Bezpečné přistání, aneb

„Mne se to netýká...!"

Tentokrát zdvihneme oči od silnic, na kterých se zabíjí a zraňuje nesčetné množství lidí; zaměříme pro změnu oči k obloze, kde  za  „laťového" počasí (omlouvám se za použití plachtařského slangu!) krouží pod kumuly větroně, podobné ptákům nebeským!

V povětří je zdánlivě dosti místa pro všechny zájemce, mírné „uhnutí z cesty" nehrozí žádným nárazem do svodidel a konstrukce billboardů. Toto je pouze zdánlivá představa. Při vyšetřování leteckých nehod se řeší poměrně velké množství „mid-air-collisions" - snad můžeme přeložit jako „srážek ve volném prostoru"- které jsou při výkonném plachtařském sportu relativně časté.Tak časté, že letecké úřady začínají zavádět povinnou instalaci jednoduchých protisrážkových elektronických systémů, používaných již dlouho v dopravních letounech, i do větroňů.

Zvláště při sportovních soutěžích bývá hustota větroňů v nejvydatnějších „komínech" tak vysoká, že pravděpodobnost kolize je velmi významná.

Situaci navíc zhoršuje fakt, že pilot se v kroužení koncentruje na „ustředění" do místa maximálního stoupání, toto sleduje na variometru a  na výhled z kabiny mu zbývá málo času!

Zde je první významné riziko plachtařského sportu. Lidé, kteří se touto problematikou zabývají se m.j. soustředili na technická řešení, která v případě srážky dovolí posádce co nejdříve „vypadnout" z poškozeného větroně a použít záchranný padák. Při statistickém zkoumání se zjistilo, že od rozhodnutí o opuštění letadla až po vlastní „vypadnutí" z kabiny větroně, jejíž konstrukce odpovídá 90tým létům minulého století, uběhne průměrně 9 vteřin! Za předpokladu, že např. v případě poškození zadní části přechází větroň do prudkého klopení „na nos" a posléze volného pádu, jehož rychlost je úměrná charakteru padajícího torza, může tato rychlost v případě ztráty zadní části trupu dosáhnout hodnoty až nad 80 m/s během 11 vteřin pádu, při ztrátě výšky blížící se 500 m. Co znamená v tomto případě doba 9 s není třeba vysvětlovat! (obr.1, lit.1).

Obr. 1 (Lit.1) Průběh pádu torza po poškození různých částí větroně, rychlost klesání torza

Řešení této problematiky se věnovala spousta odborníků a spousta času včetně náročného výzkumu. Výsledkem jsou návrhy padákových záchranných systémů. Jejich instalace do hotových větroňů však představuje relativně vysoké náklady! Výsledkem je nezájem o toto zařízení, stejně tak jako o zařízení NOAH, relativně jednoduchý airbagový systém, který „vystrčí" pilota z kabiny po jejím otevření (odhození krytu). Bohužel, i tady se uplatňuje „filozofie mistrů světa a přilehlého okolí"- MNE SE TO NETÝKÁ ! - já to zvládnu pomocí vlastního genia! Vemi výstižně vyjádřil tento stav světoznámý konstruktér větroňů ASW Gerd Waibel: „Každý zákazník mi rád zaplatí deset tisíc marek když mu slíbím o stupeň větší klouzavost. Ale nedá mi ani pfennig za zvýšenou bezpečnost..."

Začněme však popořádku! Při startu (navijákovém či stále častějším aerovleku) se většinou dost pospíchá. Všichni chtějí být co nejrychleji nahoře a přemýšlejí o nastávajícím letu. Jsem už bohužel dosti dlouho „mimo činnou službu" a tudíž nemám zkušenosti se současným stavem. Ale již za mé aktivní činnosti málokdo ctil zásadu provádět důkladně nabiflovaný „preflight check-list" - důležité úkony před vzletem. Ve statistice se objevuje dost případů samovolného otevření krytu kabiny při rozjezdu nebo v první fázi vzletu. V této kritické pozici se pilot snaží kryt zachytit a zavřít, k čemuž potřebuje obě ruce a značné úsilí. Mohl by o tom vyprávět pilot L-13, který v minulém roce zažil podobnou příhodu, končící vážným poškozením větroně. Nějaký checklist? MNE SE TO NETÝKÁ, to se mi nemůže stát!

V průběhu samotného letu často dochází při dlouhých přeskocích k větší ztrátě výšky, než bylo předpokládáno. Pak se dostáváme do úzkých s výběrem nouzové plochy pro přistání. Nezačneme-li ji hledat včas, narůstá pravděpodobnost, že vybereme z hlediska povrchu, sklonu nebo okolních překážek nevhodnou plochu a přehlédneme důležité překážky, jmenovitě elektrická vedení.

Zásahy v posledním okamžiku pak vedou k pádu, většinou spojeného s rotací - a nekontrolovatelného nárazu na zem. Zde se pak uplatní specifické požadavky na konstrukci větroně, které v mezinárodní organizaci OSTIV vymýšlí skupina podivínů, která si říká „Crashworthiness subcommittee". Tito lidé na základě dlouhodobého sledování charakteru poškození jednotlivýh typů větroňů, statistiky nehod a extenzivního výzkumného programu, realizovaného a vládou financovaného především v Německu (Fachhochschule Aachen, TŰV Rheinland), navrhli technické požadavky na konstrukci kabiny, která by co nejvíce chránila posádku před těžkými zraněními (s trvalými následky) v případě t.zv „survivable crash" - přežitelných havarií. (Je zřejmé, že nelze posádku chránit při nárazech s extremně velkou kinetickou energií). Tyto požadavky se nyní zapracovávají do stavebního předpisu CS-22 pro letovou způsobilost větroňů (NPA 2007-12).

Ale i zde sehrává významnou roli uživatel! Sebelépe umístěné a dimenzované upínací pásy nebudou k ničemu, nebudou-li v okamžiku nárazu správně nasazeny a dotaženy.

    Obr.2 Typický pohyb těla posádky při nárazu na příď při nedostatečně utažených upínacích pásech (Lit.2.)

Na obr.2 (lit.2) je znázorněn pohyb těla pilota při symetrickém nárazu na příď. Vyplývá z něj i nutnost vyhnout se instalaci nových systémů (např. ovladačů protisrážkových majáků) do míst, kde by mohl být očekáván náraz hlavou či horní částí trupu. Také zranění horních končetin a obličeje od roztříštěného plexiskla krytu kabiny či o ostré hrany interiéru je často hlášeným typem úrazu.

 Významnou roli v ochraně před zraněními páteře (velmi častý a nejvíce nebezpečný typ úrazu!) je využití sedadlových podušek vyrobených z pěny, která absorbuje kinetickou energii. Při výběru materiálu vám poskytne radu ČVUT, katedra stavby letadel v Praze na Karlově náměstí. Doporučujeme jmenovitě v případě výroby dodatečných podušek pro malé piloty! Pro snížení rizika úrazů páteře se doporučuje provádět i přistání do terénu s vysunutým podvozkem! Jeho tlumicí účinek ve vertikálním směru je velmi významný a argument, že se zvýší délka výběhu, patří spíš do říše pověstí. Důležitost včasného vypuštění vodní přítěže před přistáním v terénu snad není třeba zdůrazňovat!

Z jak rozbitého větroně se dá za cenu poranění páteře vyváznout živý, posuďte sami z obr. 3.

Obr. 3   Poškození kabiny jednosedadlového větroně po nárazu na příď při přistání  v terénu. Pilot utrpěl m.j. zranění páteře (bez trvalých následků).       

                                                      (Soubor Cockpit  Damage Reports, nezveřejnitelný dokument).

Větroň postavený podle nových požadavků by však měl v tomto případě vykazovat mnohem menší poškození kabiny! Na takový si však budeme muset počkat několik let!

Takže i zde platí, že je třeba zapomenout na „filozofii" MNE SE TO NETÝKÁ! Řadu drobných úprav interieru, jmenovitě na starších typech, si může udělat každý za pomoci kvalifikovaného mechanika!

Ke zlepšení odolnosti konstrukce větroňů má sloužit systém předávání t.zv „Cockpit Damage Report", se kterým jsou postupně prostřednictvím FAI IGC seznamovány všechny národní aerokluby. Jedná se o jednostránkový formulář doplněný osmi fotografiemi sejmutými dle požadovaného „scénáře"; je aplikovaný pouze v případě „Přežitelných nehod".

Lze konstatovat, že uvedení tohoto systému do života provází značná nechuť  a výmluvy. NÁS SE TO PŘECE NETÝKÁ, je to věc Úřadu pro vyšetřování nehod a konstruktérů! Crashworthiness Subcommittee však optimisticky doufá, že se mezi plachtařskou veřejností objeví lidé, kteří pochopí, o jak důležitý materiál se jedná.

Použitá literatura:

• 1) Röger, Wolf, FH Aachen, Glider Rescue System, Technical Soaring Vol.20, No.1/2, Jan 2007
• 2) Sperber, Martin, TŰV Rheinland, Restraint Systems in Glider under Biomechanical Aspect, Technical Soaring Vol. 19, No. 2, April 1995

                                                                                 Petr  K o u s a l,

                           Člen OSTIV-SDP, předseda Crashworthiness Subcommittee

 TERMIKA 2

Minule jsem naznačil možnosti vyhodnocení předpovědních výstupů z numerického modelu „klasickou" metodou. Základem metody bylo, že se v každém uzlovém bodě, pro který jsou k dispozici modelem spočítaná data, hledáme základní parametry konvekce jako je konvekční kondenzační hladina KKH, konvektivní teplota Tkon...

Ukázalo se, že metoda funguje, ale že je poměrně dost pomalá. Například FLYMET pro oblast ČR vyhodnocuje 207x131 výstupů pro každou hodinu, a pokud nás zajímá co se bude dít od 5:00 UTC do 19:00 UTC s krokem cca 4 km je to celkem 400000 výstupů. To již nějakou chvilku zabere - jednomu procesoru by to trvalo přibližně 160 minut. Pro oblast střední Evropy s krokem cca 12 km je to dalších 400000 výstupů a dalších zhruba 160 minut práce procesoru. Zapojíme-li více procesorů čas se zkrátí, ale přesto je 40 minut na spočtení výstupů pro ČR docela dlouhá doba v porovnání s jinou mnohem rychlejší metodou, která může dávat obdobné výsledky...

Ta jiná metoda je založená na vyhodnocení naší mělké konvekce z parametrů mezní vrstvy atmosféry. Podívejme se tedy na to co to mezní vrstva je, a na to, jak by se dala zjednodušeně popsat z pohledu plachtaře...

„Mezní vrstva atmosféry je obecně řečeno vrstva, v níž se bezprostředně projevuje vliv zemského povrchu na souhrn meteorologických prvků. Chápeme ji také jako vrstvu, v níž se projevuje tření proudícího vzduchu o zemský povrch. V tomto smyslu často mluvíme o vrstvě tření. Mezní vrstva atmosféry sahá od zemského povrchu do výšky několika set metrů až dvou kilometrů a její horní hranice se zvyšuje s členitostí zemského povrchu, s rychlostí větru a instabilitou teplotního zvrstvení. Nad mezní vrstvou leží volná atmosféra. Proudění vzduchu zde není ovlivňováno třením o zemský povrch."

Z pohledu plachtaře je důležité právě to, že tloušťka mezní vrstvy závisí i na instabilitě teplotního zvrstvení. Takže se při trošce zjednodušení dá říct, že ve dnech s rozvinutou termikou může být mezní vrstva totožná právě s konvektivní vrstvou, a že tloušťka mezní vrstvy bude současně i tloušťkou konvektivní vrstvy. Dobrou zprávou je, že některé parametry mezní vrstvy jsou přímo parametry numerických modelů. Pro nás bude důležitá hlavně tlouška mezní vrstvy.

Pro rychlé vyhodnocení parametrů konvekce z tloušťky mezní vrstvy můžeme použít třeba porovnání tloušťky mezní vrstvy s výškou konvekční kondenzační hladiny KKH. K čemu nám to bude dobré? Co se z toho dozvíme?

Víme už, že výška konvekční kondenzační hladiny KKH závisí jen na rozdílu teploty vzduchu při zemi T a teploty rosného bodu při zemi Td dle vzorečku KKH=(T-Td)*122. Například při teplotě T=20stC a Td=10stC je výška KKH=1220m nad zemí, při T=30stC a Td=10stC bude KKH=2440m nad terénem. Rozdíl T a Td nám jen určí, jak vysoko vlhkost obsažená v bublině vystupující od zemského povrchu zkondenzuje a vznikne mrak.

Porovnáním tloušťky mezní vrstvy a KKH můžeme tedy získat následující informace:

-Bude-li tloušťka mezní vrstvy větší než výška KKH potom se bude vytvářet kupovitá oblačnost a využitelný dostup stoupáků bude do hladiny KKH.

-Bude-li tloušťka mezní vrstvy menší než výška KKH bude čistá konvekce bez oblačnosti, končící v hladině vršku mezní vrstvy.

-Z rozdílu tloušky mezní vrstvy a výšky KKH (pokud bude KKH pod výškou mezní vrstvy) můžeme odhadnout i tloušťku vznikající kupovité oblačnosti (týká se nevýznamné, většinou ploché, kupovité oblačnosti. Pokud bude zvrstvení ve výšce nad KKH labilní může se vytvářet i významná, třeba bouřková, kupovitá oblačnost, ale to již bude zcela jistě mimo mezní vrstvu atmosféry).

To vše ovšem za předpokladu, že bude mezní vrstva formována převážně vlivem konvekce! To bude platit zejména při malých rychlostech větru.  Pokud bude rychlost větru velká nemusí být předchozí myšlenkové úvahy správné a vyhodnocení rozdílu výšky KKH a tloušťky mezní vrstvy nám může pouze naznačit například existenci rotorové oblačnosti v závětří překážky a využitelná termika se nemusí vůbec konat :-)

Výhodou této metody je ale její velká rychlost, protože tloušťka mezní vrstvy je přímo jedním z výstupů modelu, a vyhodnocení jednoho termínu zabere asi tak 1 vteřinu.

Na obrázcích mv1 a mv2 je pro stejný termín znázorněn výskyt kupovité oblačnosti a výška základny kupovité oblačnosti na základadě „klasického", ale zdlouhavějšího, vyhodnocení výstupů (mv2) jak jí znáte z FLYMETU a rychlejší metodou porovnání tloušťky mezní vrstvy s výškou KKH (mv1). Je vidět, že se obrázky sobě navzájem docela podobají, pomineme-li jinou barevnou škálu a jistou deformaci obrázku... :-)

Použití rychlejší metody porovnání tloušťky mezní vrstvy s „klasickou" metodou má několik nevýhod a omezení. Již dříve bylo poznamenáno, že funguje pouze při určitých podmínkách, kdy tlouška mezní vrstvy závisí hlavně na konvekci. Takže výsledkem porovnání tloušťky mezní vrstvy a výšky KKH může být leckdy něco jiného než po čem se plachtař pídí a může být i matoucí :-)

Kromě velice větrného počasí, kdy tloušťka mezní vrstvy závisí více na turbulenci než na konvekci to můžou být lecky i docela optimistické hodnoty z brzkého rána, noci a pozdního odpoledne, protože toto rychlé vyhodnocení vůbec nebere v úvahu vcelku zásadní vliv existence konvektivní teploty. A tak i když sice výška KKH je pod výškou vršku mezní vrstvy, a kupovitá oblačnost by se vytvářet mohla, vytvářet se nemusí pokud nebude dosaženo konvektivní teploty. Tato podmínka, je již ale částečně splněna tím, že uvažujeme to, že celá mezní vrstva je formována právě vlivem konvekce...

Nad výsledky tohoto elegantního myšlenkového pochodu, nad kterým může leckomu rozum zůstat stát, je tedy potřeba o něco více přemýšlet, jestli výsledkem je opravdu to, co je na obrázku namalováno...

Na tomto principu vyhodnocení konvekce je třeba postaven podobný „plachtařský informační systém" RASP/BLIPMAP, který vypustil do světa Dr. John W. Glendening, který se liší od FLYMETU hlavně tím, že má dokonalý manuál :-)

Příště se podíváme na další parametry, které mohou ovlivnit výsledné využití konvekce, a to na vlhkost nad KKH, rychlost větru pod KKH a na odhad rychlosti stoupání... 

Horác   

<<< zpět