Tag: #lotnictwo

Data 11 Września wszystkim głównie kojarzy się z WTC — znaczy, mi też — lecz pamiętam również, iż na karcie polskiej historii
tego dnia zapisała się także inna katastrofa lotnicza.
11.09.1932 r. Franciszek Żwirko oraz Stanisław Wigura lecieli na zlot lotniczy do Pragi, lecz pilotowany przez nich RWD-6 utracił skrzydło podczas burzy.

Samolot się rozbił w lesie pod Cierlickiem Górnym na Śląsku Cieszyńskim w Czechosłowacji. Niestety, obaj piloci zginęli.
Panowie byli wybitnymi pilotami, a jednym z ich osiągnięć było zwycięstwo w międzynarodowych zawodach lotniczych Challenge 1932, stanowiąc pierwszy duży międzynarodowy sukces polskiego lotnictwa sportowego.
Na pamiątkę tego wydarzenia Święto Lotnictwa Polskiego obchodzone jest 28 sierpnia.
Dokonali tego wyżej wspomnianym RDW-6 — nazwa samolotu jest skrótem od pierwszych liter nazwisk jego konstruktorów, czyli Stanisława Rogalskiego, Stanisława Wigury oraz Jerzego Drzewieckiego.

Stanisław Wigura, urodzony 9 kwietnia 1901 w Warszawie, podczas wojny polsko-bolszewickiej służył w 1920 ochotniczo w 8. pułku artylerii polowej.
W 1929 roku Wigura ukończył Politechnikę, uzyskując dyplom inżyniera-mechanika. W tym samym roku uzyskał dyplom pilota sportowego w Aeroklubie Akademickim.

Był jednym z założycieli Sekcji Lotniczej Koła Mechaników Studentów Politechniki Warszawskiej, tam poznał się z Rogalskim oraz Drzewieckim.
W 1927 roku wspomniana trójka założyła zespół konstrukcyjny RWD, natomiast w 1928 r. zbudowali pierwszy samolot sportowy RWD-1, wyróżniony za oryginalną konstrukcję. Kolejnymi były RWD-2, łącznikowy RWD-3 z 1930 r. (jeden egzemplarz), a następnie rozwinięcie ,,dwójki'' czyli RWD-4 — dość aktywnie używane w polskim sporcie lotniczym lat trzydziestych, odnosząc pewne sukcesy.
W 1931 r. powstały sportowe RWD-5, zbudowane w liczbie 20 sztuk i wsławione lotem przez Atlantyk, oraz RWD-7 do bicia rekordu wysokości.
W 1932 roku panowie zbudowali wyżej wymieniony nowoczesny samolot sportowy RWD-6, przeznaczony na zawody samolotów turystycznych Challenge 1932.


Franciszek Żwirko urodził się 16 września 1895 roku w Święcianach.
Podczas I wojny światowej został powołany do armii rosyjskiej, a służbę zakończył w randze porucznika.

W 1917 roku zgłosił się do tworzącego się korpusu polskiego gen. Dowbora-Muśnickiego w Rosji. Po demobilizacji korpusu w lipcu 1918 r. wstąpił w sierpniu do rosyjskiej „białej” (podoba mi się ta nazwa) Armii Ochotniczej gen. Denikina, walcząc w rosyjskiej wojnie domowej.
Ukończył wówczas kurs obserwatorów lotniczych. We wrześniu 1921 r. przedostał się przez granicę do Polski i zgłosił do służby w polskim lotnictwie.
W Polsce od 19 lipca 1922 służył w 1 pułku lotniczym w Warszawie.
Ukończył szkołę Pilotów w Bydgoszczy oraz Wyższą Szkołę Pilotów w Grudziądzu, po czym służył jako pilot w 18. eskadrze myśliwskiej 1 pułku w stopniu porucznika pilota.
Przejściowo, w 1925 roku, został oddelegowany do Bydgoskiej Szkoły Pilotów jako instruktor, a w tym samym roku zaczął brać aktywny udział w sporcie lotniczym.

Panowie poznali się w 1929 roku, gdy ten drugi został skierowany przez władze wojskowe na stanowisko oficera łącznikowego przy Aeroklubie Akademickim.
Od tej pory Wigura najczęściej latał w załodze ze Żwirką jako mechanik.
Między 9 sierpnia a 6 września 1929 roku dokonali oni lotu okrężnego wokół Europy, na trasie Warszawa-Frankfurt-Paryż-Barcelona-Marsylia-Mediolan-Warszawa, o długości prawie 5000 km, na pierwszym egzemplarzu lekkiego samolotu RWD-2. 6 października, na RWD-2 zwyciężyli w I Locie Południowo-Zachodniej Polski.

Analiza wraku SP-AHN oraz SP-AHM, utraconego wcześniej, wykazała, że w trakcie lotu ujawniło się zjawisko skręcania skrzydeł. Siły aerodynamiczne doprowadzały do wyginania skrzydeł, których konstrukcja nie wytrzymywała. Dodatkowo maszyna Żwirki i Wigury była mocno wyeksploatowana po udziale w Challenge 1932.

Po katastrofie prace nad kolejnymi modelami były kontynuowane.
Powstały bardzo udane RWD-9, które zwyciężyły w kolejnej edycji zawodów, oraz RWD-13 i RWD-15 — zwłaszcza RWD-13 okazał się bardzo udaną konstrukcją.

Wygrana Franciszka Żwirko i Stanisława Wigury  w Challenge 1932 miała olbrzymie znaczenie dla polskiego lotnictwa. Zapoczątkowała ona serię zwycięstw w różnych imprezach, a w kolejnych latach dalsze sukcesy o znaczeniu międzynarodowym (m.in. pokonanie Atlantyku samolotem). Tym, co szczególnie podkreśla znaczenie zwycięstwa w Challenge 1932, jest fakt, że zakłady RWD były małą wytwórnią (zwłaszcza w porównaniu do PZL), a mimo to były w stanie zaprojektować bardzo dobry samolot, jakim był RWD-6 oraz jego dalsze wcielenia.

W celu napisania tej historycznej dzidy wykorzystałem informację z Wikipedii oraz poniższej strony:
https://www.smartage.pl/rwd-6-samolot-legenda-polskiego-lotnictwa/

W 1971 roku dwóch fizyków zrobiło coś, co dziś brzmi jak początek filmu science fiction. Joseph C. Hafele i Richard E. Keating zabrali cztery ultraprecyzyjne zegary atomowe, wsiedli na pokład samolotów pasażerskich i dwukrotnie okrążyli Ziemię. Raz lecąc na wschód, raz na zachód.

Po powrocie porównali zegary z tymi, które cały czas pozostawały na Ziemi. I wtedy przyszła chwila prawdy: czas się nie zgadzał.
Zegary, które leciały na wschód, wskazywały mniej czasu. Te, które leciały na zachód więcej. Różnice były niewielkie, ale dokładnie takie, jak przewidywał Albert Einstein.
To nie była już tylko teoria. To był dowód. Czas nie jest absolutny. Płynie inaczej w zależności od prędkości i grawitacji.
To odkrycie nie trafiło do szuflady. Dziś korzysta z niego każdy z nas, choć nie zdajemy sobie z tego sprawy. System GPS w Twoim telefonie nie działałby poprawnie, gdyby nie te same poprawki czasowe oparte na teorii względności.
Chociaż dla człowieka są to absolutnie nieodczuwalne różnice, gdyby nie precyzyjne pomiary, nawigacja nigdy by skutecznie nie zadziałała. 1 mikrosekunda błędu to aż mniej więcej 300 metrów błędu w pozycji.
Za każdym razem, gdy słyszysz „skręć w prawo”, działa w tle fizyka, która kiedyś wydawała się czystą abstrakcją. 

Einstein miał rację. A dwóch naukowców udowodniło to...lecąc w przeciwne strony świata.

Winglet - skrzydełko aerodynamiczne 

Czym jest winglet?
Winglet (skrzydełko aerodynamiczne) to niewielkie, pionowe lub skośne przedłużenie na końcu skrzydła samolotu. Jego głównym zadaniem jest poprawa aerodynamiki poprzez redukcję oporu powstającego na końcówkach skrzydeł.

 Jak działa winglet? 
 Problem: wiry brzegowe (wingtip vortices)
Skrzydło generuje siłę nośną dzięki różnicy ciśnień:
nad skrzydłem - niskie ciśnienie
pod skrzydłem - wysokie ciśnienie

Na końcu skrzydła powietrze „ucieka” z dołu do góry, tworząc wiry przypominające mini-tornada.
powstaje opór indukowany
tracona jest energia
samolot potrzebuje więcej ciągu = większe spalanie paliwa

Wiry brzegowe - struktura 3D przepływu
powietrze z dołu skrzydła (wysokie ciśnienie) zawija się na górę
tworzą się dwa przeciwbieżne wiry (counter-rotating vortices)
za skrzydłem powstaje tzw. downwash (struga w dół)

Kluczowy efekt fizyczny:
struga powietrza jest odchylona w dół
więc siła nośna nie jest pionowa
Z punktu widzenia mechaniki lotu:
siła nośna przechyla się do tyłu
jej składowa pozioma = opór indukowany

Winglet działa jak bariera i „sterownik” przepływu powietrza:
ogranicza mieszanie się strumieni powietrza
osłabia wiry
wygładza strugę za skrzydłem

Dodatkowo:
sam winglet generuje własną siłę nośną skierowaną lekko do przodu
działa jak mini-skrzydło poprawiające efektywność całego układu
To jest dokładnie powód, dlaczego wiry są tak kosztowne energetycznie.

Dlaczego stosuje się winglety?
Główne korzyści:
1. Mniejsze zużycie paliwa
nawet ok. 5-6,5% oszczędności

2. Większy zasięg samolotu
mniej energii traconej na opór

3. Lepszy stosunek siły nośnej do oporu (L/D)
nawet znaczna poprawa wydajności aerodynamicznej

4. Możliwość krótszych skrzydeł
winglet „symuluje” dłuższe skrzydło bez zwiększania rozpiętości

5. Niższe koszty operacyjne
mniej paliwa = niższe koszty dla linii lotniczych


Historia wingletów
Początki:
koncepcje podobne pojawiały się już u pionierów lotnictwa (np. eksperymenty z końcówkami skrzydeł)
Kluczowa postać:
Richard Whitcomb (NASA) - lata 70.
badania w tunelach aerodynamicznych i publikacja w 1976 r.

Rozwój:
lata 80.-90.  pierwsze zastosowania w lotnictwie komercyjnym
np. Boeing 747-400 (1988)

Współczesność:
dziś niemal każdy nowoczesny samolot pasażerski ma winglety lub ich warianty

 Dlaczego nie wszystkie samoloty je mają?
To klasyczny kompromis inżynieryjny:
1. Masa i obciążenia
winglet zwiększa moment zginający skrzydło
wymaga wzmocnienia konstrukcji

2. Koszt
projektowanie i testy są skomplikowane
retrofit (dodanie do starego samolotu) bywa nieopłacalny

3. Złożoność aerodynamiki
źle zaprojektowany winglet może… zwiększyć opór

4. Alternatywy
czasem lepsze są:
dłuższe skrzydła
„raked wingtips” (wydłużone końcówki bez pionowego elementu)


 Rodzaje wingletów
klasyczne pionowe (np. Boeing 747-400)
blended winglets (łagodnie zakrzywione)
sharklets (Airbus)
split winglets (góra + dół)
wingtip fences (np. Airbus A320)

Każdy typ to kompromis między:
efektywnością, masą i kosztem

Dlaczego winglet ma konkretny kształt?
Nie jest przypadkowy, to wynik optymalizacji:
Parametry projektowe:
kąt nachylenia (cant angle)
skręcenie (twist)
profil aerodynamiczny
wysokość

Dlaczego zakrzywione (blended)?
redukcja oporu interferencyjnego
płynniejsze przejście przepływu

Gdzie winglet działa najlepiej?
Największy efekt:
duże wysokości (rzadsze powietrze)
duży kąt natarcia
lot przelotowy
Mniejszy efekt:
małe samoloty
niskie prędkości
krótkie trasy


Najważniejsze wnioski (esencja fizyki)
Winglet działa, bo:
osłabia wiry brzegowe
prostuje wektor siły nośnej
odzyskuje część energii jako siłę do przodu
zwiększa efektywne wydłużenie skrzydła

Ciekawostki techniczne

Winglet daje efekt podobny do wydłużenia skrzydła bez zwiększania jego rozpiętości
Może działać jak „mikrosilnik” - generując siłę skierowaną lekko do przodu
Inspiracją były skrzydła ptaków (np. orłów i sępów)


 Podsumowanie
Winglet to niewielki element, który ma ogromny wpływ na efektywność lotu.
Działa poprzez redukcję wirów brzegowych i oporu indukowanego, co przekłada się na realne oszczędności paliwa i lepsze osiągi.


 Najważniejsza idea:
mała zmiana geometrii skrzydła = duży zysk energetyczny


Ciekawostka „na poziomie eksperckim”
Gdyby skrzydło było:
nieskończenie długie - nie byłoby oporu indukowanego w ogóle
Winglet to sprytna próba osiągnięcia tego ideału… bez budowania absurdalnie długich skrzydeł.