Lintujen lailla lentäminen

”Haluan lentää linnun lailla, leijailla sinisellä taivaalla ja koskettaa valkoisia pilviä.” Onko tämä menneitten aikojen uneksivaa mielikuvitusta? Kenties. Ihmisen unelmat lentoon kohoamisesta juontavat alkunsa vanhasta kreikkalaisesta tarusta, joka kertoo Daidalos-nimisestä keksijästä. Hän valmisti sulista ja vahasta siivet, joilla hän ja hänen poikansa Ikaros saattoivat lentää kuin linnut. Mutta koska auringon kuumuus sulatti siivet, Ikaros putosi mereen ja kuoli.

Herätkää!-lehden Japanin-kirjeenvaihtajalta

VUONNA 1680 tällainen lentäminen myönnettiin kuitenkin mahdottomaksi. Italialaisen matemaatikon Giovanni A. Borellin laskelmat osoittivat, että jos ihmisen lentäminen olisi riippuvainen siitä voimasta, joka syntyy hänen räpyttäessään käsivarsiaan kuin lintu, hän ei koskaan irtoaisi maasta.

Vasta vuonna 1783 kaksi ranskalaista nautti ensimmäisinä kiinteän maan katselemisesta lintuperspektiivistä. He purjehtivat Pariisin yli pellavasta valmistetulla ilmapallolla. Vuosia myöhemmin leijoilla ja liitokoneilla suoritetut kokeet johtivat moottorilennon ihmeisiin.

Nykyään on tavallista, että suihkukoneet kuljettavat lähes 500 matkustajaa tai lähes 100 tonnia rahtia ja kulkevat melkein 1000 kilometrin tuntinopeudella. On tehty 3200 kilometrin tuntivauhdin ylittäviä nopeusennätyksiä ja lennetty tauotta yli 16000 kilometrin pituisia matkoja. Vaikka monet tuntevat kunnioitusta näitä ilmailun saavutuksia kohtaan, toiset saavat paljon iloa ja tyydytystä lentäessään äänettömästi ja hiljaisella nopeudella 600–900 metrin alhaisissa korkeuksissa. Se on purjelennon maailmaa.

Purjekoneiden käyttö

Aluksi purjekoneita käytettiin lentokokeissa, ja sen jälkeen niitä on käytetty hyödyksi koulutuksessa, kuljetuksissa, taisteluissa, tutkimuksissa ja urheilussa. Urheilupurjelento on hyvin suosittua Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Australiassa, joissa on tehty purjelennon ennätyksiä. Esimerkiksi korkeuden maailmanennätys, 14102 metriä, tehtiin Yhdysvalloissa vuonna 1961; pisin tauoton suora matkalento, 1460,8 kilometriä, suoritettiin Saksassa, ja suurin nopeus 500 kilometriä tunnissa, saavutettiin Australiassa.

Japanissa on lähes 3000 purjelennon harrastajaa, joista puolet on opiskelijoita. Sanomalehtiuutinen vuodelta 1975 kertoi, kuinka kaksi kokenutta lentäjää harjoitteli pitkälle kehitetyn purjekoneen lentoon sinkauttamista 3776 metriä korkean Fudživuoren laelta Tyynenmeren ylittävää lentoa varten. Jotkut uskovat, että jos mukaan saataisiin tarpeeksi happea ja muonaa ja voitaisiin päästä sopivaan korkeuteen, lento Tyynenmeren yli olisi teoreettisesti mahdollista. Mutta tällaiset lentosuunnitelmat on hylätty. Koska hallitus on säätänyt suurimmaksi lentokorkeudeksi noin 450 metriä, täällä ei tehdä maailmanennätyksiä. Joka tapauksessa koulutus- ja huvilennot jatkuvat purjelentokentällä Kambarassa, meren ja vuoriston välissä lähellä Fudživuoren juurta sijaitsevassa kalastajakaupungissa. Haluaisitko tehdä nojatuolimatkan tälle purjelentokentälle ja nähdä, kuinka ihminen oikeastaan voi näillä moottorittomilla koneilla jatkuvasti parhaiten lentää lintujen lailla?

Käynti purjelentokentällä

Aluksi katsoessamme lentokonehalliin näemme kaksi yksimoottorista lentokonetta, joita käytetään purjekoneiden hinaamiseksi ilmaan, ja kaksi moottoripurjekonetta – molemmissa on pieni 25-hevosvoimainen moottori, joka voidaan sammuttaa, kun kone on ilmassa. Missä ovat muut purjekoneet? Kun toisen kerroksen ovia avataan, kurkotamme kaulaamme ja näemme niiden olevan sisällä rivissä. Koska ne painavat kukin ainoastaan 250–350 kiloa, ne voidaan nostaa taljoilla ja laskea maahan. Ne työnnetään kiitoradalle käsin. Sellaiseen, joka on saattanut tottua nykyaikaisen suurkaupungin lentokentän meluun ja hyörinään, tämä purjelentokenttä ei ehkä tee suurta vaikutusta. Kapea kiitorata on soraa, ja radiotorni on sijoitettu kiitorata-alueelle ajettavan pakettiauton katolle. Mutta lentoon nouseminen lintujen joukkoon jännittää aivan samalla tavalla ellei enemmänkin, sillä purjelennon elämyksistä nautitaan hiljaisuudessa.

Katsellessamme ympärillemme panemme merkille, että purjekoneiden muoto vaihtelee. Jotkut näyttävät melko kömpelöiltä, kun taas toiset ovat sileitä ja virtaviivaisia. Mistä eroavuudet johtuvat? Alkeiskoneet ovat liitämistä varten. Niissä on laajat siipipinnat, mutta rakenteensa ja painonsa vuoksi ne voivat hinauskoneesta irrottamisen jälkeen vain liitää takaisin maahan. Mutta virtaviivaiset purjekoneet on suunniteltu kaartelemaan taivaalla. Saadakseen korkeutta ne voivat käyttää hyödyksi vuorenrinteitä ylös nousevia tuulia sekä ”termiikeiksi” kutsuttuja kohoavia lämpimiä ilmapatsaita. Tällainen liitokone voi matkustaa pitkiä matkoja ja pysytellä ilmassa tuntikausia kerrallaan.

Mikä todellisuudessa saa nämä ihmistekoiset linnut pysymään taivaalla? Ymmärrämme sen paremmin, jos tunnemme lentämisen perusperiaatteet.

Purjekoneisiin vaikuttavat lentämisen periaatteet

Lentävään lentokoneeseen vaikuttaa neljä voimaa: 1) painovoima (luonnonvoima, joka vetää sen massaa kohti maata), 2) nostovoima (painovoiman vastakohta, joka aikaansaadaan siipien muotoilulla tai nousevilla ilmavirtauksilla), 3) vastus (eteenpäin liikkumista hankaloittava ilmanvastus) ja 4) työntövoima (eteenpäin suuntautuva voima, joka kumoaa vastuksen ja työntää lentokonetta eteenpäin). Jotta purjekone irtoaisi maasta, sille annetaan alkuvauhti hinaamalla sitä autolla tai lentokoneella tai vetämällä sitä kiitoradan päähän sijoitetulla vintturilla ja vaijerilla. Kun se on irrotettu tällaisesta voimanlähteestä, nostovoima ja purjekoneen aerodynaaminen muotoilu kumoavat painovoiman ja vastuksen, niin että purjekone pysyy ilmassa. Nostovoiman aiheuttavat 1) siipien kaareva muoto ja 2) nousevat ilmavirtaukset.

Lintujen siipien muotoa tutkimalla ihminen havaitsi että kaareva muoto antaa nostovoiman. Mistä siiven muodoissa on todellisuudessa kysymys? Siiven alapinta on tasainen ja yläpinta kaareva, niin että siipi suipentuu kohti taka- eli jättöreunaa. Purjekoneen ollessa paikallaan siiven ylä- ja alapuolella vallitsee sama ilmanpaine. Mutta kun se liikkuu eteenpäin, ainoastaan siiven alapuolella olevan ilman paine säilyy samana. Ilma joutuu kulkemaan kuperan yläpinnan yli pitemmän matkan samassa ajassa kuin siiven alapuolen ohi virtaava ilma. Kun siis siiven yli kulkeva ilma liikkuu nopeammin ja ohenee, paine laskee. Kun korkeapaineinen ilma yrittää täyttää alipaineisella alueella vallitsevan tyhjiön, siiven alapuolella oleva ilma koettaa työntyä siiven päällä vallitsevalle alipaineiselle alueelle. Mutta siipi on tiellä, ja sen johdosta siiven alapintaan kohdistuu nostava voima.

Toiseksi on olemassa luonnollisia ilmapatsaita, joilla purjekone voi ratsastaa. Jos purjekone on kevytrakenteinen ja hyvin suunniteltu, se ei tarvitse voimakasta nousuvirtausta pysyäkseen ilmassa. Kukkuloiden tai vuorten takia ylöspäin kääntynyt tuuli voi antaa nostovoimaa, samoin kuin korkeiden vuorten suojanpuolella syntyvät aaltovirtaukset. Jos kylmää, painavaa ilmaa siirtyy lämpimämmän ilman alueelle, lämpimämmän ilman on pakko nousta ylöspäin, ja tällaisia ”raja-alueita” voidaan käyttää nousuihin. Lisäksi tietyt maapinnat, kuten esimerkiksi kynnetyt pellot tai kaupunkien asfaltti ja betoni, imevät auringon lämpöä ja saavat lämpimän ilman nousemaan ylöspäin. Purjelentäjät tähystelevät kaartelevia lintuja tai cumuluspilviä, sillä ne ilmaisevat usein ”termiikin” sijainnin. Kaartamalla termiikissä purjelentäjä saa korkeutta, ja sen jälkeen hän lähtee uuteen suuntaan tähystellen toista nousuvirtausta.

Lentäminen purjekoneella

Mutta mikä antaa purjekoneelle ohjattavuuden? Kuinka lentäjä hallitsee purjekonettaan? Purjekoneen kolme perusliikettä ovat: 1) pituuskallistus (liike siivenkärjestä toiseen siivenkärkeen ulottuvan poikittaisakselin ympäri), 2) sivuille keinunta (liike nokasta pyrstöön kulkevan pituusakselin ympäri) ja 3) mutkailu vaakatasossa (liike rungon keskiosan läpi kuvitellun pystyakselin ympäri). Pyrstöosan vaakasuoran kappaleen jättöreunassa olevan ”korkeusperäsimen” ylös ja alas suuntautuva liike säätelee pituuskallistusta. Siivekkeillä, jotka ovat siipien jättöreunan liikkuvia osia, säädellään sivuille keinuntaa. Kallistettaessa vasemmalle vasen siiveke nousee ylös ja oikea siiveke laskeutuu alas. Oikealle kallistettaessa tapahtuu aivan päinvastoin. Pyrstön pystysuoran osan jättöreunassa oleva sivuperäsin säätelee mutkailua vaakatasossa eli vasemmalle tai oikealle kääntymistä.

Tämä voi kuulostaa monimutkaiselta, mutta vilkaisu purjekoneen ohjaamoon osoittaa meille, että toimenpiteet ovat suhteellisen yksinkertaisia. Lattiasta nousevalla sauvalla säädellään pituuskallistusta ja sivuille keinuntaa. Kun sitä työnnetään eteenpäin, nokka painuu alas. Kun sitä vedetään taakse, kone alkaa nousta. Jos siirrät sitä vasemmalle, vasen siipi painuu alas ja kone alkaa kallistua vasemmalle. Jos siirrät sitä oikealle, siivekkeet kääntyvät vastakkaiseen suuntaan ja kone kallistuu oikealle. Kaksi jalkapoljinta säätelevät sivuperäsimen liikkeitä vasemmalle ja oikealle. Painettaessa vasenta poljinta purjekone kääntyy vasemmalle; painettaessa oikeaa poljinta purjekone kääntyy oikealle. Yhdistämällä sivulle kallistumisen ja sivuperäsimen liikkeen saat koneen kääntymään eli kallistumaan vasemmalle tai oikealle haluamaasi menosuuntaan.

Ohjaamossa on myös nuppi, jolla irrotetaan hinausköysi, ja käyttövipu, jolla säädellään laskusiivekkeitä ja lentojarruja. Laskusiivekkeet ovat siiven jättöreunassa lähinnä runkoa sijaitsevia alaspäin kääntyviä osia, joilla etupäässä hillitään vauhtia lähestyttäessä lentokenttää. Lentojarruilla on sama tarkoitus, mutta ne nousevat ylöspäin siipien yläpinnan keskeltä. Mittareita on melko vähän – lentonopeusmittari, korkeusmittari, kompassi ja variometri (koneen nousu- tai vajoamisnopeuden ilmoittava laite). Useimpien purjekoneiden varusteena on pieni radio.

Kuinka turvallista purjelento on?

Purjelentoharrastus ja etenkin suhteellisen halpojen leijaa muistuttavien riippuliitimien käyttö on lisääntynyt muutamana viime vuonna. Jotkut purjelentäjät, joiden kanssa keskustelimme, tekivät nopeasti eron purjekoneiden ja riippuliitimien välillä. Muuan yli 30 vuoden kokemuksen omaava lentäjä huomautti, ettei hän voisi suositella riippuliitelyä siihen liittyvien vaarojen vuoksi. Hän selitti, että koska näiltä liitimiltä puuttuu vakavuus ja niitä ohjaillaan lentäjän ruumiinliikkeillä, kerran menetettyä hallintaa on vaikea saada takaisin. Riippuliidin on siis arka äkillisille tuulenpuuskille ja lentäjän taitamattomuudelle tai kokemattomuudelle. Epäilemättä siitä johtuu, että riippuliitimien maahansyöksyt vaativat jatkuvasti uhreja.

Mitä on sanottava purjekoneista? Kuinka turvallisia ne ovat? Purjekoneiden suunnittelu ja niiden ohjattavuus edistävät niiden turvallisuutta. Meille kerrotaan Shizuokan prefektuurin ilmailuyhdistyksen (Japanissa) kustantamalla päivän kestävällä ilmaisella purjelentokurssilla, että jos menetät purjekoneen hallinnan, on luultavasti parasta hellittää sauvasta, ja kone oikaisee itse itsensä, sillä se on suunniteltu siten. Lisäksi yhdistyksen puheenjohtaja mainitsi, että hän tuntee olonsa turvallisemmaksi purjekoneessa kuin ajaessaan autolla purjelentokentälle. Joidenkuiden mielestä purjekoneet ovat lentokoneita turvallisempia, sillä ne eivät ole riippuvaisia moottorista, joka saattaa reistailla. Tietenkin jos purjelentäjä joutuu liian kauas tukikohdasta ja nousuvirtaukset loppuvat, hänen täytyy etsiä tasaista, avointa laskeutumispaikkaa. Yleinen nyrkkisääntö on, että jos purjelentokenttä on 30 asteen säteellä purjekoneesta, tukikohtaan paluu on mahdollista. Se johtuu melko hyvästä liitosuhteesta eli siitä, kuinka kauas eteenpäin kone lentää, samalla kun se vajoaa. Monet purjekoneet voivat lentää eteenpäin 30 metriä jokaista vajottua metriä kohti. Joidenkin purjekoneiden liitosuhde on enemmän kuin yhden suhde 50:een, kun sitä vastoin lentokoneiden liitosuhde saattaa olla ainoastaan yhden suhde 10:een.

Purjelentäjät saavat valmennusta, ja heidän täytyy hankkia lupakirja, ennen kuin he saavat lentää yksin. Siihen vaaditaan runsaat 50 lentotuntia. Sen lisäksi hyvä arvostelukyky lisää purjelennon turvallisuutta. Vieraillessamme purjelentokentällä taifuuni oli lähestymässä, ja tuulen voimistuttua huomattavasti lennot lopetettiin siltä päivältä. Vaikka purjelento on melko turvallista, siinä tietenkin on eräitä vaaroja, kuten kaikessa lentämisessä. Aina on olemassa rakennevirheiden, inhimillisen erehdyksen tai aavistamattomien tapahtumien mahdollisuus. Sen, joka aikoo ruveta harrastamaan purjelentoa, täytyy harkita näitä asioita.

Käynnistä saamiamme vaikutelmia

On ollut ilo katsella noita lasikuidusta ja metallista rakennettuja ”lintuja” niiden luodessa varjoja maan ylle. Sitten on myös mielenkiintoista havaita, kuinka ilmailussa 70 vuoden aikana tapahtuneen edistyksen jälkeen ihmiset yhä saavat mielihyvää moottorittoman lennon yksinkertaisista alkeista.

Lisäksi me olemme oppineet nöyryyttä nähtyämme, kuinka ihminen voi oppia linnuilta. Purjekoneen siipien rakenne on pohjimmiltaan vain noiden pilvissä kaartelevien lintujen siipien jäljennös. Katsellessamme taivaalle ja nähdessämme purjekoneen ja viisi hiirihaukkaa samassa termiikissä tunnemme, että lintuja jäljitellessään ihmisellä on epäilemättä vielä paljon opittavaa.

[Kaavio s. 19]

(Ks. painettu julkaisu)

SIVUILLE KEINUNTA

Säädellään siivekkeillä

MUTKAILU VAAKATASOSSA

Säädellään sivuperäsimellä

PITUUSKALLISTUS

Säädellään korkeusperäsimillä

OHJAAMO

Laitteet

Sivuperäsin

Laskusiiveke

Korkeusperäsin

Lentojarru

Siiveke