Ίσως ειναι εύκολο να φανταστούμε πως φρεναρουνε τα αεροπλάνα όταν βρίσκονται στο έδαφος…
Ωστόσο, πώς φρενάρουνε τα αεροπλάνα κατά τη διάρκεια της πτήσης όταν γύρω τους δεν υπάρχει τίποτα άλλο παρά μόνο αέρας;
Σε αυτό το άρθρο πέρα από τους τρόπους που τα αεροπλάνα φρενάρουνε στο έδαφος θα δούμε επίσης τι είναι αυτό που μπορεί να τα σταματήσει ενώ πετάνε ….τι κάνουν δηλαδή οι πιλότοι όταν χρειάζεται να πατήσουν φρένο στον αέρα…
Πώς φρενάρουνε στο έδαφος;
Ένα αεροπλάνο τη στιγμή της προσγείωσης του έχει ένα τεράστιο ποσό κινητικής ενέργειας, λόγω της μάζας του αλλά και λογω της ταχύτητας του.
Μια ενδεικτική τιμή της κινητικής ενέργειας του αεροπλάνου στη φάση της προσγείωσης αντιστοιχεί στην κινητική ενέργεια που θα είχε ένα αμάξι αν κινούνταν με ταχύτητα 4000km/h, δηλαδή ένα αμάξι που θα μπορούσε να κάνει τον γύρο της Γης σε 10 ώρες, η ένα αμάξι που θα μπορούσε να κάνει τον γύρο της Σελήνης σε 2,5 ώρες.
Για να σταματήσει το αεροπλάνο, πρέπει με κάποιο τρόπο να μειωθεί αυτή η κινητική ενέργεια.
Αυτή τη δουλειά την αναλαμβάνουν 3 διαφορετικά συστήματα του αεροπλάνου:
1. Το σύστημα πέδησης
Το σύστημα πέδησης, δηλαδή φρεναρισματος και πιο συγκεκριμένα τα δισκόφρενα που βρίσκονται συνήθως στους κύριους τροχούς, δηλαδή τους πίσω, και ενεργοποιούνται από το υδραυλικό σύστημα του αεροσκάφους.
Όπως ακριβώς και στα αυτοκίνητα! Οι πιλότοι πατανε φρένο, χρησιμοποιώντας ταυτόχρονα τα δύο πεντάλ που υπάρχουν στο πιλοτήριο.
Auto break system. Σε κάποια αεροπλάνα, το σύστημα πέδησης έχει την δυνατότητα να λειτουργήσει αυτόματα αμέσως μετά την προσγείωση ή σε περίπτωση ακύρωσης της απογείωσης.
Σε αυτό το σύστημα οι πιλότοι έχουν την επιλογή να διαλέξουν ρύθμιση που κανονίζει την ένταση του φρεναρίσματος. Πλεονεκτήματα είναι φυσικά ο συντομότερος χρόνος αντίδρασης σε σχέση με τον πιλότο.
ABS (anti lock braking system). Επειδη σε βρεγμένους η ολισθηρους διαδρόμους υπάρχει πάντα ο κίνδυνος ολίσθησης σε μεγάλες ταχύτητες, για αυτό το λόγο, το σύστημα πέδησης των αεροσκαφών έχει ενσωματωμένο σύστημα, το λεγόμενο anti skid που ελέγχει και ελαχιστοποιεί την ολίσθηση των τροχών, δηλαδή, προσφέρει προστασία σε περίπτωση που κάποιος τροχός μπλοκάρει, επίσης όπως ακριβώς και στα σύγχρονα αυτοκίνητα.
2. Αναστροφεις ώσης (thrust reversers)
Τα φρένα των σύγχρονων αεροσκαφών είναι πολύ αποτελεσματικά, όμως σε υγρή, παγωμένη ή χιονισμένη επιφάνεια, η αποτελεσματικότητα αυτή μπορεί να μειωθεί εξαιτίας της απώλειας πρόσφυσης των ελαστικών με αποτέλεσμα να υπάρχει και κίνδυνος ολίσθησης.
Εδώ μπαίνουν στο παιχνίδι οι αναστροφεις ώσης όπου αυτό που κάνουν, είναι να αντιστρέφουν την κατεύθυνση της ροής των καυσαερίων και έτσι αντί να τα σπρώχνουν προς τα πίσω, τα σπρώχνουν μπροστά μετατρέποντας την προωθητική ώση σε ώση φρεναρίσματος.
Χρησιμοποιούνται είτε αμέσως μετά την προσγείωση και μέχρι να μειωθεί η ταχύτητα σε κάποια συγκεκριμένη τιμή και έπειτα κλείνουν, ώστε να αποφευχθεί η αναροφηση μέσα στον κινητήρα, κάποιου αντικειμένου από το έδαφος με κίνδυνο να προκαλέσει ζημιά, είτε σε περίπτωση που χρειάζεται να γίνει έκτακτη ακύρωση της απογείωσης στο έδαφος.
Ο χειρισμός των αναστροφεων ώσης, στο πιλοτήριο βρίσκεται στην ίδια θέση με τους μοχλούς ώσης.
Οταν οι μοχλοί κινούνται μπροστά από μια θέση δίνουν εμπρόσθια ώση στους κινητήρες δηλαδή γκάζι, και αντίθετα τραβώντας τους πίσω από αυτή τη θέση, λειτουργούν ως αντιστροφείς φρενάρωντας το αεροπλάνο.
3. Αερόφρενα (Ground Spoilers)
Σε περίπτωση που έχετε καθισει στο αεροπλάνο σε θέση με παράθυρο κοντά στα φτερά, σίγουρα θα έχετε δει κάποια πάνελ να ξεδιπλώνονται συνήθως αυτοματα αμέσως μετά την προσγείωση πρός τα πάνω.
Αυτα τα πάνελ, τα αερόφρενα, αυξάνουν την μετωπική επιφάνεια που προβάλλεται κόντρα στην ροή του αέρα με αποτέλεσμα να δημιουργούν αεροδυναμική αντίσταση.
Επιπλέον μειώνουν την αντωση, με αποτέλεσμα οι τροχοί του αεροπλάνου να δέχονται ολόκληρο το βάρος του γρηγορότερα, να αυξανεται η τριβή με το έδαφος και ως εκ τούτου να υπάρχει καλύτερη λειτουργία των φρένων.
Πώς φρενάρουνε στον αέρα;
Το βασικό ερώτημα του επεισοδίου ωστόσο είναι πώς φρενάρουνε τα αεροπλάνα στον αέρα…
Σε ένα αεροπλάνο όπως και σε ένα οποιοδήποτε άλλο όχημα, για να φρενάρει, δηλαδή για να μειώσει την ταχύτητα του, πρέπει να ασκηθεί κάποια δύναμη αντίθετης φοράς με την κίνηση του.
Στον αέρα, όπου δεν έχουμε επαφή με το έδαφος και συνεπώς δεν υπάρχει τριβή, ο μοναδικός τρόπος να επιβραδύνουμε το αεροπλάνο είναι εκμεταλλεύοντας την αντίσταση του αέρα.
Η αντίσταση αυτή εξαρτάται μεταξυ άλλων από παράγοντες όπως:
- η πυκνότητα του αέρα,
- η ταχύτητα του αεροπλάνου αλλά
- και από την μετωπική επιφάνεια που προβάλλει στον αέρα στην κατεύθυνση της κίνησης.
Οι ποδηλάτες σκύβουν για να αποφύγουν την αντίσταση από τον αέρα.
Το αεροπλάνο, χρειάζεται να κάνει το ακριβώς αντίθετο για να φρεναρει, δηλαδή να απλώσει στην ροή του αέρα κάποια επιπλέον επιφάνεια.
Αυτό γιατί, οσο μεγαλύτερη μετωπική επιφάνεια προβάλλουμε κάθετα στη ροή του αέρα τόσο μεγαλύτερη αντίσταση δημιουργείται.
Για παράδειγμα, αν βγάλουμε το χέρι μας από το αμάξι ενώ κινείται, νιώθουμε την δύναμη του αέρα που αποτελεί αντίσταση στην κίνηση μας δηλαδή, φρενάρισμα.
Αν μπορούσαμε να βγάλουμε μια μεγαλύτερη επιφάνεια θα μας φρεναρε ακόμη περισσότερο.
Με βάση αυτή τη λογική φρεναρουνε τα αεροπλάνα στον αέρα, εντείνοντας στην ροή του αέρα κάποιες επιφάνειες που ονομάζονται αερόφρενα.
Τα αεροφρενα, σήκωνονται και προβάλλονται συμμετρικά και στα 2 φτερά, με αποτέλεσμα να δημιουργούν αντίσταση και να φρενάρουνε το αεροπλάνο.
Είναι οι ίδιες επιφάνειες που χρησιμοποιούνται για το φρενάρισμα μετά την προσγείωση.
Τα αερόφρενο στο πιλοτήριο βρίσκονται με την μορφή ενός μοχλού, όπου τραβώντας τον αυτά επεκτείνονται και φρενάρουμε.
Οι συγκεκριμένες επιφάνειες έχουν και μια δεύτερη λειτουργία. Εκτός από τη δυνατότητα κατά τη διάρκεια της πτήσης να σηκώνονται συμμετρικά στα δύο φτερά λειτουργώντας ως φρένα, έχουν επιπλέον τη δυνατότητα να σηκώνονται ασύμμετρα στα δύο φτερά ώστε να βοηθούν την περιστροφή του αεροπλάνου γύρω από τον διαμήκη άξονα του.
Δείτε περισσότερα για το αεροπλάνο και την οδήγηση του εδώ.
Τελος, υπάρχουν επιπρόσθετα και άλλοι μηχανισμοί που ο πρωταρχικός ρόλος ύπαρξης τους δεν είναι το φρενάρισμα αλλά όταν εκτείνονται στην ροή του αέρα, δημιουργούν τελικά αντίσταση και φρενάρισμα.
Τετοιοι μηχανισμοί που δημιουργούν αεροδυναμική αντίσταση είναι για παράδειγμα:
- οι τροχοί του αεροπλάνου όταν είναι κατεβασμενοι και
- οι επιφάνειες που ονομάζονται flaps, όταν επίσης και αυτές ανοίγουν και κατεβαίνουν.
Τα flaps εν συντομία, χρησιμοποιούνται από τους πιλότους, κυρίως πριν την απογείωση και πριν την προσγείωση, επιτρέποντας στο αεροπλάνο να πετάει με ασφάλεια σε χαμηλότερες ταχύτητες, που απαιτούνται σε αυτές τις φάσεις μιας και το μήκος των διαδρομών προσαπογειωσης είναι περιορισμένο.
Οι μηχανισμοί φρεναρίσματος δεν είναι ίδιοι σε όλα τα αεροπλάνα και ενδέχεται κάποιοι από τους προηγούμενους να λείπουν ή να είναι διαφορετικοί.
Για παράδειγμα στο jumbolino, το ψηλοπτερυγο, τετρακίνητηριο αεροπλάνο που πετάει ακόμη στις μέρες μας, υπάρχει ένα αερόφρενο στην ουρά του αεροπλάνου.
