Prędkości charakterystyczne samolotu: Va, Vno, Vne i oznaczenia na prędkościomierzu

Prędkość manewrowa Va - o co naprawdę pyta egzamin

Prędkość manewrowa Va to prędkość, powyżej której pełne wychylenie steru może przeciążyć konstrukcję. Poniżej niej skrzydło przeciągnie się wcześniej, niż przeciążenie przekroczy wartość dopuszczalną z obwiedni obciążeń, czyli z wykresu V-n. Przeciągnięcie jest tu mechanizmem obronnym: samolot „puszcza" opływ, zanim zerwie się coś w płatowcu.

Z tej definicji wynika cała reszta. Skoro Va opiera się na przeciągnięciu, a prędkość przeciągnięcia zależy od masy, to Va także zależy od masy. Lżejszy samolot przeciąga się przy mniejszej prędkości, więc jego Va jest niższa.

Egzamin sprawdza to dwojako. Pierwsze pytanie jest definicyjne: trzeba odróżnić Va od Vne, Vfe i Vs. Drugie jest rachunkowe, bo instrukcja podaje Va dla masy maksymalnej, a zadanie każe przeliczyć ją na masę rzeczywistą. Najczęstszy błąd to odwrócenie kierunku: założenie, że lżejszy samolot „wytrzyma więcej", więc wolno lecieć szybciej.

Sam mechanizm, na którym Va się opiera - kąt natarcia, przeciągnięcie i wyjście z korkociągu - rozbieramy w tekście o przeciągnięciu i korkociągu w pytaniach egzaminacyjnych.

Co oznaczają kolory na prędkościomierzu

Skala prędkościomierza to graficzny zapis ograniczeń z instrukcji użytkowania w locie.

Kolor na skali	Zakres	Znaczenie operacyjne
Biały łuk	od Vs0 do Vfe	Zakres pracy klap
Zielony łuk	od Vs1 do Vno	Normalna eksploatacja, dopuszczona również w turbulencji
Żółty łuk	od Vno do Vne	Zakres ostrzegawczy, wyłącznie w powietrzu spokojnym i przy ostrożnym pilotażu
Czerwona kreska	Vne	Prędkość nigdy nieprzekraczalna

Warianty odpowiedzi buduje się tu z prawdziwych zakresów, tyle że przypisanych do złego koloru. Rozstrzygnięcie jest proste: żółty to zawsze Vno-Vne.

Va nie ma własnego łuku ani kreski. Stąd bierze się mylenie jej z Vno: obie dotyczą „ostrożnej" części zakresu, ale Vno wyznacza granicę turbulencji, a Va granicę pełnych wychyleń sterów.

Tabela zbiorcza: oznaczenie, znaczenie, moment decyzji

Oznaczenie	Co znaczy	Kiedy decyduje w locie
Vs0	Prędkość przeciągnięcia w konfiguracji do lądowania	Odniesienie dla prędkości na prostej
Vs1	Prędkość przeciągnięcia w konfiguracji gładkiej	Odniesienie dla lotu bez klap
Vfe	Maksymalna prędkość z wypuszczonymi klapami	Przy wypuszczaniu klap na podejściu
Va	Prędkość manewrowa, powyżej której pełne wychylenie steru może przeciążyć konstrukcję	W turbulencji i przy energicznych manewrach; maleje ze spadkiem masy
Vno	Maksymalna prędkość normalnej eksploatacji	Powyżej niej lot tylko w powietrzu spokojnym
Vne	Prędkość nigdy nieprzekraczalna	Nieprzekraczalna w żadnych warunkach
Vx	Prędkość największego kąta wznoszenia	Za progiem pasa, nad przeszkodą
Vy	Prędkość największej prędkości pionowej wznoszenia	Gdy liczy się wysokość w jednostce czasu
Najlepszej doskonałości	Prędkość minimalnego oporu całkowitego	Po awarii silnika, gdy chodzi o zasięg

Egzamin rzadko pyta o wartość liczbową, a niemal zawsze o przypisanie: która litera do którego zjawiska i do którego momentu lotu. Reszta to rachunki.

Jak policzyć Va przy zmniejszonej masie - krok po kroku

Zadanie brzmi zwykle tak: instrukcja podaje Va = 100 kt IAS przy masie 1000 kg, samolot leci z masą 810 kg, jaka jest Va teraz.

Krok pierwszy: stosunek mas, zawsze masa rzeczywista przez masę odniesienia. Tu 810 : 1000 = 0,81.

Krok drugi: pierwiastek. √0,81 = 0,9. To współczynnik, przez który mnożysz prędkość.

Krok trzeci: 100 kt × 0,9 = 90 kt IAS.

Krok czwarty: sprawdź kierunek. Masa spadła, więc prędkość musiała spaść. Jeżeli wynik wyszedł wyższy od Va z instrukcji, odwróciłeś ułamek.

Pierwiastek nie jest ozdobnikiem. Siła nośna zależy od kwadratu prędkości, więc żeby zrównoważyć zmienioną masę, prędkość musi zmienić się jak pierwiastek ze stosunku mas. Ta sama reguła obsługuje prędkość przeciągnięcia: 50 kt przy 1000 kg daje po wzroście masy do 1210 kg pierwiastek z 1,21, czyli 1,1, a więc 55 kt.

Ten sam pierwiastek pojawia się przy przeciążeniu w zakręcie. Przy przechyleniu 45 stopni przeciążenie to odwrotność cosinusa, około 1,41 g, a pierwiastek z 1,41 to około 1,19, więc prędkość przeciągnięcia 50 kt rośnie do niespełna 60 kt. Masa, przeciążenie i Va sprowadzają się do jednego działania, tylko z inną liczbą pod pierwiastkiem. Więcej o liczeniu masy w tekście o obliczeniach masy i wyważenia.

IAS, TAS i wysokość - krok po kroku

IAS to prędkość przyrządowa, czyli wskazanie prędkościomierza. Przyrząd mierzy ciśnienie dynamiczne, a ono zależy nie tylko od prędkości, ale i od gęstości powietrza. TAS to prędkość rzeczywista względem masy powietrza.

Skrzydło reaguje na ciśnienie dynamiczne, nie na prędkość rzeczywistą. Dlatego prędkości charakterystyczne - Va, Vs, Vfe, Vy - podaje się w IAS i tej samej liczby na wskaźniku pilnujesz przy ziemi i wysoko. Rachunki nawigacyjne prowadzi się już w TAS, bo to ona wchodzi w relację z wiatrem.

Rozbieżność między jedną a drugą rośnie z wysokością gęstościową, bo maleje gęstość powietrza. Przy wysokości ciśnieniowej 2000 ft temperatura ISA wynosi 15 − 2 × 2 = 11 stopni, więc przy +30 stopniach odchylenie to +19 stopni, a przy poprawce 120 ft na stopień daje to 2000 ft + 19 × 120 ft = 4280 ft. Samolot ma wtedy osiągi jak powyżej 4000 ft, a przy tej samej IAS jego TAS jest wyraźnie wyższa niż przy ziemi.

Skąd się bierze wysokość ciśnieniowa i jak ustawiać wysokościomierz, opisujemy osobno w artykule o QNH, QFE i wysokości gęstościowej.

Kolejność działań w zadaniu jest zawsze ta sama:

1. Z wysokości ciśnieniowej i temperatury wyznacz wysokość gęstościową.
2. Dla tej wysokości odczytaj poprawkę i przelicz IAS na TAS. Im wyżej i cieplej, tym większa liczba TAS przy tym samym wskazaniu.
3. Uwzględnij wiatr: składowa czołowa odejmuje się od TAS, tylna dodaje. Wynikiem jest prędkość względem ziemi, GS.
4. Dopiero po GS licz czas i paliwo.

Odcinek 60 NM przy TAS 100 kt i składowej czołowej 20 kt daje GS 80 kt. Czas to 60 NM : 80 kt = 0,75 godziny, czyli 45 minut. Dwa najczęstsze błędy to liczenie po TAS zamiast po GS, co daje 36 minut, oraz odczytanie 0,75 godziny jako 75 minut. Samą składową czołową wyznaczasz z kąta między wiatrem a osią pasa: dla pasa 070 i wiatru 100 stopni z prędkością 20 kt kąt wynosi 30 stopni, więc czołowa to 20 kt × cos 30, około 17 kt, a boczna 20 kt × sin 30, czyli 10 kt. Rozwinięcie tych rachunków znajdziesz w artykule o obliczeniach nawigacyjnych na egzaminie ULC.

Vy, Vx i prędkość najlepszej doskonałości

Vy daje największy przyrost wysokości w jednostce czasu, Vx największy przyrost wysokości na jednostkę przebytej odległości. Vx stosuje się nad przeszkodami za progiem pasa, Vy po ich minięciu.

Prędkość najlepszej doskonałości to trzecia z tej rodziny i dotyczy lotu bez ciągu. Leży w minimum oporu całkowitego, tam gdzie opór indukowany równa się szkodliwemu. Indukowany maleje ze wzrostem prędkości, bo do lotu poziomego wystarcza mniejszy kąt natarcia, a szkodliwy rośnie z kwadratem prędkości.

Samą doskonałość liczy się jako stosunek przebytej odległości do utraconej wysokości. Samolot, który bez pracy silnika przeleciał 9 km, tracąc 1000 m, ma doskonałość 9000 : 1000, czyli 9.

Korekta na wiatr działa odwrotnie, niż podpowiada intuicja. Przy wietrze czołowym prędkość szybowania trzeba zwiększyć względem prędkości najlepszej doskonałości, bo większa prędkość skraca czas znoszenia wstecz i zasięg nad ziemią rośnie. Przy wietrze tylnym postępuje się odwrotnie, czyli leci wolniej. Masa nie zmienia kąta szybowania, przesuwa jedynie prędkość najlepszej doskonałości w górę.

Pytania, na których kandydaci się przewracają

„Co oznacza prędkość Va podana w instrukcji użytkowania w locie?" Prawidłowa odpowiedź: prędkość manewrową, powyżej której pełne wychylenie steru może przeciążyć konstrukcję. Wariant o czerwonej kresce opisuje Vne, wariant o klapach - Vfe, a wariant o konfiguracji gładkiej - Vs1. Pułapka polega na tym, że wszystkie trzy błędne opisy są poprawnymi definicjami, tylko innych prędkości. Rozwiązanie masz przy pytaniu co oznacza prędkość Va.

„Instrukcja podaje prędkość manewrową Va = 100 kt IAS przy masie 1000 kg. Jakiej prędkości nie należy przekraczać w turbulencji przy masie 810 kg?" Prawidłowa odpowiedź: 90 kt IAS. Wynik 81 kt to przeliczenie wprost proporcjonalne, bez pierwiastka. Odpowiedź 100 kt zakłada, że Va nie zależy od masy, a 111 kt odwraca kierunek zmiany. Rozbiór znajdziesz przy pytaniu o zmianę Va wraz ze spadkiem masy.

„Co oznacza żółty łuk na prędkościomierzu samolotu?" Prawidłowa odpowiedź: zakres ostrzegawczy od Vno do Vne, dopuszczony w powietrzu spokojnym. Wariant Vs0-Vfe to biały łuk, Vs1-Vno to zielony, a zakres „od Va do Vno" nie istnieje jako oznaczenie na skali. Szczegóły przy pytaniu co oznacza żółty łuk.

„Przy jakiej prędkości samolot uzyskuje największą prędkość pionową wznoszenia?" Prawidłowa odpowiedź: przy Vy, dającej największy przyrost wysokości w jednostce czasu. Wariant z Vx opisuje największy kąt wznoszenia, czyli przyrost wysokości na jednostkę odległości. Va i Vne nie dotyczą wznoszenia i stoją w pytaniu tylko po to, by sprawdzić, czy kandydat rozpoznaje litery. Klucz do rozróżnienia to „w czasie" kontra „na odległości" - wyjaśnienie przy pytaniu o prędkość największego wznoszenia.

„Samolot bez pracy silnika przeleciał 9 km, tracąc 1000 m wysokości. Ile wynosi jego doskonałość?" Prawidłowa odpowiedź: około 9. Rachunek to 9000 m : 1000 m. Pozostałe warianty powstają z pomylenia jednostek albo z dzielenia w odwrotną stronę.

„Jak wiatr czołowy wpływa na prędkość szybowania dającą największy zasięg nad ziemią?" Prawidłowa odpowiedź: prędkość należy zwiększyć względem prędkości najlepszej doskonałości. Wariant o zmniejszeniu prędkości odwraca zasadę, a prędkość najmniejszego opadania daje najdłuższy czas w powietrzu, nie największy zasięg. Egzamin rozdziela te dwa cele świadomie: zasięg to co innego niż czas lotu.

„Prędkość przeciągnięcia samolotu o masie 1000 kg wynosi 50 kt. Ile wyniesie po zwiększeniu masy do 1210 kg?" Prawidłowa odpowiedź: około 55 kt. Pierwiastek z 1,21 to 1,1, więc 50 kt × 1,1 = 55 kt. Odpowiedź 61 kt bierze się z przeniesienia 21 procent wprost na prędkość. To lustrzane odbicie zadania o Va i ten sam schemat rachunku.

„Odcinek trasy w nawigacyjnym planie lotu ma 60 NM. TAS wynosi 100 kt, a składowa czołowa wiatru 20 kt. Ile potrwa przelot tego odcinka?" Prawidłowa odpowiedź: 45 minut. Liczy się po GS równym 80 kt, nie po TAS. Odpowiedź 36 minut to rachunek po TAS, a 75 minut to odczytanie 0,75 godziny jako liczby minut. Rozbiór przy pytaniu o nawigacyjny plan lotu.

Wszystkie osiem pytań sprawdza to samo skojarzenie: litera, zjawisko, moment lotu - a ono utrwala się dopiero przy powtarzaniu całego przedmiotu, z wyjaśnieniem przy każdej odpowiedzi. Resztę puli z tego zakresu przerobisz w trybie nauki zasad lotu dla PPL(A).

Jak to uporządkować przed egzaminem

Zapamiętaj kolejność liter na skali, od najwolniejszej do najszybszej: Vs0, Vs1, Vfe, Vno, Vne. Te pięć pozycji odtwarza całą kolorystykę, bo każdy łuk zaczyna się i kończy na którejś z nich.

Osobno odłóż trzy prędkości, których na skali nie ma: Va, Vx i Vy. Nie są ograniczeniami konstrukcji, tylko prędkościami osiągowymi dla konkretnej masy i konfiguracji.

Do rachunków wystarczy jedno zdanie kontrolne: masa i przeciążenie wchodzą pod pierwiastek, a prędkość w siłę nośną wchodzi w kwadracie. Jeżeli w rozwiązaniu nie pojawił się ani pierwiastek, ani kwadrat, policzyłeś proporcję wprost i trafiłeś w dystraktor.

Zagadnienia z tej grupy wracają w dwóch przedmiotach naraz, więc powtarzaj je razem: zasady lotu dla PPL(A) i osiągi oraz planowanie lotu dla LAPL(A). Zakres i tryb zaliczania opisuje strona egzaminu teoretycznego ULC.

Najczęstsze pytania

Czy prędkość manewrowa Va rośnie, czy maleje przy mniejszej masie?

Maleje. Va zależy od prędkości przeciągnięcia, a ta spada wraz z masą. Przelicznik to pierwiastek ze stosunku mas: przy 810 kg zamiast 1000 kg mnożysz Va przez 0,9.

Czy Va jest zaznaczona na prędkościomierzu?

Nie. Skala pokazuje białe, zielone i żółte łuki oraz czerwoną kreskę Vne, a Va odczytuje się z instrukcji użytkowania w locie, bo zmienia się razem z masą.

Czy prędkości charakterystyczne podaje się w IAS, czy w TAS?

W IAS. Skrzydło reaguje na ciśnienie dynamiczne, więc ta sama wartość na wskaźniku chroni konstrukcję na każdej wysokości. TAS wchodzi dopiero do rachunków nawigacyjnych, razem z wiatrem.

Kiedy lecieć Vx, a kiedy Vy?

Vx, gdy za progiem pasa stoi przeszkoda i liczy się wysokość uzyskana na krótkim odcinku. Vy, gdy chodzi o najszybsze osiągnięcie wysokości przelotowej.

Czy w żółtym łuku wolno latać?

Tak, ale wyłącznie w powietrzu spokojnym i przy ostrożnym pilotażu. To zakres ostrzegawczy między Vno a Vne.

Gdzie przećwiczyć te pytania

Przeliczanie Va przy mniejszej masie, kolory łuków i różnica między Vx a Vy siadają dopiero wtedy, gdy trafiają na ekran w losowej kolejności, a nie w tabeli. Pełną pulę pytań z tego zakresu, z wyjaśnieniem do każdej odpowiedzi i powtórką błędnych, otwiera tryb nauki zasad lotu dla PPL(A). Dostęp kupuje się jednorazowo, bez abonamentu i bez automatycznego przedłużania - 179 zł za 90 dni starcza na spokojne przerobienie wszystkich dziewięciu przedmiotów, a krótsze warianty opisuje cennik. Jeżeli wolisz najpierw zobaczyć, jak wyglądają pytania, darmowe demo działa bez rejestracji i obejmuje 10 pytań przekrojowych.