Archiv rubriky: Konstrukční řešení



S black-outem a dokonce i se ztrátou vědomí v důsledku vysokých pozitivních g se poprvé setkali už piloti stíhacích letadel za 1. sv. v. a v meziválečném období se proto tato problematika stala předmětem výzkumu. Za všechny jmenujme např. australského profesora fyziologie Franka Cottona (ještě o něm bude řeč později), který nalezl nový způsob, jak určit těžiště lidského těla, a tím se otevřela cesta k poznání, jak se v těle přemísťuje hmota (tělní tekutiny) při vysokých g. Na prahu 2. sv. v. tak díky rozšiřujícím se znalostem o fyziologi lidského těla bylo už všem jasné, že ten, kdo nalezne způsob, jak u pilotů zvýšit toleranci na vysoká g, bude mít ve vzdušném boji nezanedbatelnou výhodu.

Kdo si při dogfightu může dovolit vyšší g, má vždy jednu výhodu navíc.

Co se vlastně při vyšších g v lidském těle děje? Díky přetížení se krev přesouvá do dolních částí těla a tím dochází k odkrvení mozku a k hypoxii. Ta se nejprve začne projevovat tzv. grey-outem neboli zakaleným zrakem, následuje tunelové vidění, kdy se zužuje vnímaný prostor, až nakonec dochází k black-outu, tj. kompletní ztrátě zraku. Pokud přetížení pokračuje dále, dostaví se ztráta vědomí, tzv. g-LOC (Loss Of Consciousness). I když poté dojde ke snížení g, nebezpečná situace pro pilota ještě nekončí, protože návrat vědomí bývá doprovázen dočasnou krátkou dezorientací. Tolerance průměrého člověka se v závislosti na jeho fyzické zdatnosti pohybuje mezi 3-5 g.

Pozn. uvedený popis se týká pouze tzv. pozitivních g, kdy je pilot tlačen směrem do sedačky. U negativních g, kdy pilot tlačen ze sedačky ven, dochází k opačnému jevu, tedy k přílivu krve do horní části těla a důsledkem je tzv. red-out. Tento problém však z podstaty své konstrukce anti-g obleky nemohou řešit.

Pedály Focke-wulfu jsou téměř na úrovni sedačky a v dostatečné vzdálenosti od ní, takže pilot má nohy jen velmi mírně pokrčené v kolenou.

Už při konstrukci letadel na počátku 2. sv. v. přišli němci i britové na způsob, jak tolarenci na vysoká g mírně zvýšit, a sice tím, že umožní takovou pozici pilota, kdy jeho nohy budu v co nejvíce vodorovné poloze. Proto v letounech Bf 109 a Fw 190 všech variant jsou pedály zkonstruované tak, že nohy pilota, který je usazen v kokpitu, jsou v kolenech jen velmi mírně pokrčené. Britové to ve Spifirech vyřešili tak, že pedály mají dvě stupačky, dolní pro běžný let a horní, umístěné cca 15 cm výše, pro manévrový boj. Taková řešení umožnila pilotům zvýšit toleranci přibližně o 1,5 g.

Pedály Spitfiru mají dvě polohy pro nohy -horní pozice je tzv. bojový pedál.

Bylo však zřejmé, že takové řešení nestačí. Bylo třeba nalézt lepší způsob, jak účinně zabránit, aby se při vysokých přetíženích zabránilo odkrvení mozku. Řešením byl tzv. anti-g oblek. Jako první s ním přišli britové, konkrétně kanadský tým vedený Willburem R. Franksem, už v r. 1941. Oblek měl kolem nohou vaky, které se plnily vodou, a způsobovaly tak stlačení krevního řečiště natolik, že krev zůstávala v horní polovině těla i při vyšších g. Byly vyvinuty dvě verze: Franks Mk. I pro piloty Hurricanů a Spitfirů a Franks Mk. II pro piloty USAAF a RCAF. Obleky vyráběla f. Dunlop.

Použítí Franksových anti-g obleků je doloženo zejména u pilotů FAA (Fleet Air Arm = Britského námořního letectva) např. při operaci Torch, tj. invazi spojenců do severní Afriky. Obecně ale britští piloti anti-g obleky příliš nepoužívali, jednak z obavy, že by to vedlo k příliš velkým silám na draky Spitfirů, které na tak vysoké g nebyly konstruovány a jednak údajně i proto, že se obávali vyzrazení vynálezu v případě sestřelení pilota nad nepřátelským územím (předpokládali, že němci anti-g oblek neznají, protože ho na žádném ze setřelených a zajatých pilotů neviděli).

Dr. Franks asistuje při oblékání testovacího pilota do svého anti-g obleku (1944).

Pozn. Jako zajímavost lze uvést, že dr. Franks při vývoji úzce spolupracoval s dr. F. Bantigem, objevitelem inzulínu, který se mj. také velmi zajímal o medicínu aplikovanou v letetcví.

První anti-G oblek, kde byla kapalina nahrazena stlačeným vzduchem, vymyslel již dříve zmíněný prof. Frank Cotton z univerzity v Sydney. Konstrukce toho obleku byla tvořena gumovými vaky, které byly umístěny pod neroztažitelnou horní vrstvou obleku. Tyto vaky byly automaticky plněné stlačeným vzduchem vždy, když přetížení přesáhlo určitou hodnotu. To zajišťoval speciální tlakový ventil reagující na změnu g. Oblek byl testován na Spitfirech, Hurricanech a P-40 Kittyhawk a poskytoval ochranu o velikosti caa 2 g (které se přičetly navíc k běžně tolerované hodnotě přetížení). RAF později provedla porovnávací testy obou výše zmíněných obleků a závěr byl jednoznačný ve prospěch Cottonova řešení.

Prof. Cotton a jeho tým při testování anti-g obleku.

Cottonovo řešení anti-g obleku bylo dále zdokonaleno týmem vědců z kliniky Mayo v USA. Tým se namísto snahy o zabránění odtoku krve do dolní části těla, soustředil na udržení tlaku v tepnách. Aby předešli poklesu tlaku, umístili ve své verzi obleku vaky plněné stlačeným vzduchem na lýtka, stehna a břicho. Tak vznikl první prakticky použitelný americký design označovaný jako GPS (Gradient Pressure Suit) G-1 „Berger“. Zaveden do operační služby byl v r. 1943.

„Berger“ GPS anti-g oblek

Další zdokonalený anti-g oblek byl „Berger“ G-3 a G-3A z r. 1944. Tento oblek byl asi nejlepším, který byl za 2. sv. v. používán – byl lehký, realivně pohodlný, snadno se oblékal a zvrchu byl prodyšný. Můžeme ho často vidět na fotografiích pilotů P-51 a P-47 z posledního roku války. Oblek měl na levé straně hadičku, která se připojovala k tlakovému zařízení umístěnému v letounu. Přístroj v kokpitu, který měřil hodnotu g, pak opět reguloval tlakový ventil, který plnil vaky v obleku podle potřeby stlačeným vzduchem. Princip na kterém je tento anti-g oblek založen je platný dodnes a jeho moderní verze používají i současní stíhací piloti.

Anti-g obleky za 2. s.v .v využívali nejvíce právě američtí piloti na evropském bojišti a pomáhal jim nezanedbatelnou měrou v boji s letouny Luftwaffe.

Na závěr si dovolím citát Buda Andersona z 357. FG:

S anti-g obleky jsme mohli v létání o něco přitvrdit a točit agresivněji. Mohli jsme si dovolit tak o 1 g navíc a to nám dávalo výhodu. Proti jejich používání jsme nic nenamítali, protože jsme tyto obleky vnímali jako určitou úpravu či vylepšení našich letadel.

Konstrukční řešení



Narazil jsem na zajímavé video z r. 1943: firma Republic natočila videonávod pro mechaniky, kde je detailně krok za krokem ukázán postup, jak bez jakékoli dostupné techniky jako jsou zvedáky, plošiny apod. sestavit Juga zabaleného ve dvou dřevěných přepravních boxech, tj. s odmontovanými křídly. Mechanici si musí vystačit pouze se dřevem z obou boxů a s vlastní lidskou silou. Film trvá 40 min.

Pokud Vás nyní napadla otázka, jak je asi možné postavit bez technických pomůcek na podvozek letadlo, které váží tolik, jako dva Spitfiry, tedy cca 4,5 tuny, pak vám film dá odpověď.

Konstrukční řešení



Působivý dokument o letounu de Havilland DH.98 Mosquito, který natočil sám výrobce (pravděpodobně ke konci války nebo brzy po jejím skončení).  Mosquito byl na svoji dobu extrémně rychlý víceúčelový dvoumotorový letoun, který byl díky své celodřevěnné konstrukci přezdíván „Wooden Wonder“ (dřevěný zázrak).

První tři minuty nás autoři seznamují s předchozími kontrukcemi firmy de Havilland včetně úspěšného cvičného stroje „Tiger Moth“, na kterém začínala svůj výcvik většina druhoválečných pilotů RAF.

(3:00) Původní myšlenkou, která stála za zrodem Mosquita, bylo vytvořit bombardér, který bude rychlejší než nepřátelští stíhači, takže nebude potřebovat střelecké věže ani mnohočlennou posádku. Tento předpoklad pak umožnil vyprojektovat aerodynamický letoun, který ve spojení s motory Rolls-Royce Merlin a lehkou samonosnou dřevěnou skořepinovou konstrukcí dostál uvedeným předpokladům.

(9:00) Prototyp vlétl poprvé v listopadu 1940, těsně po skončení Bitvy o Británii a od počátku bylo zřejmé, že je to velký úspěch konstruktérů.

(10:15) Popis výroby letounu, která byla unikátní díky použití dřeva v nebývalém rozsahu na celou konstrukci. Výrazného odlehčení se dosáhlo použitím sendvičového potahu z překližky a balzy. Trup se kompletoval ze dvou poloskořepin a křídlo bylo konstruováno kvůli pevnosti a jednoduchosti jako jediný celek, na který se osadil zkompletovaný trup. Celé to nápadně připomíná velkou stavebnici plastikového modelu, pouze ze dřeva a v měřítku 1:1  :-)

(13:37) I jednotlivé kontrukce „Mossieho“ byla promyšleny tak, aby byly co nejjednodušší na výrobu a zároveň maximálně funkční. Například podvozkové nohy neměly klasické hydraulické tlumiče, ale odpružení tvořila série pryžových bloků uvnitř dutých podvozkových nohou. Také chladiče byly geniálně vyprojektované – byly zakomponované do náběžných hran křídel v prostoru mezi trupem a motorovými gondolami, takže nevytvářely téměř žádný přidaný odpor.

(15:00) Do pumovnice Mosquita se vešly čtyři 250 lb bomby. Zvýšení nosnosti na dvojnásobek pak bylo dosaženo zkrácením stabilizačí části standardních  500 lb bomb. Představena je také noční stíhací verze s kulomety umístěnými v prostoru pumovnice. Vzlet prototoypu stíhací verze Mosquita se uskutečnil v květnu 1941.

(16:43) Kanada začíná stavět licenční Mosquita. Na výrobě konstrukce se díky jednoduché výrobě ze dřeva mohly podílet drobní podnikaletelé a tak brzy celou výrobu v Kanadě zabezpečuje síť 400 drobných dodavatelů jednotlivých částí konstrukce.

(18:17) Vzniká stíhací-bombardovací verze. Dolet se rozšiřuje pomocí speciálních aerodynamických přídavných nádrží pod křídly.

(20:00) Mossie se již vyrábí ve třech zemích: Británii, Kanadě a Austrálii. Při přeletech letadel z Kanady do Evropy přes Grónsko a Island je dosaženo nových rekordů v dálkových přeletech.

(21:50) Letoun je schopen výkrutu na jeden motor.

(22:20) Velmi úspěšné bylo Mosquito v roli dálkového fotografického průzkumu (ve filmu uvidíte pěkné ukázky výškových snímků hodnotných cílů jako Tirpitz, Messerschmittovy továrny  aj.)

(24:20) Mossie v US průzkumných sqadronách.

(24:45) Záběry z bojového operačního nasazení Mosquit.

(31:00) Mosquita se osvědčila v roli „pathfinderů„, kteří značkovali cíle pro bombardovací svazy.

(34:00) Noční stíhací verze úspěšně bojuje s nepřátelskými nočními „Intrudery“.

(35:00) Mossie se používají k setřelování raket V1.

(37:00) Verze s raketami k útokům proti pozemním cílům.

(41:00) Nouzové situace a přistání bez podvozku.

Konstrukční řešení