jo että linnun siipien jäljittely ei ole näyttäytynyt käytännölliseksi. Kaikkia nykyajan lentokoneita kuljetetaan ruuvipropelleilla. Edullisimmasta propellin suuruudesta, muodosta ja kiertonopeudesta ei vielä ole päästy täysin selville, vaan kokeillaan tässä suhteessa lakkaamatta. Niinpä esim. kiertonopeus eri koneissa vaihtelee 450 kierroksesta 1,500 kiertoon minuutissa.
Paitsi näitä pääosia, liitopintoja, moottoria ja propellia, on lento-koneessa vielä tärkeinä osina vakaannutuspinnat, jotka samalla voivat toimia
Kuv. 6. H. Farman, väliseinillä varustettu biplaani
liitopintoina, ja ohjauspinnat. Kaikki nämä osat liittää toisiinsa luja runko, jonka vahvimmin rakennetussa kohdassa on moottorin ja ilmapurjehtijan sija.
Liitopintakerrostensa lukumäärän mukaan jakaantuvat lentokoneet kahteen ryhmään monoplaaneihin (liitopinnat yhdessä tasossa) ja biplaaneihin (liitopinnat päällekkäin). Alussa esittämämme Voisin-veljesten liitokone antaa meille hyvän kuvan biplaanin rakenteesta; jos siinä etukehyksessä
S659
toinen pinta olisi jätetty vaatteella peittämättä, olisi se monoplaaninen (vrt. kuv. 5). Biplaaneja valmistetaan joko väliseinillä – pystysuoria pintoja molempien liitopintojen välillä – tai ilman tällaisia (vrt. kuv. 6 ja 7).
Vielä useammilla liitopintakerroksilla varustettuja koneita on yritetty rakentaa, vaan on ne epäkäytännöllisinä hyljätty.
Monoplaanilla ja biplaanilla on kummallakin etunsa ja vikansa, joten luultavasti kumpikaan ei tule toistaan voittamaan, vaan säilynevät ne vie-rekkäin.
Liitopintojen muoto vaihtelee. Se on kullakin lentäjällä pitkällisten kokeiden tulos ja useimmiten mahdollisimmassa määrässä varjeltu salaisuus, kunnes hän nim. on vielä paremman keksinyt. Enimmäkseen ovat pinnat kuperia, mutta käytetään tasojakin.
Kuv.7. Wilbur Wright, Väliseinätön biplaani.
Vakaannutus ja ohjauspinnat ovat yleensä tasoja ja niin pieniä kuin mahdollista.
Runko tehdään tavallisesti joko bamburuo'oistä tai teräsputkista. Sen rakennuksessa ja konehuoneen sijoituksessa on huomioon otettava monta seikkaa. Koska lentokoneen nopeudesta riippuu kannatuspintain vaikutus, pitää mikäli mahdollista pienentää vauhtia vähentävien l. kuolleitten pintain kokoa. Jotta lentokone olisi vakavassa tasapainossa, pitää sen painopisteen olla kannattavain voimain vaikutuksen keskipisteen alla. Maassa liikkumista, lentoon lähtemistä ja maihin laskemista varten on useimpain lentokoneiden alla pyörät. Näiden täytyy olla keveät, mutta samalla lujat ja vietraavassa yhteydessä varsinaisen rungon kanssa, niin että ne ja koko kone kestävät tuon satoja kiloja painavan esineen maihin laskemistärähdyksen.
* * *
s. 660
Käsityksen lentokoneiden vaihtelevasta suuruudesta ja rakenteesta saapi seuraavasta taulusta:
| Nimi | Laatu | - | Kone | Liitopinta | Paino | | Santos-Dumont
N:o 14 bis (1906) |
bipl. |
väliseinillä |
50 hv. |
52
m2 |
300 kg |
| Santos-Dumont
(1907) |
„ |
„ | 100
hv. |
16 m2 |
325 kg |
| Voisin
(1905) |
„ . |
ilman välis | 40
hv. |
61 m2 |
320 kg |
| Voisin
(Farman) (1908) |
„ |
väliseinillä. | 40
hv |
53 m2 |
530 kg |
| Zens
| „ |
ilman välis | 50
hv |
30 m2 |
240 kg |
| Wright
| „ |
„ | 25
hv. |
55 m2 |
470 kg |
| Sommer
(Farman) |
„ |
„ | 50
hv. |
50 m2 |
470 kg |
| Paulhan
(Voisin) |
„ |
väliseinillä |
50 hv. |
50 m2 |
470 kg |
| Bleriot
IX |
monoplaani |
- | 50
hv. |
26 m2 |
480 kg |
| Raoul
Vendöme II |
„ |
- | 50
hv. |
24 m2 |
480 kg |
| Clement-Bayard
| „
| - |
50
hv. |
23 m2 |
480 kg |
| Antoinette
V |
„ |
- | 50
hv. |
50 m2 |
520 kg |
| R
E. P. II bis |
„ |
- | 30-35
hv. |
15,75 m2 |
420 kg |
| Bleriot
XI |
„ |
- | 30
hv. |
14 m2 |
300 kg |
| Bleriot
XII |
„ |
- | 35
hv. |
22 m2 |
560 kg |
Liitopinta voi siis vaihdella 14 m'2 ja 61 m2 välillä. Kuinka on tämä mahdollista? Kuinka olletikin varsinaisessa lentokoneessa voi olla 14 m2 pinta, pienempi siis kuin Voisin-veljesten liitokoneessa? Täytyyhän lentokoneen kantaa moottorinkin paino.
Voidaksemme näihin kysymyksiin vastata ja voidaksemme käsittää lentokoneen ohjaamisen vaikeuksia ja apuneuvoja täytyy meidän tutustua muutamiin aeromekaniikan lakeihin.
* * *
Tärkeitä näkökohtia lentokonetekniikalle on saavutettu kokeiluista, joissa on mitattu tyvenessä ilmassa itsensä kanssa yhdensuuntaisesti (mutta ei omassa tasossaan) liikkuvaa pintaa vastaan vaikuttavan ilmanpaineen vaihtuminen, sen mukaan kuinka suuri pinta on ja millä nopeudella se liikkuu. Huomautettava lienee kuitenkin heti, että saadut lait ovat vain likimääräiset ja ainoastaan määrättyjen rajojen sisällä voimassa.
Jos pinta on taso ja sen liikkeen suunta kohtisuora pintaa vastaan, hallitsevat painetta seuraavat lait:
Jos nopeus pysytetään samana, mutta pinta tehdään kaksinkertaiseksi, kasvaa ilman vastus kaksinkertaiseksi, jos pinta tehdään kolminkertaiseksi, on vastus kolminkertainen j. n. e.
Jos pinta pysytetään samana, mutta annetaan nopeuden kasvaa, käy ilman vastus nelinkertaiseksi, kun nopeus käy kaksinkertaiseksi, yhdeksän- kertaiseksi, kun nopeus käy kolminkertaiseksi j. n. e., s. o. luku, joka ilmoittaa kuinka moninkertaiseksi nopeus on käynyt, on kerrottava itsellään,
s.661
jotta saataisiin luku, joka ilmoittaa kuinka moninkertaiseksi ilman vastus on käynyt 3).
Silloinkin kun tason liikkumasuunnan ja pinnan itsensä välinen kulma on pienempi kuin suora, ilman vastus antaa pintaa vastaan kohtisuoran paineen. Jos tason ja sen liikkumasuunnan välinen kulma pidetään samana, mutta annetaan pinnan suuruuden ja nopeuden vaihtua, ovat edellisen tapauksen lait voimassa. Jos taasen pinta ja sen nopeus pidetään muuttumattomina pienenee paine kulman pienetessä (ei kuitenkaan samassa suhteessa).
Kuv. 8.
Sovelluttakaamme nyt vasta mainitsemamme lait tasoon, jota itsensä kanssa yhdensuuntaisena kuljetetaan vaakasuoraan suuntaan, jonka kanssa se muodostaa terävän kulman, liitokoneen kannatuspintaan. Näemme silloin .että kuta enemmän sen asento lähenee vaakasuoraa suuntaa, sitä suurempi pitää pinnan olla tai sitä nopeammin täytyy sitä kulottaa, jotta paine pintaa vastaan pysyisi samana. Suhteellisesti yhtäsuurista pinnan ja nopeuden lisäyksistä antaa jälkimäinen paljon suuremman kohtisuoran paineen lisäyksen.
Tuon tasoa vastaan kohtisuoran voiman voimme jakaa kahteen kompponenttiin, pystysuoraan ja vaakasuoraan. Pystysuora antaa sen voiman, millä ilma kannattaa tasoa, vaakasuora sen, millä ilma vastustaa tason liikkumista vaakasuoraan suuntaan. Jos teemme tämän hajoituksen kahdessa eri tapauksessa, joissa ilman kohtisuora paine kummassakin on yhtä suuri, mutta tason kaltevuus erisuuri (kuv. 8), näemme, että vaakasuoraa asentoa lähempänä olevassa tasossa ilman kannattava voima on suurempi ja etenemisvastus pienempi kuin toisessa.
Jotta siis lentokoneen kannatuspinnassa saataisiin etenemisvastus, joka kannatusvoimaan verrattuna on pieni, on liikuteltavan tason ja vaakasuoran välinen kulma tehtävä pieneksi ja tästä johtuva koko kohtisuoran paineen (ja siis myös sen kannattavan komponentin) pieneneminen korvattava suuremmalla nopeudella tai pinnalla. Häviämään ei kuitenkaan pintaa vastaan vaikuttavasta ilmanvastuksesta johtuvaa etenemisvastusta voi saada, sillä tämä tapahtuisi vasta koko kohtisuoran paineen ja siis sen pystysuorankin komponentin s. o. kannattavan voiman hävitessä. Etenemisvastusta onkin sen vuoksi s.662
kutsuttu kannattavan voiman hinnaksi. Mikä kaltevuuskulma on edullisin riippuu pinnan suuruudesta ja käytettävänä olevasta moottorivoimasta.
Ilmavirran paineesta tasoa vastaan on vielä muutamia tärkeitä seikkoja kosketeltava.
Ilman paineen suuruus riippuu tason muodostakin. Jos pitkulaista suorakulmion muotoista tasoa kuljetamme vaakasuoraan suuntaan pitäen sitä vinossa vaakasuoraa vasten toisen kerran niin että lyhyt sivu on ylinnä toisen kerran pitkä sivu ylinnä, on ilman vastus edellisellä kerralla pienempi kuin jälkimäisellä, vaikka tason ja vaakasuoran välinen kaltevuuskulma kummallakin kerralla pidetään samana. Tämä selitetään niin, että edellisessä asennossa muka vastaantuleva ilma helposti pääsee pakenemaan sivuille, jälkimäisessä se voi sitä tehdä paljon vähemmässä määrin. Tämän vuoksi lentokoneissa kannatuspinnat tehdään – kuten Voisinin liitokoneessakin näimme – pitkulaisiksi ja asetetaan kulkemaan pitkä syrjä edellä. Moniin biplaaneihin pintojen väliin asetettujen väliseinäin tarkoitus on m. m. estää ilmaa pakenemasta syrjille ja täten lisätä liitopinnan tehokkuutta.
Toinen huomattava seikka on ilman vastuksen keskipisteen asema. Jos vaakasuoraan suuntaan liikkuva suunnikas on kohtisuorassa liikkumasuuntaansa vastaan on tämä keskipiste lävistäjäin leikkauspisteessä, mutta jos suunnikas on kaltevassa asennossa, on keskipiste ylempänä; kuta enemmän suunnikkaan asento lähenee vaakasuoraa, sitä enemmän lähenee ilman vastuksen keskipiste sen yläsyrjää. Tämä seikka jo osottaa, että ilman vastus ei ole mikään yhtäsuuriin pinnan osiin vaikuttavien yhtäsuurien vastusten summa, vaan että se noudattaa paljon monimutkaisempia lakeja 4). Seikka itsessään on lentotekniikassa tärkeä, sillä vastuksen keskipisteen asema määrää lentokoneen painopisteen sijoituksen.
Jos pinta on kovero, riippuu kannattavan voiman ja etenemisvastuksen suuruus sen muodosta. Sopivanmuotoisilla ja sopivassa asennossa olevilla käyrillä pinnoilla voidaan saada paljoa suurempi kantavuus kuin yhtäsuurilla tasasilla, esim. käyristetyllä 25 m2 pinnalla sama kantavuus kuin tasasella 85 m2 pinnalla. Kun etenemisvastus samalla voidaan saada pienemmäksi kuin vastaavan tason synnyttämä, ei ole ihmeteltävää, että lentokoneiden keksijät innokkaasti kokeilevat käyrillä pinnoilla ja tarkalleen salaisuutenaan varjelevat tuloksiaan.
* * *
Kuten edelläolevasta voimme päättää on kannatuspinnan kaltevuuden – siihen vaikuttavaan ilmavirtaan nähden – muuttaminen lentokoneen
S 663
ohjaajalle erityisen tärkeä. Muuttamalla kaltevuutta saa hän ilmavirran kannatuksen muuttumaan, koneensa siis nousemaan tai laskemaan, mutta samalla keinolla saa hän myös etenemisvastuksen muuttumaan ja siis lentonsa nopeammaksi tai hitaammaksi. Jos äkilliset puuskat heittävät koneen epäedulliseen asentoon, täytyy hänen äkkiä saada asentonsa korjatuksi, tai muuten on hänen henkensä vaarassa.
Mitä keinoja on hänellä tähän?
Lähinnä tarjoutuva on koneen painopisteen siirtäminen, jonka hän voi aikaansaada joko itse siirtymällä koneessaan tai siirtämällä jotain siinä olevaa kuollutta massaa. Painopisteen siirtämisestä ilman kantavan voiman keskipisteen alta toiseen paikkaan syntyy nim. – tästä kannatuksesta ja koneen painosta – voimapari, joka pyrkii kääntämään konetta niin, että painopiste jälleen tulisi ilman kannatuksen keskipisteen alle.
Ohjaaja voipi siis omalla ruumiillaan hallita konettaan – liitokoneessamme oli tämä ainoa keino – mutta tämä vaatii suurta kylmäverisyyttä ja taitoa. Pieni tarkkaamattomuus, lyhyt epäröiminen, voimakas tuulen-puuska voi tuottaa turmion. Miltei ylivoimainen tehtävä onkin yhtaikaa hoitaa moottori, pitää silmällä ympäristöä ja lennon suuntaa ja ruumiinsa liikkeillä ohjata konetta, jota äkilliset tuulenpuuskat ja moottorin epätasaisuudesta johtuvat kääntävät voimat heittelevät.
Kaikissa nykyaikaisissa koneissa on ohjaajalla apunaan toinen keino kantopinnan kaltevuuden muuttamiseen, Wright-veljesten keksimä korkeus-peräsin: lentokoneen etupuolelle tai taakse sijoitettu pieni pinta, jota ohjaaja vivun avulla voi kääntää vaakasuoran – lentosuuntaa vastaan kohtisuoran – akselin ympäri. Ilman paine sitä vastaan antaa silloin – riippuen pinnan asennosta – joko ylöskäsin tai alaskäsin suuntautuvan voiman, joka vaikuttaessaan ulompana keskuksesta kääntää konetta. Kaltevuuskulman muuttamisen monipuolisten seurausten vuoksi on korkeusperäsin tärkeä osa lentokoneessa.
Useimmat ranskalaiset lentokoneet ovat varustetut pyrstöllä kuten liitokoneemmekin. Sillä tahdotaan vakaannuttaa koneen kulkua. Jos äkillinen puuska esim. pyrkii kääntämään lentokonetta »nokalleen", täytyisi pyrstön nousta, mutta ilman paine sen pintaa vastaan estää tätä. Jotta se vaikuttaisi tehokkaasti sijoitetaan se mahdollisimman kauas kantopinnoista. Wright-veljekset myöntävät pyrstöstä olevan hyötyä tyvenellä säällä, mutta väittävät sen voivan käydä ylen vaaralliseksi tuulisella. Heidän koneessaan ei sellaista ole, he turvaavat yksinomaan korkeusperäsimeen. Mutta toiselta puolen väitetäänkin heidän koneensa olevan ylen vaperan, kun pyrstö koneissa taasen ohjaaja voi keretä savukkeenkin sytyttämään.
Sen sijaan on Wrightien koneessa omintakeinen laitos, jonka avulla voidaan estää konetta kallistumasta oikealle tai vasemmalle. Liitopintain päitten takaosat voi ohjaaja vieressään olevaa vipua vääntämällä saada taipumaan vastakkaisiin suuntiin. Ilman paine pakottaa silloin toisen pään nousemaan, toisen laskemaan, joten voidaan estää koneen kallistumiset tai tarvittaessa pakottaa se kallistumaan. Samaa tarkoittavia laitoksia on nyttemmin myös ranskalaisissa – esim. Bleriot'n – koneissa.
Koneen suuntaa käännettäessä ovat nämä edulliset. Kallistuessaan kääntyy nim. kone sille puolen, joka painuu alas, sillä kohtisuoraan kannatus-pintaa vastaan vaikuttava ilman paine antaa silloin – paitsi pystysuoraa. kannattavaa kompponenttia – vaakasuoran, kääntävän komponentin. Kallistuminen voidaan tietenkin myös aikaansaada siirtämällä painopistettä syrjään käsin. Kääntymisen vakiinnuttamiseksi käytetään myös pystysuoraa liikutettavaa peräsintä tai pystysuoraa liikuttamatonta pyrstöä. Jälkimäisen näimme Voisinin liitokoneessa: pyrstökehyksen pystysuorat kangasseinät
Jos lentokoneet saadaan vakaviksi ja helposti – s. o. ilman erinomaista taituruutta ja äärimmäistä sielun jännitystä – hoidettaviksi, on niiden laaja leviäminen samalla taattu. Kehitys on viime aikoina ollut siksi nopea, että parasta voinee toivoa.
J. H. Kurkilahti.
1) Liitotaidon tietämurtavista etutaistelijoista ansaitsee erityisesti mainitsemista saksalainen insinööri Otto Lilienthal. Monta vuotta hän keksimällään liitokoneella lenteli Berliinin lähellä, Gross-Lichterfeldissä, nousten jopa 20 m. korkeuteen ja suorittaen jopa 250 m. pitkiä liitoja, kunnes hän elokuussa 1896 koneineen syöksyi 15 m. korkeudesta kuoliaaksi kenttään. Tämä kohtalo saavutti v. 1890 hänen seuraajansa, englantilaisen insinöörin Percy S. Ficherin.
2) Nykyisissä lentokoneissa aikaansaadaan tarpeellinen ilman kannatus suuren nopeuden ja verrattain pienen kantopinnan avulla; syyt tähän selviävät myöhemmässä kohdassa kirjoitusta. Jos siis vauhti loppuu moottorivian vuoksi, ei ole suurta alasliitämisen turvaa tuossa pienessä kantopinnassa.
3) Matematiikan kielellä lausutaan molemmat lait lyhyesti: ilman vastus on suoraan verrannollinen pinnan suuruuteen ja suoraan verrannollinen nopeuden neliöön.
4) Ilman vastuksen aiheuttaa liikkuvan pinnan edessä syntyvä tiivistys, sen takana syntyvä harvennus ja ilman kitka pintaa vastaan, kineetisen kaasuopin kannalta katsoen siis se, että pinnan etupuolella tapahtuu useampia molekylääriiskuja pintaa vastaan kuin sen takana.
|
|
|
TAIKO
taidekauppa verkossa
myy Kimmo Ojaniemen taidetta
• • •
Kimmo Ojaniemi's art is for sale in Online Art Shop TAIKO
|
| |