Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Julien Evans

Jak létají dopravní letadla

TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE:

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, Praha 7

obchod@grada.cz, www.grada.cz

tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400

jako svou 4883. publikaci

Odpovědná redaktorka Danuše Martinová

Přeložil Zbyněk Hruška

Sazba Q point

Počet stran 128

První vydání, Praha 2012

Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

First published in Great Britain in 1997 as

Is it on Autopilot

Second edition 2002

By: The Crowood Press Ltd, The Stable Block, Crowood Lane, Ramsbury,

Marlborough, Wiltshire, SN8 2HR

© Julien Evans 1997 and 2006

Czech language edition © Grada Publishing, a.s., 2012

Kniha byla přeložena z originálu How Airliners Fly. A Passenger’s Guide,

vydaného nakladatelstvím The Crowood Press Ltd, Velká Británie.

Fotografie Julien Evans s výjimkou dále uvedených: strany 11 a 13 s laskavým svolením Airbus Industrie, strany 14, 31 nahoře, 36, 37, 38, 41, 46, 49, 56, 57 dole, 58, 104, 106 a 113 dole a přední strana obálky s laskavým svolením Keitha Gaskella, strany 60, 75 a 100 s laskavým svolením Detmara Härtera, strana 117 s laskavým svolením GECAT Flight Training; mapy na stranách 70 a 71 poskytla společnost Thales Avionics.

Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

ISBN 978–80–247–3933–5

ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE:

Podle sazby Josefa Lutky e-knihu vytořil Milan Vilímek Jihlavský

ISBN 978–80– 247–8169–3 ve formátu PDF

ISBN 978–80– 247–8172–3 ve formátu EPUB

Pro Chris a Ali

Poděkování si zaslouží

Chris Blumenthal, Derek Gardner, Chris Joseph, Dave Lawrence, Roger May, Geoff O’Connor, John Rathbone, Roger Setchfield

Předmluva ke druhému vydání

Vývoj dopravního letectví se během několika let, které uplynuly od prvního vydání této knihy (pod původním názvem „Letíme na autopilot?“), nezastavil. Piloti nyní odečítají údaje o letu z displejů místo z ciferníků původních elektromechanických přístrojů, které bylo možné najít v pilotních kabinách starších typů letadel. Přestože intenzita leteckého provozu roste, daří se uvolňovat vzdušný prostor, přičemž pro udržování standardních vertikálních rozestupů 1000 stop mezi letadly v horním i spodním vzdušném prostoru se s výhodou využívá přesnější zpracování letových údajů pomocí počítačů. Díky zlepšení výpočetní techniky pro řízení letového provozu a větší spolupráci mezi sousedními státy již většina letadel není omezena jen na vytyčené letové cesty; k dispozici je více přímých směrů, což zabraňuje hromadění provozu a šetří čas i palivo.

Podobně moderní navigační systémy odstranily nutnost měřit kursy vzhledem k magnetickému severu a v budoucnosti se může stát, že novým referenčním bodem bude zeměpisný sever; tím by zanikla komplikovaná potřeba zohledňovat rozdíly mezi magnetickým a zeměpisným severním pólem, které se mění v závislosti na zeměpisné poloze.

Je však s podivem, že v tak technickém oboru, jako je letectví, dosud nebyly sjednoceny měrové jednotky. Vzdálenost je stále udávána ve stopách, metrech, kilometrech a námořních mílích (a v některých státech ve statutárních mílích). Rychlosti jsou v uzlech (námořní míle za hodinu) nebo v metrech za sekundu (v některých zemích se tak udává rychlost větru). Hmotnosti pak najdete v kilogramech nebo v librách a tlak vzduchu v hektopascalech (milibarech) anebo v palcích rtuťového sloupce. Jedinou výjimkou v této směsici jednotek tvoří teplota, která se jednotně udává ve stupních Celsia. V budoucnosti letectví snad přejde na výlučné používání metrických jednotek, čímž bude odbourána nutnost konverzí – které jsou vždy možným zdrojem chyb lidského činitele. Rychlost se bude uvádět v kilometrech za hodinu a vertikální rozestupy v metrech. Současný standardní vertikální rozestup mezi letadly, který činí 1000 stop, se změní na téměř stejný rozestup 300 metrů.

Se vstupem letecké dopravy do druhého století její existence vrhly na její budoucnost stín dvě nejistoty – zranitelnost teroristickými útoky a dopad na životní prostředí. Řešení obou problémů je především v odpovědnosti politických činitelů celého světa, ale svou roli tu mohou sehrát i technici. Současná dopravní letadla jsou mnohem úspornější než jejich předchůdci, a pokud letí s plně obsazenými sedadly, mohou směle soupeřit s ostatními druhy dopravy o to, kdo méně poškozuje naši křehkou planetu. Ale může se stát, že laciný a snadno vyrobitelný kerosin bude jako pohonná hmota pro letadla jednou nepřijatelný. Existují alternativy, o nichž je řeč v poslední kapitole této knihy, ale náklady na jejich zavedení ponese cestující veřejnost.

Doufejme však, že tyto problémy jsou řešitelné a že budoucí generace pilotů a cestujících se stále bude moci těšit z výhod létání.

Úvod

Miliony lidí denně cestují vzduchem. Pro mnohé z nich je jedinou starostí, zda včas odletí, zda let bude pohodlný a zda bezpečně dorazí do cíle. Nijak se netrápí technickými detaily letu a rychlost a pohodlí považují za samozřejmost. A proč by také neměli? Letecká doprava je vyspělým průmyslem a očekávání pasažérů jsou vysoká.

Ale pro mnoho lidí je letectví něco víc než jen druh dopravy. Fascinuje je a těší let jakéhokoliv letadla. Žasnou nad tím, že stroj o hmotnosti okolo 400 tun se vznese do vzduchu a pohybuje se v něm rychlostí přes 800 km za hodinu. A pokud v nějakém takovém stroji sedí, jejich zájem je může dovést až k žádosti o svolení navštívit pilotní kabinu, a když mají štěstí – a předpisy to umožní – dostanou jej.

Co potom zvídavý návštěvník v kabině uvidí? Dvě, případně tři osoby, na první pohled ne příliš zaměstnané, zato obklopené ohromujícím počtem různých obrazovek, spínačů a ovládačů. Bude mít dojem, že letadlo letí samo, neboť téměř určitě nikoho neuvidí držet „volant“. A pokud bude vidět na zem, bude se návštěvníkovi zdát, že se letadlo téměř nepohybuje. Piloti mu vysvětlí, že vnímání rychlosti mu chybí z toho důvodu, že poblíž letadla letícího několik kilometrů nad zemským povrchem není nic, s čím by se rychlost dala porovnat. V oblačnosti, nad mořem anebo v noci se návštěvník přirozeně zeptá, jak piloti vědí, kam letí. Dostane samozřejmou odpověď, že je až tak nezajímá, kolik je toho z kabiny vidět, protože všechny potřebné informace mají zobrazeny na displejích před sebou.

Návštěvník se může ptát dál. Jak jsme vysoko? Jak rychle letíme? Jak si můžete pamatovat, k čemu jsou všechny ty spínače? Co se stane, když se zastaví motory? Jak dlouho to trvá, než se člověk stane pilotem? Kolik paliva letadlo potřebuje? Co se stane, když vletíme do bouřky?

Tato kniha si klade za cíl zodpovědět srozumitelným jazykem tyto a podobné otázky. Letectví je samozřejmě vysoce odborné téma, ale většina lidí zjistí, že základním principům bez větších potíží porozumí. Fandové sice mohou žasnout nad schopnostmi létajících strojů, od závěsných kluzáků až po nadzvukové stíhačky a velké dopravní letouny, ale pravdou je, že žádná magie v tom není. Letadla se nedrží ve vzduchu nijakým kouzlem, ale díky přírodním zákonům.

Letecký jazyk je s ohledem na technickou podstatu letectví prošpikován akronymy a zkratkami, ani ne tak pro efekt, jako pro usnadnění komunikace mezi těmi, kdo se tímto oborem zabývají. V této knize jsem zkratky omezil na minimum, a pokud už se objeví, pro připomenutí čas od času opakuji plné znění. Pro větší komfort je také připojen významový slovníček. Pro větší srozumitelnost textu jsem místy velmi zjednodušil některé technické detaily a dopustil se mírných odchylek od vědecké přesnosti. Doufám, že čtenáři zběhlí v oboru se tím nebudou cítit dotčeni.

Pokud jsou v textu uvedeny technické údaje letounu Boeing 767, týkají se verze 767–300 poháněné motory General Electric CF6 80C2.

Slovo „pilot“ v této knize znamená jak kapitána, tak druhého pilota; v textu jsou postupně vysvětleny jejich různé role. S ohledem na téma knihy je pochopitelné, že o pilotech je řeč mnohem častěji než o ostatních lidech v tomto oboru, ale piloti sami by byli první, kdo by podotkl, že žádné dopravní letadlo by ani nevzlétlo bez přispění ostatních. Mnozí se na provozu letadel podílejí přímo, ať již jako palubní personál, technici anebo řídící letového provozu (letoví dispečeři). Mnoho jiných plní nepřímé úlohy, včetně manažerů, provozního personálu a pozemní obsluhy letadla. A je potřeba přiznat, že jejich úsilí není o nic méně důležité než činnost mužů a žen, kteří sedí v pilotní kabině.

Nakonec je nutno dodat, že piloti by nesouhlasili s tvrzením, že v letectví není nic magického. Koneckonců, právě kouzlo létání bylo to, co je přivedlo ke kariéře v oblacích. Snad tato kniha v některém ze čtenářů zažehne podobnou jiskru a nasměruje jej stejným směrem. Kdož ví, třeba se jednou octnou za řízením proudového dopravního letadla a v kabině uslyší otázku zvědavé návštěvy: „Letíme na autopilot?“

Předmluva k českému překladu

Čeština je v jistém ohledu záludný jazyk – zejména zájmena mohou být zrádná. Abych se vyhnul neustálému opakování slov „pilot nebo pilotka“ nebo ještě ošklivější konstrukci „on/ona“, „jeho/její“ a tak podobně, dovolil jsem si psát téměř výhradně v mužském rodu. Prosím proto za prominutí všechny slečny a dámy, které se objevují v pilotní kabině, zvláště pak ty, které na náramenících bílých košil nosí čtyři kapitánské pásky. Opravdu to není snaha o vaši diskriminaci, k tomuto modu scribendi mne vedla výlučně snaha o zachování jednoduchosti textu.

Dovolte mi ještě jednu poznámku: V českém odborném názvosloví je letadlo každé zařízení, které je schopné pohybovat se v atmosféře nezávisle na zemském povrchu. Letadlem je tedy například vrtulník, větroň, vzducholoď či konvertoplán – a řada dalších zařízení. Stroje popisované v této knize jsou letouny (letoun je dle definice motorové letadlo těžší než vzduch, u něhož vztlak potřebný k letu vytvářejí aerodynamické síly na nosných plochách v dané konfiguraci vůči letadlu nepohyblivých); přesto jsem pro jejich označení většinou použil známější (a hezčí) slovní spojení „dopravní letadlo“.

Zbyněk Hruška

1
Hardware

Drak letadla

Moderní dopravní letadla se staví převážně zduralu, hliníkové slitiny, která je pevná azároveň lehká. Vnynější době mohou být některé části konstrukce letadel vyrobeny iznekovových materiálů, například zkompozitu suhlíkovými vlákny, který je stejně pevný jako dural, ale ještě lehčí. Letadlo bez motorů se nazývá drak.

Vnější tvar dopravního letadla určuje aerodynamika čili nauka ochování objektů při pohybu vzduchem. Co tedy potřebujeme ktomu, abychom přepravili osoby anáklad (neboli užitečné zatížení) po obloze? Užitečné zatížení samozřejmě musíme ze všeho nejdříve někam uložit. Schránka na náklad se nazývá trup azpravidla má válcovitý tvar. Předek trupu se nazývá příď, zadní konec záď.

Pohled na moderní montážní linku smodulární stavbou letounu A320 vToulouse. Každé letadlo je na lince zkompletováno včetně instalace motorů ateprve pak je převezeno do samostatného oddělení, kde dostane vybavení kabiny.

Jak dostaneme trup isnákladem do vzduchu? To je účelem křídla, které při obtékání proudem vzduchu vytváří vztlakovou sílu. Na zádi trupu jsou pak ocasní plochy, které se velmi podobají křidélkům šípu anebo šipky. Ve skutečnosti mají stejnou funkci, totiž udržovat trup ve směru letu. Ocasní plochy se skládají ze svislé ocasní plochy avodorovné ocasní plochy.

Některé části konstrukce nejsou uchyceny pevně, ale jsou pohyblivé. Podél přední hrany křídla, která se nazývá náběžná hrana, jsou pohyblivé sloty. Podél zadní strany křídla, tedy odtokové hrany, se nacházejí vztlakové klapky akřidélka. Na horní straně křídla, přímo před vztlakovými klapkami, jsou spoilery. Pohyblivá část svislé ocasní plochy je směrové kormidlo ana obou polovinách vodorovné ocasní plochy výškové kormidlo (též výškovka). Souhrnně se všechny tyto pohyblivé části nazývají řídicí plochy. Jak napovídá jejich název, umožňují pilotovi řídit pohyb letadla, čehož dosahují změnou proudu vzduchu obtékajícího letadlo.

Obr. 1 Dopravní letadlo

Dále potřebujeme něco, na čem bude letadlo spočívat na zemi – to je účelem přistávacího zařízení (zjednodušeně podvozku). Nejběžnější je tříbodové uspořádání; dvě podvozkové nohy tvoří hlavní podvozek, jedna pak příďový podvozek. Každá noha hlavního podvozku je uchycena vmístě spojení křídla strupem anese dvě nebo čtyři kola. Kola hlavního podvozku jsou vybavena protismykovými brzdami. Jak název napovídá, je příďový podvozek na přídi trupu azpravidla nese dvě kola. Téměř celou hmotnost letounu nesou hlavní podvozkové nohy. Velké dopravní letouny mají ještě další, pomocné podvozkové nohy. Například Airbus A340 má jednu pomocnou podvozkovou nohu mezi oběma hlavními aBoeing 747 má pomocné podvozkové nohy dokonce dvě. Pomocné podvozky pomáhají lépe rozložit zatížení na vzletové apojížděcí dráhy, na nichž se letoun pohybuje.

Přistávací zařízení je zatahovací, což znamená, že může být ukryto dovnitř draku letadla, jakmile se stroj vznese do vzduchu. Podvozek se zpravidla zatahuje ihned po vzletu aopět vysouvá během přiblížení na přistání.

Aby letadla byla lépe viditelná ipro ostatní účastníky letového provozu, jsou vybavena červenými abílými zábleskovými světly na trupu ana koncích křídla. Na podvozku ana křídle jsou výkonné přistávací reflektory, které osvětlují přistávací dráhu apojížděcí dráhy vnoci. Předpisy pro provoz vnoci také vyžadují, aby letadlo bylo opatřeno dalším vnějším osvětlením – polohovými světly – červeným na levé polovině křídla, zeleným na pravé polovině abílým světlem směrem dozadu.

Prototyp A319, vyfotografovaný včervnu 1995 vHamburku během montáže ocasních ploch. Nápis na svislé ocasní ploše nenechává nikoho na pochybách opůvodu nového letounu. První let proběhl vsrpnu 1995, vpředstihu před plánem.

Motory

Když zkusíte držet ruku vysunutou zokna rychle jedoucího auta, sami se můžete přesvědčit otom, že vzduch působí silou proti pohybu těles. Aerodynamika nazývá tuto sílu odpor. To je důvod, proč se podvozek po vzletu zatahuje, neboť se tím eliminuje jeho odpor. Letoun kpřekonání zbývajícího odporu potřebuje nějaký způsob pohonu, jehož pomocí se bude pohybovat vzduchem akřídlo bude vytvářet vztlak. Potřebnou pohonnou sílu vytvářejí motory. Ale jak je tedy možné, že se ve vzduchu udrží větroň, přestože žádné motory nemá? Anavíc – může dopravní letoun pokračovat vletu, ikdyž se všechny motory zastaví? Dostaneme se ktomu později; pro tuto chvíli vás může uklidnit, že odpověď na druhou otázku je, že za běžných podmínek ano.

Dmychadlo je namontováno na předním konci nízkotlakého hřídele.

Velké dopravní letouny jsou poháněny proudovými motory. Základní princip funkce tohoto motoru je ten, že velké dmychadlo uložené uvnitř krytu vpřední části motoru nasává okolní vzduch astlačuje jej. Proud stlačeného vzduchu pak žene směrem dozadu, podobně jako domácí elektrický ventilátor. Na motor samotný působí stejně velká síla opačného směru, což je vpodstatě tah motoru, který směřuje dopředu apohání letadlo. Část stlačeného vzduchu poté proudí do spalovací komory, kam se vstřikuje také palivo, které po zapálení hoří. Spalováním paliva vzniká teplo, které ještě více zvyšuje tlak vzduchu. Takto stlačený vzduch proudí ven ze zadní části motoru, přidává se kproudu vzduchu od dmychadla aještě zvyšuje celkový tah motoru.

Detailnější pohled na typický proudový motor prozradí, že stlačený horký vzduch ze spalovací komory ještě předtím, než opustí motor, roztáčí turbínu. Turbína je další lopatkové kolo, které se podobá dmychadlu. Je namontována na stejném hřídeli, na kterém je vpřední části motoru nasazen také kompresor admychadlo. Jakmile motor pracuje, pak turbína otáčí kompresorem.

Pokud je nutná údržba, je možné kryt motoru snadno otevřít adostat se kvnitřním částem motoru.

Při ještě podrobnějším pohledu uvidíme, že vmotoru jsou zpravidla dva kompresory advě turbíny. Jejich pořadí zepředu dozadu je následující: nízkotlaký kompresor (jehož součástí je dmychadlo), vysokotlaký kompresor, vysokotlaká turbína anízkotlaká turbína. Nízkotlaký kompresor pohání nízkotlaká turbína uložená na společném hřídeli. Vysokotlaký kompresor pohání vysokotlaká turbína; obě součásti jsou namontovány na jednom hřídeli, který je dutý aprochází jím nízkotlaký hřídel.

Obr. 2 Proudový motor

Další zařízení na motoru je obraceč tahu. Pokud je aktivován, štíty obraceče tahu blokují výstup vzduchu asměrují tah do stran adopředu. Obraceče tahu se používají během přistání, kdy pomáhají zpomalit letadlo po dosednutí.

Spouštěč motoru je samostatná malá turbína. Při spouštění motorů stlačený vzduch zexterního zdroje roztáčí spouštěč, který je prostřednictvím ozubených kol spojen svysokotlakým hřídelem. Otáčením vysokotlakého hřídele vznikne vmotoru proud vzduchu, který vyvolá otáčení nízkotlakého hřídele. Jakmile otáčky vysokotlakého hřídele dosáhnou startovní úrovně, vstřikuje se do spalovací komory palivo, které zapálí svíčka podobná svíčce vautomobilových motorech. Když oba hřídele dosáhnou volnoběžných otáček, spouštěč se odpojí azapalovací svíčka vypne. Palivo, které se teď přivádí do spalovací komory, je zapáleno již hořícím palivem. Po letu se motory vypínají jednoduše uzavřením přívodu paliva.

Většina dopravních letadel je poháněna dvěma motory, které jsou zpravidla uchyceny na pylonech pod náběžnou hranou křídla poblíž trupu. Jiné obvyklé uložení motorů je po obou stranách trupu uocasních ploch. Větší letadla mohou mít tři anebo čtyři motory.

Hlavním úkolem motorů je pohánět letadlo, ale, jak ještě uvidíme později, kromě toho také dodávají energii pro různé letadlové soustavy. Jako palivo se vproudových motorech používá kerosin (letecký petrolej), kapalina méně těkavá než benzín, vlastnostmi podobná petroleji pro domácí použití. Palivo je uloženo vnádržích vkostře křídla ado motorů je dodáváno pomocí palivových čerpadel. Zplodiny ze spalování kerosinu jsou především oxid uhličitý avodní pára. Vodní pára ve studených horních vrstvách atmosféry okamžitě mrzne avytváří ledové krystalky, které jsou vidět jako tzv. kondenzační sledy za motory.

Dmychadlo vytváří větší část celkového tahu motoru.

Elektrická soustava

Každý elektrický prvek je chráněn jističi (CB, circuit breaker). Jističe detekují jakoukoliv poruchu, která by způsobila nadměrnou dodávku elektrického proudu, arozpojí se podobně jako domácí jističe. Přerušením obvodu je vadná součástka izolována azamezí se přehřátí.

Jističe (CB) chrání jednotlivé prvky elektrické soustavy.

Hydraulická soustava

Přetlaková aklimatizační soustava