Zapewne widząc kiedyś szybujący pod chmurą szybowiec zastanawiałeś się jak to możliwe że statek powietrzny bez silnika jest w stanie utrzymać się w powietrzy przez tak długi czas? Poznaj z czego buduje się szybowce i w jaki sposób wzbijają się do startu.
Czym tak naprawdę jest szybowiec?
Szybowiec jest statkiem powietrznym nie posiadającym własnego napędu. To, że szybowiec unosi się w powietrzu jest zasługą powstawania siły nośnej na skrzydłach. Siła nośna na skrzydłach szybowca powstaje gdy skrzydło porusza się w powietrzu. Jest to najczęściej wynikiem ruchu postępowego szybowca ( ruchem do przodu ) i jest związane z zamianą posiadanej energii potencjalnej ( wysokości ) na kinetyczną ( ruch ). Na początku każdego lotu szybowiec musi być wyniesiony w powietrze na holu za samolotem lub za wyciągarką, lub za samochodem. W locie swobodnym szybowiec lecąc do przodu nieustannie opada, zwykle nie więcej niż 1m/s. Jest to związane z ciągłą zamianą energii potencjalnej na kinetyczną i pojawiającymi się przy tym procesie oporami.
Z czego jest zbudowany szybowiec?
W początkach szybownictwa jedynymi używanymi materiałami było drewno i płótno, zdarzały się też konstrukcje metalowe, a obecnie do budowy szybowców używa się prawie wyłącznie kompozytów.
Najbardziej popularne są konstrukcje wykorzystujące włókna szklane ( takie same jak w kadłubach żaglówek ), a wyczynowe konstrukcje wykorzystują kompozyty na bazie włókien kewlarowych i węglowych.
Dzięki temu, że do produkcji wszelakich maszyn latających używa się najwyższej jakości materiałów, bardzo wiele starych szybowców (drewnianych i metalowych ) lata do dziś. Z uwagi na bezpieczeństwo pilotów i ludzi na ziemi wszystkie statki powietrzne znajdują się pod stałym, rygorystycznym nadzorem technicznym.
Jak wygląda start szybowca?
Szybowce mogą startować na kilka sposobów, a wszystkie mają jeden cel – rozpędzić maszynę i nadać jej wysokość po to by mógł się rozpocząć samodzielny lot. Podczas startu szybowce rozpędzane są do prędkości około 100km/h, a lot swobodny zaczyna się zwykle na wysokości 400-500m nad lotniskiem. Oto najważniejsze metody startu szybowców:
Start za samolotem
Oba statki powietrzne są połączone liną o długości około 30m. Samolot startuje tak jak zwykle startują samoloty – rozpędza się na pasie startowym, a szybowiec unosi się zaraz za nim. Przez cały lot pilot szybowca utrzymuje odpowiednią pozycję za samolotem, a kiedy osiągną ustaloną wysokość, pilot szybowca wypina linę holowniczą i zaczyna samodzielny lot.
Start za wyciągarką
Szybowiec jest zaczepiony do bardzo długiej liny połączonej z operowaną przez człowieka wyciągarką stojącą na drugim końcu lotniska. Na niektórych lotniskach lina może mieć długość nawet 2000m. Start jest bardzo dynamiczny – szybowiec w 3-4 sekundy rozpędza się do prędkości 100 km/h! Wyciągarka szybko nawija linę na bęben, przez co szybowiec rozpędza się, a pilot szybowca zamienia tę prędkość na wysokość. W trakcie startu szybowiec wznosi się pod dużym kątem, trochę jakby był „wystrzeliwany” w górę. Wysokość na jaką może wystartować szybowiec za wyciągarką zależy głownie od długości lotniska oraz siły wiatru i kierunku wiatru. Zwykle osiąga się wysokość 300-400m ale odnotowano w Polsce starty na wysokość ponad 1800m (!!!)
Start za samochodem (autohol)
Start szybowca za samochodem (tzw. autohol) to jedna z najstarszych, a obecnie rzadziej spotykanych metod wynoszenia szybowców w powietrze. Szybowiec jest połączony z samochodem za pomocą długiej liny (zazwyczaj ok 500-600 metrów). Samochód rozpędza się po pasie startowym, ciągnąc szybowiec, który po nabraniu prędkości wznosi się stromo w górę, podobnie jak w przypadku startu za wyciągarką. Start jest mniej gwałtowny niż w starcie za wyciągarką, ale osiągane wysokości są podobne. W celu optymalizacji procesu startu przydatna jest stała komunikacja radiowa między kierowcą, a pilotem.
W taki sposób wzbijamy się w powietrze w Pomorskiej Szkole Szybowcowej:
Start grawitacyjny
Do ciekawych metod startu należy np. start grawitacyjny. Kiedy pilot daje sygnał, że jest gotowy, kilka osób popycha szybowiec w dół zbocza. Odtąd wszystko odbywa się grawitacyjnie: kiedy szybowiec nabiera odpowiedniej prędkości, odrywa się od zbocza i odlatuje w dolinę. Takie starty odbywają się w Polsce np. na lotnisku w Bezmiechowej.
Start z lin gumowych
Do innych ciekawych metod startu należy np. start z lin gumowych. W tym celu blokuje się ogon szybowca do ziemi, a do haka w dziobie szybowca zaczepia się liny gumowe. Zwykle są to dwie liny o grubości kciuka i długości około 30-40m połączone ze sobą i ułożone przed szybowcem w kształcie litery “V”. Na sygnał znak 8-10 osób biegnąc w dół zbocza napręża obie liny i w odpowiednim momencie pomocnik zwalnia zaczep trzymający ogon szybowca przy ziemi. Szybowiec jest dosłownie wystrzeliwany jak z procy. Im lżejszy szybowiec tym lepszy efekt 🙂
Inne metody startu szybowców
Do pełnego obrazu należy dodać sporadyczne starty szybowców z balonu oraz startu za śmigłowcem. Te metody jednak są obarczone sporym ryzykiem i brakiem procedur awaryjnych.
Obecnie na naszym niebie pojawiają się co raz częściej szybowce z zabudowanym silnikiem, które startują tak jak samoloty, a po uzyskaniu odpowiedniej wysokości chowają silnik do kadłuba. Taka metoda startu nazywana jest samostart.
W jaki sposób szybowiec utrzymuje się w powietrzu?
Szybowiec nie posiada własnego silnika. Po zakończeniu startu, po odczepieniu liny holującej, lotem ślizgowym z wysokości 400-500m powróciłby na ziemię w ciągu kilku minut. Aby tak się nie stało pilot szybowca musi wykorzystywać prądy wznoszące, które odnajduje w otaczającej go masie powietrza. Cała sztuka polega na tym by omijać miejsca gdzie powietrze opada ( tam gdzie „dusi”) i jak najdłużej przebywać w powietrzu, które idzie w górę ( tam gdzie „nosi”). Na terenach nizinnych ruchy powietrza są najczęściej powodowane przez ogrzewanie się terenu dzięki promieniom słonecznym. Cieplejsze powietrze unosi się ku górze, a umiejętność znalezienia i utrzymania w nim szybowca pozwala nawet na 10 godzinne loty. W rejonach górskich, dodatkowym sprzymierzeńcem jest wiatr, który opływając zbocza górskie wywołuje na nich prądy wznoszące. W tym przypadku czas lotu praktycznie ogranicza tylko zmęczenie pilota.
Jak szybko i jak daleko lata szybowiec?
Szybowce potrafią osiągać maksymalne prędkości rzędu 350km/h, a najdłuższy na świecie przelot to ponad 3000km. Rekordowe przeloty osiągane na terenie Polski przekraczają 1000km. Na świecie rekord osiągniętej przez szybowiec wysokości lotu przekracza 15000m, drugi światowy wynik, który jest jednocześnie rekordem Polski, to ponad 12500m. Rekordy czasu przebywania w powietrzu szybowcem już w latach trzydziestych XX w. przekroczyły magiczną wartość 24 godzin (35h ). Obecnie lata się prawie wyłącznie od wschodu do zachodu słońca.