Aukštasparnis lėktuvas

Aukštasparnio principinė schema

Aukštasparnis lėktuvas – sparno tvirtinimo prie monoplano lėktuvo fiuzeliažo schema, kai sparnas eina per viršutinę fiuzeliažo sekcijos pusę. Orlaiviai, kurių sparnas yra montuojama saukščiau nei pusė fiuzeliažo aukščio, bet neiškilęs virš jo kontūro šoninės projekcijos yra vadinamas aukštasparniu, o tas, kurio sparnas yra iškilęs virš viršutinės fiuzeliažo projekcijos – aukštasparniu parasoliu.

Lėktuvo sparnas, prie fiuzeliažo ar važiuoklės tvirtinamas papildomomis atramomis, vadinamas sparnu su spyriais (pvz. Bellanca CH-300 („Lituanica")), o lėktuvo sparnas be spyrių - laisvai nešančiu (pvz. Lockheed Vega („Lituanica II")).

Aukštos sparno padėties privalumai

Lietuviškas sklandytuvas BrO-12

Lockheed C-5 rieda menkai parengtu gruntiniu taku

Šios aerodinaminės schemos pranašumas yra tai, kad sparno sija praeina per fiuzeliažo viršų ir beveik neriboja salono erdvės – pvz. keleivinuose ATR-42/72, An-24/26/Xian MA60, Bombardier 8-400, Fokker F-50 matomas tik nedidelis lubų pažemėjimas salono viduryje. Be to, visi išilginiai sparno elementai (lonžeronai ir sijos), perduodantys lenkimo momentą, turi savo atitikmenis fiuzeliaže. Toks didelių konstrukcinių elementų integravimas žymiai pagerina visos sistemos tvirtumą. Mažuose vienmotoriuose lėktuvuose ši schema užtikrina gerą vaizdą iš salono į priekį ir į šonus.

Šiai schemai būdingas sparnų komponavimas daug aukščiau nei plokštumos svorio centras, kas pagerina valdomumą ir stabilumą. Aukštasparnė schema sąlygoja silpnesnį ekrano efektą nei žemasparnė, kas yra svarbu tūpimo ar skrydžių labai mažame aukštyje metu.

Dėl palankių aerodinaminių savybių ši schema plačiai naudojama sklandytuvuose, ypač mokomuosiuose, taip užtikrinant didesnį sparnų galų atstumą iki žemės paviršiaus.

Ultralengvasis Ikarus C-42

Pagrindiniai aukštasparnės schemos privalumai:

• Aukštai virš žemės, virš fiuzeliažo iškeltas lėktuvo sparnas supaprastina ir pagreitina orlaivio, ypač krovininio, pakrovimą / iškrovimą. Tokia konstrukcija taip pat palengvina krovininių orlaivių konstravimą, leidžia įrengti sąlyginai arti žemės paviršiaus esančią krovinių platformą. Be to, aukštai iškelti lėktuvo sparnai leidžia transportavimo ir krovimo priemonėms laisvai judėti tiesiai šalia fiuzeliažo, kaskart neaplenkiant orlaivio pagal sparno matmenis. Dėl šios priežasties toks išdėstymas dažnai naudojamas transporto orlaivių konstrukcijoje: pavyzdžiui, kariniai-transportiniai Airbus A400, An-12, An-26, An-124 Ruslan, An-225 Mrya, ATR 42/72, Lockheed C-5 Galaxy, Lockheed C-130 Hercules, Embraer C-390, Il-76, Kawasaki C-2  yra aukštasparniai.

• Aukštai sumontuoti varikliai sumažina ant žemės esančių akmenukų ar kitokių nuolaužų įsiurbimo į reaktyvinį variklį ar propelerio kontakto su žemės paviršiumi ir to sąlygojamos žalos tikimybę kilimo ir tūpimo ant menkai parengtų kilimo ir tūpimo takų metu.

• Mažesnis parazitinis aerodinaminis pasipriešinimas, labiau būdingas žemasparniams orlaiviams.

• Geresnis orlaivio išilginis stabilumas esant dideliems atakos kampams.

• Geresnis apatinės pusiau sferos matomumas, kas užtikrina geresnį nusileidimo tako matomumą.

• Mažiau jaučiamas žemės (ekrano) efektas – mažesnė tikimybė, kad orlaivis per toli praskries pažemiu; išsilyginimui prieš tūpimą pakanka mažesnio atstumo.
• Mažesnė tikimybė užkabinti sparnu žemės paviršių tupiant, kylant ar riedant.

Aukštasparnės konstrukcijos trūkumai

Aukštasparnis kelevinis regioninis lėktuvas Bombardier 8-400 turi ilgas pagrindinės važiuoklės atramas

Krovininis An-225 Mryja

Šios konstrukcijos trūkumas, ypač daugiamotoriuose orlaiviuose, yra sudėtingesnė važiuoklės konstrukcija. Kita problema – oro srauto nulinkimas ties sparno ir fiuzeliažo sandūra, nes dėl šoninio oro srauto aplink fiuzeliažą padidėja atakos kampas. Dėl kito trūkumo – riboto matomumo atgal ir aukštyn skrendant horizontaliai ir žemyn – posūkiuose, ji retai naudojama naikintuvuose.

Pagrindiniai aukštasparnės schemos trūkumai:

• Sunkesnė prieiga prie variklių ir sparno mechanizmų – jų priežiūrai reikalingos kopėčios ir keltuvai.

• Orlaiviuose, kurių pagrindinė važiuoklė yra montuojama ant sparno esančiuose pilonuose (An-24 / 26, Fokker 50, Bombardier Dash 8), reikalingos labai ilgos atramos. Dėl šios priežasties tokių orlaivių pagrindinė važiuoklė yra sunkesnė, sudėtingesnė, reikalaujanti daugiau priežiūros ir linkusi dažniau gesti. Pavyzdžiui, 2007 m. spalio mėn. trys „Scandinavian Airlines“ aviakompanijos Bombardier Dash 8-400 patyrė avarijas dėl gamintojo nenumatyto pagrindinės važiuoklės nusidėvėjimo.

• Pasirinkus alternatyvų sprendimą ir važiuoklę montuojant orlaivio fiuzeliažo šonuose, gaunama siauresnė provėža, mažesnis stabilumas ant žemės, ypač riedant šoninio vėjo sąlygomis.

• Prastesnis matomumas viražo metu į viražo pusę – matomas tik žemiau sparno plokštumos esanti žemės plotas.

Lietuvoje

Dobi-I – pirmas lietuviškos konstrukcijos aukštasparnis lėktuvas

Pirmaisiais masiškai naudotais aukštasparniais Lietuvos aviacijoje laikytini 1929 m. Karo aviacijos įsigyti itališki žvalgybiniai bombonešiai Ansaldo A.120. Keletą aukštasparnių („Caudron Phalene“, „Taylor J-2 „Cub“, „Farman F.393“) ketvirtajame dešimtmetyje buvo įsigijęs ir Lietuvos aero klubas.

Pirmaisiais lietuvišku grynai aukštasparnės konstrukcijos orlaiviais, neskaitant A. Gustaičio konstrukcijos parasolio tipo monoplanų nuo Anbo-II iki Anbo VI, laikytinas 1921 m. pradėtas kurti ir 1922 m. liepos mėn. pirmą kartą išbandytas J. Dobkevičiaus konstrukcijos Dobi-I ir jį sekę Dobi-II (1923 m.), Dobi-III (1926 m.)

Taip pat skaitykite

Lockheed Vega - aukštasparnis su laisvai nešančiu sparnu

• Monoplanas: (parasolio tipo aukštasparnis, viršutinis vidursparnis (angl. shoulder wing), vidursparnis, žemasparnis, skraidantis sparnas);
• Daugiasparniai: biplanas (dvisparnis, pusantrasparnis), triplanas, kvadraplanas, daugiasparnis, uždarasparnis (dėžinis sparnas, cilindrinis sparnas, plokščias žiedinis sparnas, plokščias rombo formos sparnas, sujungtas sparnas).

Literatūra

• (EN) „Bombardier Makes Recommendations Following Recent Q400 Aircraft Right Main Landing Gear Incidents“. Bombardier Inc. 2007-09-12.
• (PL) Budowa samolotów. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1982, s. 116. ISBN 82-206-0282-3.
• (PL) Galiński, Cezary, Wybrane zagadnienia projektowania samolotów, Warszawa: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa, 2016, p. 204, ISBN 978-83-63539-31-3, ISBN 978-83-63539-36-8, OCLC 979252457.
• (DE) Heinz A. F. Schmidt: . 2. Auflage. transpress VEB Verlag für Verkehrswesen, Berlin 1972, S. 185.
• (PL) Konstrukcja ATR 42, 72 Archyvuota kopija 2018-08-01 iš Wayback Machine projekto., Samolot pasażerski, komercyjny., Kraków 26.04.2012 r., 297b Rozdział 15.08.1991 r.
• (LT) LAK lėktuvai, Plieno sparnai
• (PL) Praktyczny słownik współczesnej polszczyzny pod redakcją Haliny Zgółkowej, tom 13, góra – homotermia. Poznań: Kurpisz, 1997, s. 153. ISBN 83-86600-86-1.
• (PL) Ruchała Paweł: Projektowanie aerodynamiki szybowców