Letadlo právě opustilo své stanoviště. Pomalu pojíždí směrem ke dráze za doprovodu pravidelného hučení svých motorů. V kabině si cestující dokončují ukládání věcí, utahují si bezpečnostní pásy a před vzletem naposledy kontrolují své telefony.
Poté se stroj seřadí na dráhu.
Na několik sekund se zdá být téměř klid. Letadlo se někdy krátce zastaví, jako by se zhluboka nadechlo. Náhle se otáčky motorů zvýší. Hluk se stává mohutnějším, sedadla začínají vibrovat a krajina za okénky začíná ubíhat stále rychleji.
O několik okamžiků později kola opouštějí zem.
Pro některé cestující je tento hluk vzrušující. Představuje sílu, rychlost a začátek cesty. Pro jiné může být působivý, nebo dokonce mírně znepokojivý. Proč jsou letadla při vzletu tak hlučná? Jsou motory skutečně vytěžovány na maximum? A proč se zdá, že hluk několik sekund po vzletu náhle klesne?
Odpověď spočívá především v množství energie potřebné k urychlení stroje vážícího několik desítek, či dokonce stovek tun. Motory však nejsou jedinými viníky. K tomuto zvukovému dojmu přispívá i proudění vzduchu, podvozek, vztlakové klapky a dokonce i okolní prostředí letiště.
Abychom pochopili, co se děje, musíme se vrátit k okamžiku, kdy letadlo začíná zrychlovat.
Letadlo nevzlétá díky rychlosti svých kol
Na rozdíl od auta letadlo nepoužívá ke zrychlení na dráze svá kola. Kola se otáčejí volně a slouží hlavně k podpoře stroje, když je na zemi.
Právě motory tlačí letadlo vpřed.
U moderních dopravních letadel se obvykle jedná o dvouproudové motory. Za tímto technickým názvem se skrývá poměrně jednoduchý princip: motor nasaje obrovské množství vzduchu zepředu, zrychlí jej a poté jej vyfoukne směrem dozadu.
Reakcí na to je letadlo tlačeno vpřed.
Část vzduchu prochází jádrem motoru. Je stlačen, smíchán s palivem a následně spálen ve spalovací komoře. Toto spalování produkuje velmi horké plyny, které se rozpínají, roztáčejí turbíny a jsou vypuzovány dozadu.
U moderních motorů je však velká část tahu produkována také dmychadlem, obrovskou kapotovanou vrtulí viditelnou v přední části motoru. Ta přemisťuje značné množství vzduchu kolem jádra motoru.
Když letadlo klidně pojíždí k dráze, motory běží na relativně mírné otáčky. Vytvářejí právě tolik tahu, aby se stroj pohyboval po zemi.
Při vzletu se situace zcela mění.
Motory musí urychlit velmi těžké letadlo na rychlost dostatečnou k tomu, aby křídla vytvořila potřebný vztlak. V závislosti na typu stroje, jeho hmotnosti a aktuálních podmínkách může tato rychlost výrazně přesáhnout 200 kilometrů za hodinu.
Této rychlosti je třeba dosáhnout na omezené vzdálenosti.
Piloti proto výrazně zvyšují tah motorů. Během několika sekund je nasáto, urychleno a vyfouknuto mnohem větší množství vzduchu. Právě tento náhlý nárůst výkonu způsobuje charakteristický hluk slyšitelný na začátku vzletu.
Hluk pochází hlavně ze vzduchu přemisťovaného motory
Mohlo by se zdát, že hluk proudového motoru pochází pouze ze spalování paliva. Ve skutečnosti velká část zvuku vzniká přemisťováním vzduchu.
Motor nasává vzduch zepředu a vysokou rychlostí jej vyfukuje dozadu. Když se tento urychlený vzduch setká s okolním vzduchem, oba proudy se smísí. Toto mísení vytváří turbulence, změny tlaku a zvukové vlny.
Čím větší je rozdíl v rychlosti mezi vzduchem vyfouknutým z motoru a okolním vzduchem, tím intenzivnější může být hluk.
Své vlastní zvukové charakteristiky vytvářejí také lopatky dmychadla. Otáčejí se velmi rychle a interagují se vzduchem i s různými strukturami uvnitř motoru.
K tomu se přidávají kompresory, turbíny a proudění plynů v jádru motoru.
Výsledný zvuk, který slyší cestující nebo lidé v blízkosti letiště, tedy není jediným hlukem. Jde o komplexní směs tvořenou prouděním dmychadla, prouděním plynů, mechanickými vibracemi a turbulencemi vytvořenými kolem motoru.
Při vzletu se všechny tyto jevy stávají intenzivnějšími, protože motor pracuje ve vysokých otáčkách.
Je to trochu jako rozdíl mezi ventilátorem běžícím pomalu a stejným ventilátorem nastaveným na maximální rychlost. Princip zůstává stejný, ale množství přemístěného vzduchu a hladina hluku jsou zcela odlišné.
V měřítku leteckého motoru jsou tyto proporce samozřejmě mnohem působivější.
Používají letadla vždy maximální výkon?
Výraz „plný výkon“ cestující při popisu vzletu často používají. Motory však nejsou systematicky využívány na svůj maximální tah.
Před každým odletem piloti vypočítávají potřebný výkon s ohledem na mnoho parametrů:
-
hmotnost letadla;
-
délka dráhy;
-
venkovní teplota;
-
vítr;
-
nadmořská výška letiště;
-
stav dráhy;
-
případná přítomnost překážek;
-
konfigurace stroje.
Pokud jsou podmínky příznivé, je často možné vzlétnout se sníženým tahem.
Představme si poměrně lehké letadlo, dlouhou dráhu, mírnou teplotu a příznivý vítr. V této situaci by bylo zbytečné žádat po motorech veškerý výkon, kterého jsou schopny. Nižší tah stačí k bezpečnému zrychlení a vzletu.
Tato metoda umožňuje snížit opotřebení motorů, omezit mechanické namáhání a prodloužit životnost některých komponentů. Může také mírně snížit spotřebu a hluk.
U letadel Airbus nadšenci do letectví někdy slyší o vzletu s tahem „FLEX“. U jiných strojů se mluví o sníženém tahu nebo „derate“. Metody výpočtu nejsou úplně stejné, ale obecná myšlenka spočívá v tom, nepoužívat více výkonu, než je nutné.
Naopak vyšší tah může být vyžadován, když je letadlo těžké, dráha krátká nebo teplota vysoká.
Teplý vzduch je méně hustý než studený. Motory a křídla proto mohou být při velkém horku méně výkonné. Letiště ve vysokých nadmořských výškách představují podobnou obtíž, protože vzduch je tam také řidší.
Za těchto podmínek může vzlet vyžadovat více výkonu a delší dráhu pro zrychlení.
Slyšený hluk tedy nezávisí pouze na typu letadla. Mění se také podle hmotnosti, počasí, letiště a výkonu vypočítaného pro let.
Proč se hluk zdá být u země ještě silnější?
Letadlo může při vzletu produkovat hodně hluku, ale naše vnímání je ovlivněno také jeho blízkostí.
V okamžiku, kdy motory zvyšují otáčky, se stroj stále nachází na zemi nebo jen několik desítek metrů nad ní. Cestující sedí jen pár metrů od motorů, zatímco lidé žijící v okolí letiště se mohou nacházet přímo pod dráhou odletu.
Vzdálenost mezi zdrojem zvuku a posluchačem tak zůstává relativně malá.
O několik minut později letadlo již letí ve výšce několika tisíc metrů. Motory nadále produkují tah, ale zvuk se ze země zdá mnohem méně působivý, protože se stroj vzdálil.
Prostředí letiště může vnímání hluku také zesílit nebo změnit.
Zvuk se může odrážet od země, budov, terminálů nebo některých kovových povrchů. Okolní terén také ovlivňuje jeho šíření. Například v údolí se hluk může šířit jinak než v otevřeném prostoru.
Svoji roli hrají i meteorologické podmínky. Vítr může přenášet zvuk určitým směrem, zatímco změny teploty v atmosféře mohou zvukové vlny ohýbat.
To je jeden z důvodů, proč se letadlo může zdát některé dny neobvykle hlučné, i když je jeho vzlet zcela normální.
Motory nejsou jediným zdrojem hluku
Během prvních sekund letu se letadlo nachází v konfiguraci velmi odlišné od té, která se používá při cestovní rychlosti.
Vztlakové klapky jsou vysunuty na křídlech, aby se zvýšil vztlak při nízké rychlosti. Podle typu stroje mohou být vysunuty i další vysokozdvihové plochy.
Tyto prvky mění tvar křídla a narušují proudění vzduchu. Umožňují letadlu vzlétnout při rozumné rychlosti, ale také produkují větší odpor a aerodynamický hluk.
K hladině hluku přispívá i podvozek.
Dokud zůstávají kola vysunutá, vzduch naráží na pneumatiky, podvozkové nohy, kryty a různé mechanismy. Všechny tyto prvky vytvářejí turbulence.
V přesný okamžik zrychlování na dráze cestující slyší také valení kol po zemi. Dráha není nikdy dokonale hladká. Pneumatiky přejíždějí přes spáry, drážky, značení a drobné nerovnosti.
Čím více letadlo zrychluje, tím je toto dunění rychlejší a intenzivnější.
Když stroj opustí zem, hluk od valení náhle zmizí. Téměř okamžitě se však může ozvat jiný zvuk: zvuk zatahování podvozku.
Kola se začínají skládat do trupu nebo do křídel. Hydraulické mechanismy se dávají do pohybu, kryty se otevírají a následně zavírají a kola se mohou ještě krátkou chvíli otáčet.
Pro cestujícího, který tyto zvuky nezná, může být výsledek znepokojivý: vibrace, klepání, hluboké dunění nebo mechanické zvuky pod podlahou.
Přesto je to vše součástí běžného provozu letadla.
Proč se zdá, že motory těsně po vzletu zpomalují?
To je pravděpodobně jeden z okamžiků, který cestující překvapuje nejvíce.
Letadlo právě vzlétlo. Motory jsou hlučné, úhel stoupání se zdá být velký a náhle hluk utichne. Někteří lidé mají dojem, že motory ztratily výkon, nebo se dokonce zastavily.
Ve skutečnosti se obvykle jedná o normální snížení tahu.
Tah použitý k opuštění země nemusí být zachován po celou dobu stoupání. Jakmile je letadlo ve vzduchu, v nadmořské výšce stanovené postupem, piloti sníží otáčky motorů na tah přizpůsobený stoupání.
Tento přechod může být automatický nebo řízený piloty v závislosti na typu stroje a postupech společnosti.
Protože otáčky motoru klesají, klesá i hluk. Rozdíl se může zdát velký, protože přichází po velmi hlučné fázi.
Letadlo však pokračuje v normálním stoupání.
V některých regionech mohou být postupy pro snížení hluku ještě patrnější. Cílem je omezit hlukovou zátěž nad obydlenými oblastmi při zachování výkonu a nezbytných bezpečnostních rezerv.
Trajektorie se může krátce po vzletu také změnit. Letadlo může mírně snížit úhel stoupání, aby zrychlilo a zahájilo postupné zatahování klapek.
Pro cestujícího to může vyvolat dojem, že stroj mírně „padá“. Letadlo však obvykle pokračuje ve stoupání. Pouze jeho podélný sklon je méně strmý, což mění pocity v sedadle.
Hluk klesá, nos letadla se mírně sklání a motory mění otáčky: tyto události jsou normální a plánované.
Proč se hluk během stoupání několikrát mění?
Po snížení tahu se zvuk motorů může ještě několikrát vyvíjet.
Letadlo postupně zrychluje, zatahuje klapky a upravuje režim stoupání. Motory nepracují na pevné nastavení od vzletu až do cestovní výšky.
Neustále se přizpůsobují potřebám stroje.
Řízení letového provozu může letadlu nařídit dočasné udržení určité rychlosti nebo výšky. Piloti nebo automatické systémy pak tah upraví.
Když se klapky zatahují, mění se i aerodynamický hluk. Křídlo postupně získává hladší konfiguraci, lépe přizpůsobenou vysokým rychlostem.
Cestující mohou slyšet elektromotory nebo hydraulické mechanismy, které plochy přesouvají. U některých letadel jsou tyto zvuky obzvláště rozpoznatelné.
Změny otáček tedy neznamenají, že motory pracují nepravidelně. Naopak ukazují, že letadlo přizpůsobuje svou konfiguraci každé fázi letu.
Vzlet není jediná událost. Je to rychlá posloupnost fází:
-
nastavení tahu;
-
zrychlení na dráze;
-
rotace;
-
vzlet;
-
zatažení podvozku;
-
snížení na tah pro stoupání;
-
zrychlení;
-
postupné zatahování klapek.
Každá z těchto etap má své vlastní zvuky a pocity.
Kde je v kabině hluk slyšet nejvíce?
Hladina hluku hodně závisí na obsazeném místě v letadle.
Cestující sedící v blízkosti motorů přirozeně slyší více určité frekvence a vibrace. U letadel, jejichž motory jsou instalovány pod křídly, může být zóna kolem křídel během vzletu obzvláště hlučná.
V přední části kabiny je dunění motorů často méně přítomné, i když hluk vzduchu kolem trupu se stává patrnějším, když se rychlost zvyšuje.
V zadní části vnímání silně závisí na konstrukci letadla. Zvuk produkovaný motory a turbulencemi tam může být výraznější.
U některých regionálních strojů, jejichž motory jsou instalovány v zadní části trupu, je rozložení hluku samozřejmě jiné.
Turbovrtulová letadla mají také specifickou zvukovou charakteristiku. Jejich vrtule se otáčejí rychle a generují rytmičtější hluk, někdy doprovázený vibracemi, které jsou v kabině dobře patrné.
To neznamená, že jsou méně bezpečná nebo méně výkonná. Jejich pohon prostě produkuje jiný zvuk než letadlo vybavené proudovými motory.
I dvě sedadla umístěná ve stejném stroji mohou nabízet odlišné zvukové zážitky podle své blízkosti ke dveřím, křídlu, motoru nebo určitým částem konstrukce.
Proč jsou některá letadla mnohem tišší?
Ne všechny motory produkují stejné množství hluku.
Starší proudové motory obvykle urychlovaly menší množství vzduchu na velmi vysokou rychlost. Tato metoda mohla generovat obzvláště hlučný proud.
Moderní motory s vysokým obtokovým poměrem volí jiný přístup. Jejich velké dmychadlo přemisťuje mnohem větší množství vzduchu, ale urychluje jej méně brutálně.
Toto řešení umožňuje efektivně produkovat tah při současném snížení hluku a spotřeby paliva.
Právě z tohoto důvodu mají moderní motory působivé průměry. U některých nedávných letadel je gondola motoru téměř stejně široká jako trup malého dopravního letadla.
Výrobci pracují také na tvaru lopatek, vstupech vzduchu a materiálech instalovaných v gondolách.
Některé vnitřní povrchy jsou pokryty akustickými panely navrženými tak, aby absorbovaly část zvukových vln. Tyto struktury obsahují malé dutiny, které zachycují nebo tlumí určité frekvence.
U některých motorů lze také pozorovat zubaté hrany v zadní části gondoly nebo trysky. Tyto tvary, často nazývané chevrony, umožňují učinit mísení proudů vzduchu progresivnějším a mohou snížit některé složky hluku.
Inženýři studují také zdroje aerodynamického hluku. Tvar podvozků, klapek a jejich mechanismů může být optimalizován pro omezení turbulencí.
Díky těmto vylepšením může moderní širokotrupé letadlo někdy působit méně hlučně než mnohem menší stroj navržený o několik desetiletí dříve.
Velikost stroje tedy nestačí k určení jeho hladiny hluku.
Jak se letiště snaží omezit hluk?
I když jsou moderní letadla obecně méně hlučná než jejich předchůdci, hluková zátěž zůstává důležitým tématem pro obyvatele žijící v okolí letišť.
Trajektorie odletů jsou často navrženy tak, aby se co nejvíce vyhýbaly nejhustěji osídleným oblastem.
Piloti dodržují přesné postupy udávající kurzy, výšky a někdy i okamžiky, kdy musí být tah nebo konfigurace změněny.
Některá letiště také zavádějí omezení během noci. Nejhlučnější letadla mohou být v určitých hodinách zakázána, podrobena dodatečným daním nebo omezena v počtu povolených pohybů.
Kolem letištních ploch jsou instalovány měřicí stanice, aby zaznamenávaly hluk produkovaný vzlety a přistáními.
Je však třeba připomenout, že trajektorie nelze volit pouze na základě hluku. Bezpečnost, počasí, terén, letecký provoz a výkony strojů zůstávají prioritou.
Letadlo nemůže jednoduše obletět každé obydlí. Postupy tedy hledají kompromis mezi bezpečností, efektivitou a snížením hlukové zátěže.
Bylo by elektrické letadlo úplně bezhlučné?
Představa téměř tichého letadla je lákavá. Přesto by i elektrický stroj nadále produkoval hluk.
Elektromotor odstraňuje spalování a některé mechanické zdroje přítomné v proudovém motoru. Stále však musí pohánět vrtuli, dmychadlo nebo jiný systém umožňující urychlení vzduchu.
A přemisťování velkého množství vzduchu nevyhnutelně produkuje zvuk.
K tomu se přidává aerodynamický hluk vytvořený prouděním vzduchu kolem křídel, trupu, klapek a podvozku.
Při nízké rychlosti pohon často představuje hlavní zdroj zvuku. Ale když se rychlost zvyšuje, hluk vzduchu kolem stroje se stává stále důležitějším.
Budoucí elektrická nebo hybridní letadla budou pravděpodobně v některých fázích letu tišší. Nikdy však nebudou zcela bezhlučná.
Létání s těžkým strojem při vysoké rychlosti nutně znamená přemisťování velkého množství vzduchu.
Měli bychom se znepokojovat, když je vzlet velmi hlučný?
V naprosté většině případů je výrazný hluk při vzletu zcela normální.
Letadlo musí rychle zrychlit, motory pracují ve vysokých otáčkách, kola se valí po dráze a křídla jsou nakonfigurována tak, aby při nízké rychlosti vytvořila velký vztlak.
Po vzletu se podvozek zatahuje, klapky mění polohu a tah je upravován. Všechny tyto akce způsobují zvuky, vibrace a změny vjemů.
Piloti se samozřejmě nespoléhají pouze na zvuk motorů.
Mají k dispozici mnoho přístrojů udávajících jejich otáčky, teplotu, tlak, spotřebu a celkový provoz. Systémy letadla také monitorují mnoho parametrů a signalizují anomálie.
Nezvyklý zvuk slyšený cestujícím tedy automaticky neznamená, že se děje nějaký problém.
Poloha sedadla, počasí, použitý výkon a konfigurace stroje mohou učinit jeden vzlet hlučnějším než druhý.
Je také časté, že si cestující náhle všimne zvuku jen proto, že mu věnuje větší pozornost. Jakmile je znepokojen, každá vibrace nebo změna otáček se může zdát nenormální.
Pochopení průběhu vzletu často umožňuje prožít tuto fázi mnohem klidněji.
📖 Články, které by vás mohly zajímat
Chcete pokračovat v objevování tajemství letectví? Zde jsou tři články pro lepší pochopení toho, jak letadla létají, proč dosahují takových výšek a co činí leteckou dopravu tak bezpečnou.
-
Jak může tak těžké letadlo létat?
-
Proč letadla téměř nikdy nehavarují?
-
Proč letadla létají tak vysoko?
✈️ Doporučené produkty
Chcete svou vášeň pro letectví rozšířit i mimo tento článek? Objevte naše kolekce věnované nadšencům do letadel, s předměty k vystavení, jako dárky nebo k nošení všude s sebou.
Hodně hluku pro odtržení několika tun od země
Pokud jsou letadla při vzletu tak hlučná, je to především proto, že musí ve velmi krátkém čase dokázat něco mimořádného.
Stroj vážící několik desítek nebo stovek tun musí zrychlit natolik, aby ho křídla začala nést. Aby toho dosáhly, jeho motory nasávají a urychlují obrovské množství vzduchu.
Hluk vzletu je tedy hlukem tahu, ale také hlukem kol na dráze, vzduchu kolem křídel, vysunutých klapek a podvozku.
Jakmile je letadlo ve vzduchu, hluk obvykle klesá. Motory přecházejí na tah pro stoupání, podvozek se zatahuje, klapky se postupně skládají a letadlo se vzdaluje od země.
Až příště uslyšíte dunění motorů naplňující kabinu, budete vědět, co se právě děje.
Letadlo nedělá jen hluk.
Urychluje gigantickou masu vzduchu, aby proměnilo stroj o několika tunách v letadlo schopné opustit zem a stoupat k obloze.
🎬 Pro lepší pochopení fungování leteckého motoru
Působivý hluk slyšitelný při vzletu přímo souvisí s fungováním proudových motorů a obrovským množstvím vzduchu, který přemisťují. Chcete-li přesněji zjistit, co se děje uvnitř leteckého motoru, zde je jednoduché a naučné video, které vysvětluje každý krok jeho fungování.
FAQ o hluku letadel při vzletu
Proč se motory na dráze náhle stávají hlučnými?
Piloti výrazně zvyšují tah, aby urychlili letadlo na vzletovou rychlost. Motory pak nasávají a přemisťují mnohem více vzduchu, což zvyšuje hladinu hluku.
Jsou motory vždy využívány na svůj maximální výkon?
Ne. Pokud to hmotnost letadla, délka dráhy a meteorologické podmínky dovolují, mohou piloti použít snížený tah vypočítaný před vzletem.
Proč hluk po vzletu náhle klesá?
Jakmile letadlo stoupá, piloti obvykle snižují vzletový tah na tah přizpůsobený stoupání. Toto snížení je normální a neznamená, že se motory zastavují.
Jaký je ten velký hluk slyšitelný pod letadlem po vzletu?
Často pochází ze zatahování podvozku. Kola se skládají, kryty se otevírají a následně zavírají, což může způsobit dunění, klepání a vibrace.
Proč se zdají některé vzlety hlučnější než jiné?
Hluk závisí na typu letadla, jeho hmotnosti, použitém výkonu, teplotě, větru, dráze a obsazeném místě v kabině.
Jsou velká letadla vždy nejhlučnější?
Ne. Moderní širokotrupé letadlo vybavené novými motory může být méně hlučné než letadlo menší, ale starší. Konstrukce motoru znamená více než jen samotná velikost stroje.
Jsou moderní letadla skutečně tišší?
Ano, obecně. Motory s vysokým obtokovým poměrem, akustické materiály a aerodynamická vylepšení umožnily výrazně snížit hluk nových generací letadel.
Bylo by elektrické letadlo úplně tiché?
Ne. I bez spalování by zůstal hluk vrtulí nebo dmychadel, stejně jako aerodynamický hluk produkovaný vzduchem kolem trupu, křídel a podvozku.
