Ugrás a tartalomhoz

Mezőgazdasági repülés

Szász Árpád, Varga Lajos

Mezőgazda Kiadó

4.4. A légijárművek áramlási viszonyai

4.4. A légijárművek áramlási viszonyai

4.4.1. A merev szárnyú repülőgépek áramlási viszonyai

A légijárművekről kis magasságban kijuttatott permetcseppek, műtrágya és porszemek a levegőben rövidebb-hosszabb úton mozognak, pályájukat igen sok tényező együttes hatása befolyásolja.

Első helyen lehet megemlíteni és elemezni azt a jól ismert tényt, amely szerint a munkavégzés során a repülőgép komplex örvényteret hoz létre maga körül, melyet főképp a felhajtóerőt termelő szárny és a légcsavar befolyásol.

A repülés aerodinamikai vizsgálatai azt mutatták meg, hogy a repülőgép mögött kialakuló összetett turbulens légáramlást a légcsavar által keltett spirálszerű örvénylés, a szárnyvégek körül kialakuló szárny végi örvénylés, valamint a szárnytartó konzolok mögötti nyomáskülönbség miatt keletkező örvényszalagok alkotják, amelyek a legfontosabbnak tekinthetők, és a kijuttatott vegyszerrészecskék lerakódásának szempontjából számunkra a legérdekesebbek.

A repülőgépet a motor által forgatott légcsavar húzóereje a földön gyorsuló mozgásba hozza. Az első pillanatokban a szárnyprofil körül örvénymentes áramlás alakul ki. A súrlódás miatt azonban a szárnyak kilépő élénél csakhamar „indulási örvény” keletkezik, amelylyel egy időben, de annak forgásirányával ellentétes értelmű cirkulációs áramlás (?) alakul ki.

? = ? . vs . ds,

ahol

vs = a profil körüli sebesség megoszlás,

ds = a profil körüli zárt vonal elemi darabja.

Az indulási örvény csakhamar leszakad, ugyanakkor a cirkulációs áramlás viszont a repülés során továbbra is megmarad.

A szárnyfelület felett így az áramvonalak sűrűbbek, az áramló levegő sebessége nagyobb, mint a felület alatt. A szárnyfelület felső részén kisebb lesz a nyomás, mint alul, így jön létre – Bernoulli törvénye szerint – az a felhajtóerő, ami a repülés során egyensúlyt tart a repülőgép súlyával.

A felhajtóerő (Yk) közelítő nagysága a Kutta-Zsukovszkij formulával fejezhető ki:

Yk = ?.v . ? l,

ahol

? = a levegő sűrűsége,

v = a szárnyfelületnek a levegőhöz viszonyított sebessége,

? = a szárny körüli átlagos cirkuláció,

l = a szárny fesztávja.

Ez az összefüggés igazolja, hogy felhajtóerő cirkuláció nélkül nem keletkezhet.

A felhajtóerő nagysága méréseken alapuló képlet segítségével számítható:

Y = cy . q . A,

ahol

c= a felhajtóerő tényező,

A = a szárny alaprajzi vetülete,

q = a dinamikus nyomás (torlónyomás).

A továbbiakban a q értéke külön is kifejezhető:

q 1 = ρ 2 v 2 , MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamyCamaaBaaaleaacaaIXaaabeaakiabg2da9maalaaabaGaaeyWdaqaaiaaikdaaaGaamODamaaCaaaleqabaGaaGOmaaaakiaacYcaaaa@3D6B@

ahol

? = a levegő sűrűsége,

v = a szárnyfelületnek a levegőhöz viszonyított sebessége.

A fentiekkel a felhajtóerő nagysága tehát:

Y= c y ρ 2 v 2 A. MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamywaiabg2da9iaadogadaWgaaWcbaGaaeyEaaqabaGcdaWcaaqaaiaabg8aaeaacaaIYaaaaiaadAhadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaGccaWGbbGaaiOlaaaa@3F44@

A szárny felső és alsó felülete közötti nyomáskülönbség a szárnyvégnél kiegyenlítődik. Ugyanakkor a szárnyvég körüli áramlásban a levegő a szárnyvég mellett elhaladva a nagyobb nyomású alsó részről a kisebb nyomású felső rész felé fordul, s így szárnyvégi örvény keletkezik.

A szárny körül kialakuló örvényrendszer sematikus ábrázolása a 49. ábrán jól követhető. Látható az l hosszúságú szárny esetén az indulás helyén leváló, elmaradó indulási örvény (1), a mozgó szárny körül kialakuló cirkulációs áramlás (2), valamint a szárnyvégek örvényei (3).

49. ábra - A szárny örvényrendszere

A szárny örvényrendszere


A szárny mozgásakor folyamatosan keletkező kétoldali szárnyvég örvényeit szabad örvényeknek vagy vortexnek is nevezik. A már említett cirkulációs áramlással együtt ezek egy ún. patkó alakú örvényt hoznak létre, és ez az utóbbi képez végső soron az indulási örvénnyel együtt egy zárt örvényrendszert. A valóságban ezeket az örvényeket a levegő súrlódása fokozatosan felemészti, s a leírt formában csak ideális közegben maradnának meg. A repülés során a szárnyvégen a szabad örvények állandóan hoszszabbodnak, folyamatosan egy-egy új darabot kelt a szárny, és ez csak energiabefektetéssel lehetséges. Ezt az energiát ugyanúgy a levegő súrlódása emészti fel, mint a leváló örvényeket.

A szabad örvények keletkezése, leválása ellenállásként jelentkezik és ezt indukált ellenállásnak nevezik.

A szárnyvégek örvényléseinek szemléletessé tétele, a jelenség tanulmányozása és a gyakorlatban való hasznosítása számos úton lehetséges. Leggyakrabban ehhez a repülőgépekre szerelt színes füstgyertyákat használnak, s figyelik, fotózzák, filmezik a füst mozgását. Kísérleteket folytattak a szórófejeknél elhelyezett, gravitációsan kiegyensúlyozott, hidrogénnel töltött kis léggömbökkel is. Ezeket meghatározott helyen, adott pillanatban elszabadították. Az apró gömböcskék követték a repülőgép által keltett áramlások útját. A mozgást filmfelvevő gépekkel rögzítették, majd a filmkockákról egy képre rajzolták át a golyók helyzetét.

A szárny végi örvénylések irányára és a nagyságára utal az 50. ábrán bemutatott vázlat is. Az ábrán egy felsőszárnyas monoplán áramlása követhető figyelemmel. A súlyra kiegyensúlyozott és hidrogénnel töltött golyócskák mutatják a légáramlások útját. A modell repülési sebessége 97 km/h, a permetezőcső 1,53 m-re helyezkedik el a szárny alatt. A golyócskák egymástól való távolsága a légsebesség mértékét reprezentálja. A nagyobb távolság nagyobb sebességet jelent.

50. ábra - Felsőszárnyas repülőgép áramlási képe

Felsőszárnyas repülőgép áramlási képe


A repülőgép mögött keletkező légáram süllyedésének közepes induktív sebessége (U) képlettel is meghatározható.

Monoplán esetében ennek értéke:

U= 2G πρ v 2 l , MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamyvaiabg2da9maalaaabaGaaeOmaiaadEeaaeaacaqGapGaaeyWdiaadAhadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaGccaWGSbaaaiaacYcaaaa@3F5A@

ahol

G = a repülőgép súlya,

? = a levegő sűrűsége,

v = a repülőgép haladási sebessége,

l = a szárny fesztávolsága.

A légáram süllyedésének értéke M–18 repülőgép esetében 180 km/h haladási sebesség mellett 1,4 m/s.

Biplán típusoknál az alsó és felső szárny konzolja mögött képződő örvényszalagok kölcsönhatása miatt a légáram süllyedési sebessége a szárny mögött a képlet szerint számítottnál nagyobb lesz. A két pár szárny végi örvény hatáseffektusát 1,5 tényezővel fejezik ki. A légtömegek süllyedésének átlagsebessége így az An–2 repülőgépnél 3 m/s. A szárny konzoljainak zónájában ez a sebesség maximális értékkel rendelkezik és eléri a 6 m/s-ot.

A szárny mögötti légáram hajlásszöge az összetevő sebességekből számítható:

tg α= U v . MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeiDaiaabEgacaqGGaGaaeySdiabg2da9maalaaabaGaamyvaaqaaiaadAhaaaGaaiOlaaaa@3D25@

A hajlásszög értéke pl. a 160 km/h sebességgel mozgó An–2 mögött körülbelül 3°, az irányfelületek zónájában pedig 4,5°. A szárny állásszögének a növelésével (pl. a ráhúzás végén az emelkedésnél) a légáram hajlásszöge még nagyobb lesz.

Az ausztrál T–300A Skyfarmer konstrukció másfélszárnyas biplánnak tekinthető. Speciális szárnyvégörvénylések következtében szórásképe egyenletesebb, mint a mono- vagy biplán típusoké. Ez azzal magyarázható, hogy az alsó, kis fesztávú szárny végörvényei a felső szárnyhoz, illetve annak végörvényeihez ütközve elvesztik mozgási energiájukat, és így nem tudják a részecskéket megemelve levegőben tartani. Az 51. ábrán az örvények és a cseppek helyzete is jól szemlélhető.

51. ábra - Másfélszárnyas repülőgép áramlási rendszere és cseppekre gyakorolt hatása

Másfélszárnyas repülőgép áramlási rendszere és cseppekre gyakorolt hatása


Ugyanakkor a felső szárny örvényeitől távol került szórófejekből kiömlő permetlé a kevésbé mozgó zónába kerül, így a permetcseppek leereszkedése is zavartalanabb. A magyarországi vizsgálatok, amelyek a repülőgépes permetezések áramlástani függőségeinek megállapítását célozták, a külföld eredményeihez hasonló tapasztalatokkal zárultak.

1974-ben a CIBA-GEIGY szakembereinek közreműködésével részletekbe menő alapossággal sikerült az An–2M típusú repülőgép áramlási viszonyainak permetlére gyakorolt hatásait tisztázni. A kísérletsorozat eredményei azt mutatták, hogy a szárnyvégi örvényhatások és az elsodródások között szoros összefüggés tapasztalható. A szárnyvégek tartományában lévő permetezőzónák a repülőgépszárny által indukált szárnyvégörvényeknek vannak alárendelve. A szárnyvégi zónákban felszerelt permetező fúvókákból kiömlő permetcsepptömeg közvetlen részese a permetlé elsodródásának.

Megállapítást nyert továbbá az is, hogy a megfelelő hosszúságúra méretezett szórócső vagy a szárnyvégek alatt működő szórófejek lezárásával olyan, „hasznos szórócső hossz” alakítható ki, amely az elsodródások elleni megoldások során sikerrel alkalmazható. A kísérlet áramlástani vizsgálatának sematikus vázlatát a 52. ábra szemlélteti.

52. ábra - Az An–2M repülőgép füstgyertyás áramlási képei

Az An–2M repülőgép füstgyertyás áramlási képei


A 52/a ábrán jól látható, hogy a repülőgéptörzs közepétől számított 70–420 cm-es permetezőcső-hosszúságnál a képződött füst még a talajra került mielőtt a szárnyvégörvény felkapná. Ez az észrevétel különösen jól látható az oldalnézeti képen.

A permetlé leáramlását imitáló füstáramlás képe a törzs középtől számított 480 cm távolságban már jelentős változásokat mutat. A füstfátyol szegélye hamarabb kezd örvényleni, mielőtt a talajt elérhetné, a törzsközéptől mért 705 cm-től kifelé már egyáltalán nem találkozik a talajjal, mindez a szárnyvégi hatás következménye (52/b ábra). Az oldalnézeti kép turbulens áramlási viszonyai jól szemléltetik az áramlások nagyságát.

Az M–18 repülőgép hasonló célokkal való vizsgálata 1980-ban zajlott le, szintén a CIBA-GEIGY közreműködésével. Az An–2M-hez hasonlóan füstgyertyás imitációval követtük a repülőgép áramlási viszonyait. Megállapítást nyert, hogy a szárny végi örvénylés ennél a típusnál is jelentékeny mértékben keríti hatása alá a permetlécseppeket, ezért a szárny végi zónából ki kell emelni a szórócső szélső szórófejeit. A hazánkban üzemelő repülőgépeknél a szárny végi örvények káros hatásait úgy kerülik el, hogy a szárnyvégek veszélyes zónáiban nem működtetnek szórófejeket. Ezt az ún. „irányított”, azaz szűkített permetezési módot úgy érik el, hogy

An–2 típusnál az alsó-felső szárnyakat összekötő kétoldali I dúcok között,

M–18 típusnál a jobb és bal szárnyvégtől 130 cm-re a törzsközép felé eső részen működtetnek csak szórófejeket.

Hazánkban gyomirtó szert és deszikkánst kizárólag az „irányított” permetezési móddal szabad kijuttatni.

A cseppek (részecskék) mozgási pályáját Derevjanko (1974) matematikailag is leírta és számítógépen futtatva elemezte. Egyszerűsítések mellett abból indult ki, hogy az anyag cseppjeire ható légerőket a cseppek jellemzői (alak, méret), valamint a közeg (viszkozitás, sűrűség, turbulensség) és a közeghez viszonyított mozgási sebességük határozzák meg. Néhány jellemző cseppméretre kapott számítási eredmény alapján lehetett megszerkeszteni a mozgási pályákat (53. ábra) és levonni a következtetéseket:

53. ábra - A különböző átmérőjű cseppek pályája

A különböző átmérőjű cseppek pályája


A repülőgép légörvényei jelentős hatást gyakorolnak a cseppek szétszóródására. A méret növekedésével a keresztirányú elmozdulás intenzíven csökken.

A repülőgép szimmetriatengelyétől mind távolabb működő porlasztókból kilépő cseppek keresztirányú elmozdulása nő. A fél fesztáv 75%-nál kilépő 200 mikron átmérőjű cseppek pályájának felmenő szakasza van, amely még a porlasztók fölé is emelkedhet.

A 150 mikronnál kisebb cseppek néhány fordulatot tesznek meg a szárnyvég örvényközpontja körül, és nem ülepednek a megmunkálandó felületre, hanem nagy távolságokra, oldalra kerülnek.

A repülési magasság csökkentése csökkenti az elsodródást.

A permetező szórócsőnek a szárnytól való mind távolabbi elhelyezése, leengedése csökkenti a cseppek elsodródását és a szórásszélességet, ugyanakkor növeli a szórás egyenletességet és csökkenti az apró cseppek veszteségeit.

A szárnyvégörvénylési (vortex) zónák korábban említett kedvezőtlen hatásának csökkentésére, az elsodródások megakadályozására a monoplánok szárnyvégeit néhány típusnál speciális kialakítással látják el.

A repülőgép szárnyára felfelé és hátrahajló szárnyvégzárólapokat (winglet) alakítottak ki a Z–137T típuson. Ennek következtében az indukált örvények keletkezési síkja felemelkedik a zárólap magasságába. Ezáltal csökken annak valószínűsége, hogy a kijuttatott részecskék az örvények befolyása alá kerüljenek. A szárnyvégzárólapok alkalmazásával járó kísérletek világviszonylatban is előtérbe kerültek a környezetvédelem fokozása érdekében.

Hazánkban is történtek kísérletek az M–18 típus winglettel való felszerelésére. A Budapesti Műszaki Egyetem, az Aacheni Műszaki Egyetem és a MÉM RSZ együttműködésében egy speciális, az M–18 típusú repülőgép szárnyvégeire tervezett és felszerelt winglet hatását vizsgálták meg. A kísérletek kiértékelése után megállapították, hogy a szárnyvégvitorla hatására az eredeti 25 m munkaszélesség 27,5 m-re, a szórásegyenletesség pedig CV% 34,0-ről CV% 23,6-ra javult.

A merev szárnyú repülőgépek szárny végi áramlásán túlmenően a légcsavarszél hatásával is foglalkozni kell, mert a légcsavar forgásából eredő hatalmas légáram spirálszerű forgó örvénylést hoz létre, amely a repülőgép törzsét mintegy „körülöleli” és az ebbe a térbe kerülő permetcseppeket a légcsavar forgási irányának megfelelően kicsapja. Így annál a repülőgépnél, amelynél a légcsavar forgása az óramutató járásával megegyezik (pilótafülkéből nézve), a törzsközép körüli szórófejeiből a légáram a törzs alatt és keresztben a baloldalra csavarhatja át a permetlevet. E káros hatás megszüntetésére, illetve csökkentésére rögzítik aszimmetrikusan a szórófejeket, vagy a közvetlenül a törzs alatt működő szórófejeket egy-egy meghosszabbított csatlakozócsonkra szerelik, amivel kiemelik azokat a légcsavar elcsavaró hatásából, illetve síkjából.

Egy alsószárnyas repülőgép legjelemzőbb örvényeit Borodzik (1983) mutatja be (54. ábra).

A szárnyvégeknél kialakuló, lefelé és oldalra kifelé mozgó örvények a permetcseppeket oldalra szétterítik a szárny fesztávolságán jóval túlra /1/. Szembetűnő, a vegyszerrészecskék egy részének pályáját módosító másik jelentős légmozgás a légcsavarörvény /2/. A légcsavar a levegőt már a légcsavarsík előtt felgyorsítja, elcsavarja. A törzs alatti szárnytő környékén kijuttatott vegyszerrészecskéket a légcsavarörvény magával ragadja, körbeforgatja /3/ egyben hátra tolja és kidobja a levegőbe /4/.

54. ábra - Alsószárnyas repülőgép főbb örvényei

Alsószárnyas repülőgép főbb örvényei


A légcsavarörvény hatására a vegyszerrészecskék a kijuttatási magasság fölé emelkedhetnek, ami permetcseppek esetén növeli azok elpárolgását és elsodródási hajlamát, ugyanakkor a szórásképen belül egyenetlenséget is okoz.

A szárnyvég- és a légcsavarörvényeken túl a repülőgépeknél jelentős levegőáramlási zavarokat okoznak a futóművek, biplánok esetén az alsó és felső szárnyakat összekötő konzolok, a külső merevítésű szárnynál a dúcok, amelyek szintén befolyásolják a kijuttatott részecskék útját.

Az áramlástani vizsgálatok érdekes fényt derítettek a csillagmotoros repülőgépek motorburkolata körül kialakult áramlásokra is, amelyek a légcsavarszél hatásával egészülhetnek ki, a korábban már említett egyenlőtlen permetléeloszlást okozva.

A motorburkolat és általában a profil ellenállásból keltett káros áramlások kiküszöbölése érdekében az ún. harmadik generációs mezőgazdasági repülőgépek nagy része már „karcsúsított”. Az áramvonalas, a csillag-, vagy boxer motorok helyére épített gázturbinát, a szárnyprofilok kialakítását már mind a zavaró áramlások csökkentését szem előtt tarta tervezik.

Az elmondottakkal együttesen ezeket a légáramokat ugyanakkor úgy is kell tekinteni, hogy ezek együttes hatása idézi elő a vegyszerrészecskék jelentős sávszélességben való szétterjedését, ami előnyösen hat a repülőgépek termelékenységére a földi gépekéhez viszonyítva.

4.4.2. A helikopter sajátos áramlási viszonyai

A légi vegyszeres növényvédelem részéről érdeklődésre számot tartó aerodinamikai jellemzők szerint a helikopter lényegesen különbözik a repülőgéptől. A helikopter forgószárnya (rotor) emelőerőt létrehozva nagymennyiségű légtömeget mozgat lefelé, mely levegőtömeg a permetlé hatását és útjának irányát jelentősen befolyásolja. A helikopter rotorlapátjainak mechanizmusába ugyanis ciklikus állásszögváltót építenek be. Ez pedig azt jelenti, hogy a helikopter haladási irányával megegyezően forduló lapátot kisebb, az ellentétes oldalon levőt, azaz a hátrafelé mozgót pedig nagyobb állásszögre állítja. Ennek állásszögnek a ciklikus változása okozza a haladó helikopter két oldalán a leáramlások közötti eltérést. Ahogy a helikopter a függeszkedésről áttér az egyre nagyobb sebességű haladásra, úgy változik a rotorlapátok légáramlása a zárt körgyűrűtől a merev szárnyú repülőgépekre jellemző, patkó alakú örvényekig.

A helikopter különböző repülési üzemmódokban üzemelhet, amelynek során igen nagy mennyiségű légtömeget mozgat lefelé. A helikopter aerodinamikai adatai alapján kiszámíthatók a lefelé mozgatott légáram sebességének megközelítő értékei. A mozgásmennyiség törvénye szerint a forgószárny vonóereje a lapátok által súrolt felületen (tárcsán) időegység alatt átáramló légtömeg és az általuk létrehozott sebességnövekmény szorzataként számítható.

A függési üzemmódban, amikor a forgószárnyaknak csak a helikopter súlyát kell tartani, a leáramló légáram átlagos induktív sebessége (U) a forgószárny síkjában a következő egyenlettel számítható:

U= F 2ρπ r 2 , MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamyvaiabg2da9maakaaabaWaaSaaaeaacaWGgbaabaGaaGOmaiaabg8acaqGapGaamOCamaaCaaaleqabaGaaGOmaaaaaaaabeaakiaacYcaaaa@3E7B@

ahol

F = a helikopter súlyával egyenlő forgószárny-vonóerő,

? = a levegő sűrűsége,

r = a forgószárny sugara.

A rotorlapátok által keltett légmozgás nagyságát, a mozgatott levegőtömegek útját Farkas (1977) szemléletesen írja le: „A horizontálisan érkező levegőt a rotor axiális irányba továbbítja. Ennek következtében a gép alatt egy túlnyomás jön létre, ami részben szétszóródik és egy enyhe levegőcirkuláció keletkezik. Kis haladási sebességnél, ha a helikopter alacsonyan repül, a rotor által keltett légmozgás 15 m/s értékkel a talajról visszaverődik és egy kontaminációs hatás keletkezik.”

A képlet segítségével megállapítható, hogy a Ka–26 típusú helikopternél függéskor a lefelé áramló levegő átlagos induktív sebessége 9,9 m/s. A forgószárnylapát hosszában a felhajtóerő, illetve a leáramló levegő sebessége nem egyenletes eloszlású. A legnagyobb induktív sebességek a forgószárnysugár 75–80%-ában figyelhetők meg.

Itt az induktív sebesség mértéke eléri, sőt meghaladhatja a 20 m/s-ot is. A légcsavar forgástengelyéhez közeledve az induktív sebesség mértéke is csökken. Az így keletkezett örvények lényegében zárt körgyűrű alakot vesznek fel (55/a ábra).

55. ábra - Egyrotoros helikopter indukált örvényei a) függéskor b) alacsony repülési üzemmódban

Egyrotoros helikopter indukált örvényei a) függéskor b) alacsony repülési üzemmódban


A kis haladási sebességgel mozgó helikopter talaj felett kialakuló örvényeinek formája megváltozik és nyújtott lesz (56/b ábra). Az örvények jellegzetessége, hogy a lefelé mozgó légáramlatok megcsavarodnak, nagy lehajlási szöggel rendelkeznek és nem egyenletes vonalban haladnak a talajfelszín felé. A haladási irányra merőlegesen a kétoldali lapátvégeknél egy-egy örvénygyűrű keletkezik. Ezek forgása a feláramlás után a helikopter törzse felé irányul (56. ábra).

56. ábra - Egyrotoros helikopterről leváló örvénylés képe 24 km/h sebesség esetén

Egyrotoros helikopterről leváló örvénylés képe 24 km/h sebesség esetén


A tapasztalható aszimmetriát a már korábban említett lapátbeállási szöget ciklikusan változtató vezérlőautomata okozza. Az így kialakult kétoldali örvénygyűrűk az egyrotoros helikopternél nem egyformák, a koaxiális, ellentétes irányban forgó rotorok örvénygyűrűi viszont közel szimmetrikusak (57. ábra).

57. ábra - Ka–26 helikopter örvényrendszere

Ka–26 helikopter örvényrendszere


A helikopter sebességének növekedése esetén a rotorlapátok által föld felé mozgatott légáram valamilyen szög alatt érkezik a talajhoz. Eközben a sebessége kisebb lesz, mint a függő üzemmódban. A leáramlási örvények irányszögének (lehajlási szögének) nagysága viszonylag könnyen meghatározható, ha a levegőáramot vegyszerporral, füsttel vagy más módon láthatóvá tesszük és a látottakat lefényképezzük.

Mi–4Sz helikopterrel végzett porozások során különböző repülési sebességeken készített fotók azt mutatják, hogy a vegyszeráram különböző szög alatt érkezik a földre:

Repülési sebesség (km/h)

10–15

25–30

60

120

Az áramlás irányszöge (°)

75–80

45–50

15–20

5

A helikopterek típusától függően az irányszögek kissé eltérhetnek a bemutatott Mi–4SZ típus irányszögeitől, de a sebesség és lehajlási szög közötti összefüggések nagyságrendileg a táblázat értékeihez hasonlítanak.

A kisméretű eltérés lehetősége szemlélhető az 58. ábrán.

58. ábra - A leáramlási szög változása

A leáramlási szög változása


Az egyrotoros Mi–2 és a kétrotoros (koaxiális) Ka–26 helikopter örvényeinek lehajlási szöge között kisebb eltérés tapasztalható. A közel azonos repülési tömeg és repülési üzemmód mellett a Ka–26 helikopter mögött kialakuló örvények lehajlási szöge valamivel nagyobb, mint az Mi–2 helikopteré.

A fentiek szerint a technológia igényeinek megfelelően a helikopter sebességének változtatásával a peszticidek leáramlási szögét és sebességét a kívánt értéken lehet tartani. Kis haladásisebesség-tartományban (a hazai gyakorlat 60 km/h alatti sebességű permetezésként tartja nyilván ezt a kijuttatási módot) a rotorok által szállított nagymennyiségű levegő a gép alatti növényzetet is megmozgatja, s a permetnek sűrű lombozatba is jó behatolást biztosít. Ez a művelési mód elsősorban a fungicidek kijuttatása során jelent nagy segítséget az üzemeltetőknek.

Egyéb más munkák, mint pl. az inszekticidek, herbicidek permetezése, műtrágyaszórások stb. már a 60 km/h feletti, a repülőgép körülményeinek megfelelő sebességtartományban történnek.

A helikopter alkalmazásánál azonban figyelembe kell venni azt is, hogy az örvénygyűrűbe kerülő permetcseppek hosszabb ideig maradhatnak a levegőben, így az oldalszél és más, számunkra kedvezőtlen meteorológiai faktorok hatásának jobban ki vannak téve. Könnyen elsodródhatnak, illetve a célfelületre érésük előtt beszáradhatnak.

Gyomirtók és deszikkánsok kijuttatásához itt is az „irányított” permetezési módot kell alkalmazni. A szélső szórófejeket kiiktatják.

Ezek szerint

Ka–26-os helikopternél a jobb és a bal szórórúdon csak a belső 10–14 szórófej működhet míg a hátsó szórócső szórófejei teljes számban üzemelhetnek.

az UH–12E típusú helikopter speciálisan felszerelt orr szórócsöve bizonyos fokig már kikerül az elsodródásokat előidéző szárny végi leáramlások hatása alól, de az elsodródások megelőzése érdekében az ún. hasznos szórórúd hosszának meghatározására ennél a típusnál is figyelemmel kell lenni.