5. díl - Statická zásoba podélné stability aneb Kolibřík a těžiště

Dne 28. 9. 2009 došlo na letišti v Českých Budějovicích k fatální nehodě letounu Kolibřík OK – DUT – 02.

Po startu a stupňovitém stoupání do výšky 20 - 50 m provedl pilot mírnou zatáčku doprava s náklonem 5 - 10° o cca 90° a po dotočení do kursu 180° přešel letoun po mírném natažení do pravé strmé sestupné zatáčky a narazil do země ve střemhlavém letu pod úhlem 80°-90°. Pilot zemřel během převozu do nemocnice. Jako pravděpodobná příčina nehody bylo uvedeno cituji „možné nezvládnutí techniky pilotáže se snahou o udržení rychlosti větší než rychlosti pádové a po pravděpodobném pádu letounu na rychlosti menší než pádové“. Závěrečnou zprávu vyšetřování této nehody Ústavem pro odborné zjišťování leteckých nehod najdete zde: k4jT8haD.pdf (uzpln.cz)

Následující řádky berte, prosím, pouze jako podnět k vytvoření vlastního názoru na příčinu a průběh nehody na základě předložených skutečností, nikoliv jako kritiku nebo rozporování Závěrečné zprávy ÚZPLN.

Vyšetřovací zpráva se o nevyhovující poloze těžiště jako o prvotní možné příčině nehody nezmiňuje.

Ve zprávě jsou však uvedeny některé skutečnosti, které ve vzájemných souvislostech nasvědčují možné nesprávné poloze těžiště letounu, která by se pravděpodobně výrazněji projevila právě při stoupání letounu po vzletu.

1.     Ke dni nehody měl letoun dle vyjádření majitele odlétáno 162 startů během 52 hodin a to bez jakýchkoliv problémů.

2.     Z letounu byl dne 28. 8. 2000 odmontován záchranný systém, který je na Kolibříku umístěn vždy před těžištěm.

3.     Pilot, který letoun pilotoval během nehody, měl s letounem letovou zkušenost. Pilotoval jej dne 8. 4. 2007 a od té doby se s letounem až do dne nehody nelétalo.

4.     Na letounu byl namontovaný motor Rotax 503 s reduktorem otočeným směrem dolů a s třílistou dřevěnou vrtulí Křemen o průměru 1800 (!) mm. Těžiště pohonné jednotky tak bylo podle mého odhadu asi 800 mm za a 900-1000 mm nad těžištěm letounu.

5.     Letoun byl opatřen kapotáží prostoru za sedaly posádky, to jest za těžištěm letounu a byl proveden plátěný potah zadní části trupu letounu.

6.     Pilot ve věku 72 let letěl v sólo obsazení. Hmotnost pilota nebyla v Závěrečné zprávě uvedena, stejně tak jako množství paliva v nádržích, které jsou umístěny mírně za těžištěm letounu.

7.     Rychloměr byl zaseknutý na rychlosti 40 km/hod.

8.     Po startu letoun stoupal stupňovitě a vlastnímu pádu předcházelo mírné přitažení.

Podle mého názoru byl možný průběh kritického letu následující: Po uvedení letounu do stoupání se těžiště letounu za zadní centráží posunulo do blízkosti neutrálního bodu, nikoliv však za něj. Pilot podle reakcí letounu na podélné řízení poznal, že něco není v pořádku a instinktivně potlačil, což je v této poloze těžiště ještě možné účinně provést. Situace se zlepšila, protože těžiště vysoko umístěné pohonné jednotky se posunulo vpřed a těžiště letounu se posunulo vpřed. Let tedy nepřerušil, přestože měl před sebou k dispozici ještě velkou část délky vzletové dráhy, a pokusil se znovu stoupat. Tento cyklus pilot několikrát zopakoval, ve stresu zřejmě správně nerozdělil pozornost a nechal rychlost letounu poklesnout do blízkosti rychlosti pádové. Po mírném přitažení a uvedení letounu do zatáčky rychlost letounu poklesla pod rychlost pádovou a došlo k pádu letuonu po křídle.

Jedná se však o pouhou domněnku, k jejímu potvrzení bychom potřebovali znát skutečnou polohu těžiště prázdného letounu bez záchranného systému a s kapotáží zadní části trupu, hmotnost pilota, množství paliva v nádržích a provést příslušný výpočet polohy těžiště letounu při stoupání s ohledem na hmotnost motoru s vrtulí a polohu jejich společného těžiště. Stálo by též za ověření, zda k náhlému uvedení letounu do pádu po pravém křídle nemohl přispět precesní moment extrémně velké vrtule, působící blízko těžiště letounu.

Jaký závěr z mého vyprávění vyvodit? Pokud dbáte o správnou polohu těžiště, je Kolibřík velmi příjemný a pohodový letoun. Tak je tomu, ale u většiny konstrukcí. Rozdíl mezi Kolibříkem a klasickou dvousedadlovkou se sedadly vedle sebe s motorem vepředu z hlediska udržení polohy těžiště v předepsaných mezích je následující:

U Kolibříka lze daleko snáze a ve větším rozsahu nepříznivě ovlivnit polohu těžiště zásahy a činnostmi, provázenými neznalostí, nedůsledností, nedbalostí, nekázní nebo nerespektováním zákonů aerodynamiky než u klasické dvousedadlovky.

Výše uvedené však k této koncepci letounu prostě patří a nejedná se o konstrukční chybu, pouze je třeba tuto skutečnost respektovat. Dodržujte předepsané hmotnosní limity posádky v závislosti na množství paliva. Při úpravách letounu, které mohou způsobit posun těžiště zejména směrem k zadní centráži, proveďte znovu vážení, spočtěte novou polohu těžiště a letoun dovažte. Výpočet těžiště letounu ani hmotnosti, potřebné k dovážení letounu není nic složitého, jedná se jen o výpočet v rámci statické soustavy rovnoběžných sil, s tím vám poradí každý průmyslovák po půl roce studia. Dovážení se nebojte, Kolibřík je velmi lehký letoun a rozumné dovážení ustojí. Já jsem svého prvního Kolibříka dovážil záchranným systémem, samozřejmě po konzultaci s výrobcem ZS a výrobcem letounu. Naprosto nevhodná je zástavba jakéhokoliv čtyřtaktního motoru z důvodu jeho vyšší hmotnosti. Varováním, že s těžištěm letounu není něco v pořádku bývá, že prázdný letoun na rovině má extrémní tendenci přepadávat na ostruhu a nebo dokonce příďový podvozek na zemi vůbec neudrží. Nedoporučuji dohánět správnou polohu těžiště kladnou šípovitostí křídla, je to poměrně komplikovaná úprava a není to hezké. Co se týče ne tolik kritické přední centráže, mějte na paměti, že Kolibřík je malé letadlo a nechtějte po něm extrémy. Pokud chcete létat ve dvou 2 x 120 kg, rovnou si pořiďte letoun pro tyto účely vhodnější.

Dovážení Kolibříka záchranným syslémem

Dovážení nového Kolibříka k umístění na páteřovou trubku za přední svařenec

Proč na výše uvedená specifika péče o správnou polohu těžiště nenarazíme třeba u  letounu SKYBOY, který je koncipován stejně jako Kolibřík? Výše uvedené zákonitosti lze samozřejmě beze zbytku aplikovat i na tento letoun. SKYBOY je však větší a zřejmě i těžší letoun než Kolibřík, s větší střední aerodynamickou tětivou křídla a větším momentem setrvačnosti k těžištní příčné ose letounu. Stejné rozdíly ve hmotnosti posádky tedy způsobí pohyb těžiště v relativně menším rozsahu. SKYBOY je standardně vybaven motorem Rotax 582, letoun se nedodává ve stavebnici a je již od výrobce plně kapotovaný, takže zásahy majitele, které by mohly nepříznivě ovlivnit polohu těžiště, jsou nepravděpodobné.

Pokud snad i po přečtení tohoto článku máte pochyby o důležitosti správné polohy těžiště, zhlédněte jeden z dílů leteckých katastrof, ve kterém pouhé zatažení příďového podvozku směrem dozadu způsobilo u nesprávně naloženého Embrayeru vyčerpání zbytku statické zásoby podélné stability, ztrátu ovladatelnosti a vedlo k fatální nehodě.

Že Kolibřík je letoun do pohody snad naznačuje i to, že si ho dopřeji již podruhé. Věřte, že kdybych měl s Kolibříkem jakékoliv negativní zkušenosti, nedělal bych to. Těším se na shledání u dalšího dílu minisérie o rekonstrukci Kolibříka.

Autor textu a fotografií: Ing. Josef Ulrych