Страница:
Сертификация. Безусловно, наличие международного сертификата (ACPULS, DHV) лучшая гарантия того, что ваш параплан соответствует установленному уровню безопасности. Поэтому и отечественные фирмы стремятся проводить международную сертификацию снаряжения, не смотря на существенные затраты.
Программа ACPULS состоит из серии тестов с четко регламентированными требованиями. Результаты испытаний фиксируются на видео и анализируются. Недостатком программы считают сложность оценки индивидуальных особенностей и поведения параплана. Программа DHV в этом отношении более корректна, так как ее тесты оцениваются по ощущениям пилота. Недостатком считают субъективность оценки, так как результаты испытаний во многом зависит от мастерства и интуиции пилота.
Системы тестирования позволяют с хорошей точностью смоделировать и оценить поведение параплана на опасных режимах полета. К сожалению, они еще далеки от совершенства и не всегда точно прогнозируют поведение крыла в условиях турбулентности, лишь приблизительно измеряя "легкость", с которой могут возникать складывания, срывы, вращения и т.д.
Сейчас, занимаясь подготовкой парапланов к сертификации, я понимаю, на сколько важен не только сертификат, но и своеобразный характер и "приятность" машины. Есть очень разные парапланы, и хорошенько поискав, вы обязательно найдете аппарат с подходящим характером.
Площадь и Вес. Важный момент. На любом приличном параплане есть таблица производителя с указанием модели, серийного номера и "вилки весов". "Вилка весов" показывает допустимые пределы веса пилота. Лучше всего находиться в ее середине. Если вы будете слишком легким - есть шанс не справиться с парапланом и проиграть в максимальной скорости. В случае "перегруза" вы будете быстрее летать, но проиграете в минимальной скорости снижения. За рубежом выбирают середину. Российские же пилоты обычно почему-то обожают недогруженные купола, наверное, из-за возможности "выпарить" в слабых условиях. В обычную, а тем более "крепкую" погоду им приходится загружаться многокилограммовым балластом, чтобы справиться с неповоротливым (от недогруза) "носорогом", складывающегося от "чиха кощея на северном полюсе".
Добрый совет: К сожалению, в нашей стране процветает пиратство. Если вы покупаете пиратский диск или кассету - риск не велик. Сэкономив деньги, вы можете немного проиграть в качестве продукта и нанесете некоторый удар по истинному производителю. Купив же "незаконнорожденный" или "безродный" параплан, вы рискуете уже собственной жизнью. Брак на кассете это всего лишь плохой звук, а брак в параплане - это возможное падение и травма. Копия никогда не бывает лучше оригинала, а начатый полет просто так не остановишь. Пользуясь парапланом надежных и зарекомендовавших себя фирм, вы получите не только безопасность, безупречное качество, но и гарантии, необходимое обслуживание и ремонт.
ПОКУПАЙТЕ ПАРАПЛАН У НАДЕЖНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ИЛИ ДИЛЕРА. Их всегда можно призвать к ответу. А на любом нормальном параплане обязательно должна быть табличка с информацией о производителе, классе, сертификации, вилке весов и т.д.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ КУРС.
ГЛАВА 3
СНАРЯЖЕНИЕ И ОБОРУДОВАНИЕ.
В этой главе вы узнаете из чего состоит и как устроена та груда добра, что таскает парапланерист в рюкзаке.
Параплан.
Банальный вопрос: "Почему параплан такой легкий?". Чаще всего отвечают, что параплан сделан из легкой ткани и строп. Но это всего лишь следствие. Причина легкости параплана в том, что все элементы конструкции работают на растяжение.
Когда я учился в авиационном институте и изучал сопромат, я понял, что нет лучшего вида нагрузки чем растяжение. Возьмите лист картона. При растяжении он способен выдержать приличную нагрузку. А при изгибе или сжатии? Ближайший родственник параплана - дельтаплан, весит 30...40 кг за счет своей жесткой конструкции.
Все это я пишу для того, чтобы вы могли оценить изящество идеи параплана. Подъемная сила образуется на крыле, которое надувается набегающим потоком воздуха. Нагрузка с крыла по стропам передается на подвесную систему в которой сидит пилот. Везде растяжение. Вес аппарата 7 кг. Фантастика!
Основными частями в конструкции параплана являются: купол, стропная система, свободные концы, подвесная система.
Купол параплана изготавливается из специальной воздухонепроницаемой прочной ткани. Он состоит из верхней и нижней поверхности, которые соединены перемычками - нервюрами. Нервюры имеют определенную форму (аэродинамический профиль) и делят крыло на множество секций - кессонов. По передней кромке крыла верхняя и нижняя поверхности не соединяются. Образуется щель воздухозаборник. Через него крыло наполняется воздухом и становиться жестким из-за внутреннего давления воздуха.
Чтобы воздух мог наполнять закрытые секции он должен свободно циркулировать по параплану. Для этого в нервюрах делают отверстия перетекания. Для поддержания формы воздухозаборника, носовую часть нервюр усиливают нашивкой (жесткостью) из плотной ткани. На нижней части нервюры пришиваются петли для крепления строп. В этих местах нервюра также усилена жесткостями.
Для соединения нервюр и поверхностей используются различные варианты швов. Основное требование - прочность и долговечность.
Стропная система параплана построена по принципу ветвления и состоит из нескольких рядов и ярусов. К задней кромке крыла крепятся стропы управления.
Для изготовления стройной системы используют стропы в оплетке с прочностью на разрыв 80, 120, 200 и 250 кг. На спортивных парапланах иногда используют микростропы без оплетки. При проектировании соблюдают принцип разнопрочности, поэтому на нижние ярусы ставят более прочные стропы.
Стропы застрачиваются по краям и соединяются "удавкой". Нижний ярус крепится к свободным концам.
Свободные концы выполнены из прочной ленты. Лента образует три или четыре ряда которым через замки - коннекторы крепятся стропы. Для удобства, каждый ряд имеет название: первый А, второй В, третий С, четвертый D (если есть).
Конструкция некоторых свободных концов позволяет менять геометрию стропной системы с помощью акселератора или триммеров. Эти устройства позволяют пилоту изменять углы установки крыла и балансировочную скорость полета.
Подвесная система изготавливается из прочных лент и тканей. Основу подвесной системы составляет силовая лента к которой крепятся свободные концы и опирается сиденье пилота. Ножные, плечевые, поясные обхваты и грудная перемычка соединяются разъемными замками. В застегнутом виде они образуют уютную корзинку, из которой невозможно вывалиться. В настоящее время существует множество вариантов подвесных систем со встроенным запасным парашютом, амортизаторами и протекторами. Очень важно чтобы подвеска имела правильную центровку, хорошую устойчивость и управляемость. А если при этом она обеспечивает комфорт и безопасность в полете, то вам просто повезло.
Запасной парашют.
Как известно он запасной и последний. Именно по этому очень хочется чтобы он был надежным. При изготовлении запасного парашюта используют прочные синтетические стропы и специальную ткань, которая не слипается и не электризуется. Практически все запасные парашюты созданы на базе круглого купола со втянутой вершиной. Такая схема обеспечивает минимальное время раскрытия и высокое удельное сопротивление системы. Недостатком является тенденция к раскачке. С ней борются применяя специальные отверстия, лепестки и т. д.
Парашют упаковывается в контейнер и размещается в подвесной системе. К контейнеру пришита ручка - кольцо, за которую он вынимается из подвесной системы. Чем короче ручка, тем удобнее бросать контейнер и меньше шансов, что что-нибудь запутается. Наибольшую безопасность обеспечивает расположение запаски впереди, сбоку или под сиденьем. Широко распространенное размещение сзади удобно с точки зрения компоновки, но менее безопасно.
Основой надежности является правильная эксплуатация. Не забывайте вовремя переукладывать запаску. Дай бог, чтобы она вам никогда не понадобилась.
Обувь и одежда.
Правдивая история: На Первом Чемпионате СНГ по мотопарапланам (Омск 99) было поставлено веселенькое упражненьице. В моторы залили по два литра топлива и отправили на максимальную продолжительность полета. Как назло был штиль и идеальная термичка. На 300 м мотор стал не нужен и через 10 минут я был под кромкой облака. Потоки широкие, облака пушистые, но ХОЛОДНО! Прибор показывал всего градус тепла, а у земли было 20. Я не новичок и знал что будет холодно, но чтобы так. Комбинезон и перчатки не спасали и лишь группа радио поддержки немного шевелила подмороженное чувство юмора.
Керосин кончился через час. В наступившей тишине стал слышно полязгивание продрогшего организма. А потоки все держали и держали... Несколько раз я спускался греться в более теплые слои атмосферы. На очередном спуске перестарался и приземлился на третьем часу парения. Радости было...
К одежде нужно относиться серьезно. И вы это поймете после первого подмерзания или подмокания во время высотных полетов. А пока прислушайтесь к советам.
Первое, что вам понадобиться на тренировках, - хорошая обувь. Существуют специальные парапланерные ботинки, но вполне подойдет и крепкая туристическая обувь. Главное, чтобы ботинки хорошо фиксировали голеностопный сустав и имели толстую амортизирующую подошву.
Когда вы начнете летать выше и дальше вам понадобиться комбинезон. Советую выбирать модель с "дышащей" тканью. Пускай немного пострадает водопроницаемость, но зато вы не будете плавать в конденсате из собственного пота. Не забывайте, что одежда должна защищать пилота не только от холода, но и от царапин. Поверьте, что колючие кусты и шорты вещь несовместимая.
Шлем.
Также несовместимы голова и камни. Хороший и прочный шлем всегда является неотъемлемой частью снаряжения здравомыслящего парапланериста. При выборе модели следует обратить внимание на вес, углы обзора и слышимость. Хороший шлем почти не ощущается на голове и не мешает обзору в полете.
Приборы.
Спросите парапланериста, какой звук ему милее всех. Уверен, он вспомнит стрекот вариометра. Этот прибор показывает скорость подъема или снижения и незаменим при парении в восходящих потоках. Для измерения высоты используется высотомер. Оба прибора работают используя закон изменения давления атмосферы по высоте и могут быть электронного или механического типа.
На заре парапланеризма пилоты летали с огромными механическими монстрами снятыми с самолетов. Современные электронные приборы имеют множество вспомогательных функций и совмещаются в одном корпусе.
При дальних перелетах и полетах в горах очень полезна система спутниковой навигации (GPS). Помимо информации о вашем положении в пространстве, GPS сообщает направление и скорость полета (относительно земли). Эти данные позволяют оценить силу ветра, рассчитать время полета, высоту переходов и т.д.
Радиостанция незаменима как при тренировках, так и при одиночных полетах. С ее помощью вы можете пообщаться с друзьями, услышите ласковое слово от инструктора, а при необходимости передадите сигнал СОС. У парапланеристов наибольшую популярность имеют радиостанции УКВ диапазона (144...146 МГц). Кстати, покупая станцию, не забудьте ее зарегистрировать. Для этого достаточно вступить в клуб радиолюбителей и сдать простенький экзамен в местной радиошколе.
Рюкзак.
Это та чудо-емкость, в которую помещается все снаряжение. Как говорят парашютисты: "нет такого слова "не лезет", есть слово "впихнем"". Но если вы не любите уминать каждую складочку - выбирайте большой рюкзак. Хороший рюкзака удобно сидит на плечах, оснащен поясным ремнем и имеет дополнительные карманы под шлем и ботинки.
Обслуживание и ремонт.
Чтобы снаряжение служило вам верой и правдой, за ним нужно ухаживать. Основной враг параплана - солнце. Купание в прямом солнечном излучении способно "истерзать" любую ткань. Она выгорает, теряет прочность, становится воздухопроницаемой. А так как все это не улучшает характеристики вашего параплана, постарайтесь не бросать его на солнцепеке.
Следующий враг - сырость. В параплане постоянно находятся травяная пыль и прочая органика. Она является отличным удобрением для плесени и бактерий. Так что храня параплан сырым, вы рискуете вывести великолепный штамм бактерий. Не буду вас пугать биологическими ужасами. Напомню лишь о том, что бактерии способны вырабатывать кислоту, которая вряд ли будет полезна вашему надувному другу.
Еще одну опасность таят в себе обычные кузнечики. Попадая в параплан они стремятся на свободу. В свернутом параплане не попрыгаешь и бедные твари пытаются прогрызть путь в слоях синтетической тюрьмы. Иногда это удается и тогда в вашем параплане появляется маленькая дырочка похожая на след от окурка. Подобные дырочки отлично ремонтируются специальной клейкой тканью, но внешний вид параплана не улучшают.
Стропы параплана страдают от острых камней, ледышек и прочих неприятностей. Так что старайтесь выбирать место почище и не дергайте параплан, если он за что-то зацепился.
Запасной парашют очень любит регулярную переукладку. Перед полетами следует проверить зачековку парашюта, чтобы он не сработал в самый неподходящий момент. Зимой лучше укладывать запаску в холодном помещении, так как при резком перепаде температур может выделиться конденсат и запаска может смерзнуться.
Одежда любит чистоту, а ботинки сухость. Однако не стоит сушить снаряжение в свете термоядерного костра. Во первых, рассыхается, а во вторых - может сгореть. Был случай когда я вернулся с похода в тапочках...
Приборы вещь нежная. Их нельзя просто так кидать в рюкзак (может сесть друг и, раздавить индикатор). Приборы не любят сырость, пыль, снег и жарку на солнцепеке, и безумно бояться морской воды. Если же вас угораздило искупаться в амуниции, поскорее промойте приборы пресной водой и обработайте специальной аэрозолью.
Правдивая история: Собрался я как-то в Домбае на маршрут. Да не один, а в тандеме. День выдался - песня! Яркое солнце, белоснежные горы, прекрасная попутчица. Идеальность картины лишь слегка нарушал полный штиль и вязкий снег из-за которого взлетели лишь с шестой попытки.
Летим. Включаю вариометр - белиберда. Ничего, накануне он у меня уже бесился и для подстраховки я взял второй. Достаю его из комбинезона и с ужасом замечаю снег на панели. Так и есть - отказ. А вокруг звенят потоки, летают купола. Обидно. Полет по маршруту отложился из-за "сложных метеоусловий", но "штурман" все равно остался доволен. Ориентируясь на горизонт и другие аппараты, мы умудрились набрать высоту и славно попарить.
Итак, вы уже догадались, что снаряжение лучше хранить в сухом помещении с умеренной температурой. Полезно проводить регулярные осмотры, проверки, регламентные работы, ремонты.
Ткань параплана должна быть воздухонепроницаемой. Это особенно важно на верхней поверхности, так как просачивание воздуха вызывает активный рост пограничного слоя и ухудшает срывные характеристики. Качественная ткань при правильной эксплуатации сохраняет воздухонепроницаемость во время всего срока службы. А, если у вас появились проблемы советую обратится к дилеру фирмы производителя.
Порывы ткани длинной до 7 см можно заклеить липкой тканью. Лучше всего ставить заплатки изнутри. В этом случае внутреннее давление прижимает их к ткани. Крупные порезы и нарывы следует зашивать.
Порванные стропы необходимо заменить. В крайнем случае временно допустима перестыковка порванной стропы вставкой. Порванную оплетку можно восстановить накладкой бандажей из ниток и ткани.
После ремонтов и посадок на деревья необходимо проверять стропную систему. Если у вас нет ее схемы, то проверьте хотя бы совпадение размеров на правой и левой сторонах купола (проверка на симметрию).
При проверке и ремонте стройной системы нужно помнить, что важен не линейный размер стропы, а ее разница (перепад) по сравнению с соседними стропами. Из-за разной рабочей нагрузки стропы вытягиваются неравномерно. Допустимы отклонения +- 5 мм. В противном случае характеристики параплана изменяются и обычно не в лучшую сторону...
На свободных концах и подвесной системе нужно периодически проверять швы и подплавлять разлохмаченные ленты и нитки. Металлические пряжки и замки нужно очищать от коррозии и грязи. На карабинах не допустимы трещины и глубокие забоины.
Вот пожалуй и все. Остается лишь пожелать, чтобы ваш параплан летал как можно лучше и служил вам как можно дольше.
А нам пора переходить к изучению АЭРОДИНАМИКИ.
ГЛАВА 4
АЭРОДИНАМИКА И ДИНАМИКА ПОЛЕТА ПАРАПЛАНА.
l. Природа возникновения и численные характеристики аэродинамических сил.
Каждый человек в той или иной степени знаком с аэродинамическими силами. Вам, наверное, не раз приходилось наблюдать, как налетевший порыв ветра гнет деревья, поднимает в воздух листья, вырывает зонтики у прохожих. Что заставляет, казалось бы, неосязаемый воздух превращаться во вполне осязаемую среду? Логично будет предположить, что всему виной ветер. Именно ветер, а точнее, движение воздуха относительно предметов создает аэродинамические силы.
Высуньте руку из движущегося автомобиля. Вы почувствуете поток воздуха, взаимодействующего с рукой. Такое же явление можно наблюдать и в неподвижном автомобиле, если за бортом дует достаточной силы ветер. В аэродинамике применяют принцип относительности, согласно которому, для аэродинамических сил безразлично: движется ли предмет относительно воздуха или воздух движется относительно неподвижного предмета. Для удобства, предмет (твердое тело) считают неподвижным объектом, на который действует набегающий поток воздуха.
Итак, в результате взаимодействия твердого тела с набегающим потоком воздуха, образуется полная аэродинамическая сила.
R = CR (l)
Величина этой силы определяется по формуле (l) и зависит от четырех параметров.
1. Характерная площадь (S) .Учитывает размеры твердого тела. Очевидно, что чем крупнее тело, тем больше сила его взаимодействия с воздухом.
2. Плотность воздуха (?). У земли она меняется незначительно и ее влияние сложно заметить. На высоте воздух становится более разряженным, а снижение плотности воздуха приводит к уменьшению полной аэродинамической силы.
3. Скорость набегающего потока (V). Очень важный параметр, так как в формуле присутствует в квадрате. Увеличение скорости в два раза приведет к четырехкратному возрастанию полной аэродинамической силы.
4. Коэффициент полной аэродинамической силы (Су). Этот параметр учитывает форму и характер обтекания твердого тела. Тело, которое обтекается воздухом лучше, имеет небольшое значение и создает меньшую аэродинамическую силу. Как видно из рисунков, на величину и направление полной аэродинамической силы влияет не только форма, но и положение тела относительно потока. При определенном, несимметричном типе обтекания направление полной аэродинамической силы может существенно отличаться от направления набегающего потока. Этот эффект и используется в авиации для создания подъемной силы.
Подъемная сила - составляющая полной аэродинамической силы, направленная перпендикулярно набегающему потоку.
Сила сопротивления - составляющая полной аэродинамической силы, направленная параллельно набегающему потоку.
Проще всего почувствовать процесс образования подъемной силы с помощью плоской пластины. Меняя положение пластины относительно потока воздуха, Вы получите различные комбинации сил. Для примера могу вспомнить случай из своего детства.
Правдивая история. Мое первое знакомство с подъемной силой произошло во время дальней поездки в поезде. Махая рукой в потоке за окном, я заметил странную силу, подбрасывающую руку вверх. Это происходило если поставить ладонь под острым углом к потоку воздуха. Заменив ладонь красочной книгой младшей сестры (увеличение площади), я добился значительного роста сил. Стало понятно, что вертикальная сила (подъемная сила) растет с увеличением угла между плоскостью книги и потоком воздуха (угол атаки). Возрастает при этом и сила, толкающая руку назад (сила сопротивления). При превышении определенного угла (критический угол атаки) подъемная сила пропадала, а сила сопротивления многократно увеличивалась (происходил срыв потока). Конечно, все мудреные термины я узнал значительно позже, а на тот момент, очередной коварный срыв потока унес книгу и вызвал возникновение небольшой семейной драмы...
Плоская пластина является посредственным источником подъемной силы из-за большой доли вредной силы сопротивления и малого критического угла атаки. Крылья большинства летательных аппаратов имеют определенную форму поперечного сечения (аэродинамический профиль крыла). Прямая, соединяющая максимально удаленные точки профиля крыла, называется хордой профиля (рис. 4 ).
Рассмотрим процесс образования подъемной силы крыла. Профиль крыла делит поток воздуха на две части, которые объединяются за задней кромкой профиля. Верхняя часть профиля более выпуклая, чем нижняя. Поэтому, частицы воздуха, огибающие верхнюю и нижнюю поверхности, проделывают различный путь. Над верхней поверхностью молекулы воздуха движутся быстрее и располагаются реже, чем внизу. Возникает разрежение (известный закон Бернулли гласит, что с увеличением скорости потока уменьшается его давление). Разница давлений между верхней и нижней поверхностями крыла приводит к появлению подъемной силы, толкающей крыло вверх.
Величина подъемной силы сильно зависит от угла, под которым набегающий поток "ударяется" в крыло. Угол между набегающим потоком и хордой профиля называется углом атаки. При увеличении угла атаки, точка деления потока воздуха смещается на нижнюю поверхность профиля. Путь частиц по верхней поверхности увеличивается. Из-за этого возрастает разница давлений и увеличивается подъемная сила (рис. 6).
Подобный рост подъемной силы возможен, пока угол атаки не достиг критического значения. На больших углах атаки воздух вынужден двигаться по сильно искривленной траектории. Возможен отрыв и завихрения потока в хвостовой части профиля. На критическом углу атаки отрыв потока распространяется на всю верхнюю поверхность профиля. Образуются мощные вихри. Подъемная сила пропадает, а сила сопротивления многократно увеличивается.
Это неприятное и опасное явление называют срывом потока. Столь не любимый пилотами режим "штопор", возникает из-за срыва потока. На одном из крыльев пропадает подъемная сила, и самолет падает, вращаясь как кленовый лист. Далее мы подробно рассмотрим все режимы и ограничения в полете, а пока вернемся к формулам.
Формулы для определения величины подъемной силы и силы сопротивления аналогичны формуле (l).
Y=CY (2)
X=CX (3)
За S обычно принимают площадь крыла.
Коэффициент подъемной силы (СY ) и коэффициент сопротивления (СX ) являются удельными характеристиками крыла и зависят от угла атаки, формы профиля и геометрии крыла. Они как бы показывают, сколько подъемной силы и силы сопротивления образуется на единице площади крыла. Наиболее ярко прослеживается уже знакомая нам зависимость от угла атаки (рис. 7)
Физический смысл коэффициентов: тела, имеющие одинаковую форму (при разных размерах), взаимодействуют с воздухом одинаково. Поэтому можно считать, что коэффициент подъемной силы равен подъемной силе некоего крыла (единичной площади), обтекаемого потоком единичной интенсивности.
Обратите внимание на то, что на малых углах атаки коэффициент подъемной силы возрастает быстрее коэффициента сопротивления. На больших углах атаки все наоборот. Если графики объединить, то мы получим очень важную зависимость СY от СX - поляру крыла. С помощью поляры крыла легко найти оптимальное соотношение коэффициентов подъемной силы и силы сопротивления (рис. 8).
Изученные в этом разделе формулы и графики пригодятся нам для анализа летных характеристик параплана. А мы переходим к рассмотрению различных режимов полета.
2 . Установившиеся (равновесные) режимы полета.
Что такое установившийся режим? Слово установившийся означает, что все параметры полета (скорость, снижение, курс) остаются постоянными. Это важное условие, так как и камень способен летать (недолго), но его полет не будет установившимся. (Рис. 9)
Установившийся горизонтальный полет.
Изобразим самолет в установившемся горизонтальном полете в скоростной системе координат. Скоростная система координат удобна для анализа режимов полета и расчета аэродинамических сил. Ось Х расположена по направлению вектора скорости набегающего потока. Ось Z направлена "на нас" в плоскости крыла (перпендикулярно Х). Ось Y направлена "вверх" перпендикулярно плоскости XZ.
На самолет действуют сила тяжести, подъемная сила, сила сопротивления и сила тяги двигателя. Согласно второму закону Ньютона, сумма всех этих сил равна нулю (в установившемся полете).
(4)
Запишем это уравнение в проекциях на скоростную систему координат:
ось OY: Y-G=0 => Y=G (5)
ось ОХ: Х-Т=0 => Х=Т (6)
Из уравнений следует, что подъемная сила уравновешивает силу тяжести, а сила тяги двигателя уравновешивает силу сопротивления. Равновесие этих сил и обеспечивает установившийся горизонтальный полет.
Программа ACPULS состоит из серии тестов с четко регламентированными требованиями. Результаты испытаний фиксируются на видео и анализируются. Недостатком программы считают сложность оценки индивидуальных особенностей и поведения параплана. Программа DHV в этом отношении более корректна, так как ее тесты оцениваются по ощущениям пилота. Недостатком считают субъективность оценки, так как результаты испытаний во многом зависит от мастерства и интуиции пилота.
Системы тестирования позволяют с хорошей точностью смоделировать и оценить поведение параплана на опасных режимах полета. К сожалению, они еще далеки от совершенства и не всегда точно прогнозируют поведение крыла в условиях турбулентности, лишь приблизительно измеряя "легкость", с которой могут возникать складывания, срывы, вращения и т.д.
Сейчас, занимаясь подготовкой парапланов к сертификации, я понимаю, на сколько важен не только сертификат, но и своеобразный характер и "приятность" машины. Есть очень разные парапланы, и хорошенько поискав, вы обязательно найдете аппарат с подходящим характером.
Площадь и Вес. Важный момент. На любом приличном параплане есть таблица производителя с указанием модели, серийного номера и "вилки весов". "Вилка весов" показывает допустимые пределы веса пилота. Лучше всего находиться в ее середине. Если вы будете слишком легким - есть шанс не справиться с парапланом и проиграть в максимальной скорости. В случае "перегруза" вы будете быстрее летать, но проиграете в минимальной скорости снижения. За рубежом выбирают середину. Российские же пилоты обычно почему-то обожают недогруженные купола, наверное, из-за возможности "выпарить" в слабых условиях. В обычную, а тем более "крепкую" погоду им приходится загружаться многокилограммовым балластом, чтобы справиться с неповоротливым (от недогруза) "носорогом", складывающегося от "чиха кощея на северном полюсе".
Добрый совет: К сожалению, в нашей стране процветает пиратство. Если вы покупаете пиратский диск или кассету - риск не велик. Сэкономив деньги, вы можете немного проиграть в качестве продукта и нанесете некоторый удар по истинному производителю. Купив же "незаконнорожденный" или "безродный" параплан, вы рискуете уже собственной жизнью. Брак на кассете это всего лишь плохой звук, а брак в параплане - это возможное падение и травма. Копия никогда не бывает лучше оригинала, а начатый полет просто так не остановишь. Пользуясь парапланом надежных и зарекомендовавших себя фирм, вы получите не только безопасность, безупречное качество, но и гарантии, необходимое обслуживание и ремонт.
ПОКУПАЙТЕ ПАРАПЛАН У НАДЕЖНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ИЛИ ДИЛЕРА. Их всегда можно призвать к ответу. А на любом нормальном параплане обязательно должна быть табличка с информацией о производителе, классе, сертификации, вилке весов и т.д.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ КУРС.
ГЛАВА 3
СНАРЯЖЕНИЕ И ОБОРУДОВАНИЕ.
В этой главе вы узнаете из чего состоит и как устроена та груда добра, что таскает парапланерист в рюкзаке.
Параплан.
Банальный вопрос: "Почему параплан такой легкий?". Чаще всего отвечают, что параплан сделан из легкой ткани и строп. Но это всего лишь следствие. Причина легкости параплана в том, что все элементы конструкции работают на растяжение.
Когда я учился в авиационном институте и изучал сопромат, я понял, что нет лучшего вида нагрузки чем растяжение. Возьмите лист картона. При растяжении он способен выдержать приличную нагрузку. А при изгибе или сжатии? Ближайший родственник параплана - дельтаплан, весит 30...40 кг за счет своей жесткой конструкции.
Все это я пишу для того, чтобы вы могли оценить изящество идеи параплана. Подъемная сила образуется на крыле, которое надувается набегающим потоком воздуха. Нагрузка с крыла по стропам передается на подвесную систему в которой сидит пилот. Везде растяжение. Вес аппарата 7 кг. Фантастика!
Основными частями в конструкции параплана являются: купол, стропная система, свободные концы, подвесная система.
Купол параплана изготавливается из специальной воздухонепроницаемой прочной ткани. Он состоит из верхней и нижней поверхности, которые соединены перемычками - нервюрами. Нервюры имеют определенную форму (аэродинамический профиль) и делят крыло на множество секций - кессонов. По передней кромке крыла верхняя и нижняя поверхности не соединяются. Образуется щель воздухозаборник. Через него крыло наполняется воздухом и становиться жестким из-за внутреннего давления воздуха.
Чтобы воздух мог наполнять закрытые секции он должен свободно циркулировать по параплану. Для этого в нервюрах делают отверстия перетекания. Для поддержания формы воздухозаборника, носовую часть нервюр усиливают нашивкой (жесткостью) из плотной ткани. На нижней части нервюры пришиваются петли для крепления строп. В этих местах нервюра также усилена жесткостями.
Для соединения нервюр и поверхностей используются различные варианты швов. Основное требование - прочность и долговечность.
Стропная система параплана построена по принципу ветвления и состоит из нескольких рядов и ярусов. К задней кромке крыла крепятся стропы управления.
Для изготовления стройной системы используют стропы в оплетке с прочностью на разрыв 80, 120, 200 и 250 кг. На спортивных парапланах иногда используют микростропы без оплетки. При проектировании соблюдают принцип разнопрочности, поэтому на нижние ярусы ставят более прочные стропы.
Стропы застрачиваются по краям и соединяются "удавкой". Нижний ярус крепится к свободным концам.
Свободные концы выполнены из прочной ленты. Лента образует три или четыре ряда которым через замки - коннекторы крепятся стропы. Для удобства, каждый ряд имеет название: первый А, второй В, третий С, четвертый D (если есть).
Конструкция некоторых свободных концов позволяет менять геометрию стропной системы с помощью акселератора или триммеров. Эти устройства позволяют пилоту изменять углы установки крыла и балансировочную скорость полета.
Подвесная система изготавливается из прочных лент и тканей. Основу подвесной системы составляет силовая лента к которой крепятся свободные концы и опирается сиденье пилота. Ножные, плечевые, поясные обхваты и грудная перемычка соединяются разъемными замками. В застегнутом виде они образуют уютную корзинку, из которой невозможно вывалиться. В настоящее время существует множество вариантов подвесных систем со встроенным запасным парашютом, амортизаторами и протекторами. Очень важно чтобы подвеска имела правильную центровку, хорошую устойчивость и управляемость. А если при этом она обеспечивает комфорт и безопасность в полете, то вам просто повезло.
Запасной парашют.
Как известно он запасной и последний. Именно по этому очень хочется чтобы он был надежным. При изготовлении запасного парашюта используют прочные синтетические стропы и специальную ткань, которая не слипается и не электризуется. Практически все запасные парашюты созданы на базе круглого купола со втянутой вершиной. Такая схема обеспечивает минимальное время раскрытия и высокое удельное сопротивление системы. Недостатком является тенденция к раскачке. С ней борются применяя специальные отверстия, лепестки и т. д.
Парашют упаковывается в контейнер и размещается в подвесной системе. К контейнеру пришита ручка - кольцо, за которую он вынимается из подвесной системы. Чем короче ручка, тем удобнее бросать контейнер и меньше шансов, что что-нибудь запутается. Наибольшую безопасность обеспечивает расположение запаски впереди, сбоку или под сиденьем. Широко распространенное размещение сзади удобно с точки зрения компоновки, но менее безопасно.
Основой надежности является правильная эксплуатация. Не забывайте вовремя переукладывать запаску. Дай бог, чтобы она вам никогда не понадобилась.
Обувь и одежда.
Правдивая история: На Первом Чемпионате СНГ по мотопарапланам (Омск 99) было поставлено веселенькое упражненьице. В моторы залили по два литра топлива и отправили на максимальную продолжительность полета. Как назло был штиль и идеальная термичка. На 300 м мотор стал не нужен и через 10 минут я был под кромкой облака. Потоки широкие, облака пушистые, но ХОЛОДНО! Прибор показывал всего градус тепла, а у земли было 20. Я не новичок и знал что будет холодно, но чтобы так. Комбинезон и перчатки не спасали и лишь группа радио поддержки немного шевелила подмороженное чувство юмора.
Керосин кончился через час. В наступившей тишине стал слышно полязгивание продрогшего организма. А потоки все держали и держали... Несколько раз я спускался греться в более теплые слои атмосферы. На очередном спуске перестарался и приземлился на третьем часу парения. Радости было...
К одежде нужно относиться серьезно. И вы это поймете после первого подмерзания или подмокания во время высотных полетов. А пока прислушайтесь к советам.
Первое, что вам понадобиться на тренировках, - хорошая обувь. Существуют специальные парапланерные ботинки, но вполне подойдет и крепкая туристическая обувь. Главное, чтобы ботинки хорошо фиксировали голеностопный сустав и имели толстую амортизирующую подошву.
Когда вы начнете летать выше и дальше вам понадобиться комбинезон. Советую выбирать модель с "дышащей" тканью. Пускай немного пострадает водопроницаемость, но зато вы не будете плавать в конденсате из собственного пота. Не забывайте, что одежда должна защищать пилота не только от холода, но и от царапин. Поверьте, что колючие кусты и шорты вещь несовместимая.
Шлем.
Также несовместимы голова и камни. Хороший и прочный шлем всегда является неотъемлемой частью снаряжения здравомыслящего парапланериста. При выборе модели следует обратить внимание на вес, углы обзора и слышимость. Хороший шлем почти не ощущается на голове и не мешает обзору в полете.
Приборы.
Спросите парапланериста, какой звук ему милее всех. Уверен, он вспомнит стрекот вариометра. Этот прибор показывает скорость подъема или снижения и незаменим при парении в восходящих потоках. Для измерения высоты используется высотомер. Оба прибора работают используя закон изменения давления атмосферы по высоте и могут быть электронного или механического типа.
На заре парапланеризма пилоты летали с огромными механическими монстрами снятыми с самолетов. Современные электронные приборы имеют множество вспомогательных функций и совмещаются в одном корпусе.
При дальних перелетах и полетах в горах очень полезна система спутниковой навигации (GPS). Помимо информации о вашем положении в пространстве, GPS сообщает направление и скорость полета (относительно земли). Эти данные позволяют оценить силу ветра, рассчитать время полета, высоту переходов и т.д.
Радиостанция незаменима как при тренировках, так и при одиночных полетах. С ее помощью вы можете пообщаться с друзьями, услышите ласковое слово от инструктора, а при необходимости передадите сигнал СОС. У парапланеристов наибольшую популярность имеют радиостанции УКВ диапазона (144...146 МГц). Кстати, покупая станцию, не забудьте ее зарегистрировать. Для этого достаточно вступить в клуб радиолюбителей и сдать простенький экзамен в местной радиошколе.
Рюкзак.
Это та чудо-емкость, в которую помещается все снаряжение. Как говорят парашютисты: "нет такого слова "не лезет", есть слово "впихнем"". Но если вы не любите уминать каждую складочку - выбирайте большой рюкзак. Хороший рюкзака удобно сидит на плечах, оснащен поясным ремнем и имеет дополнительные карманы под шлем и ботинки.
Обслуживание и ремонт.
Чтобы снаряжение служило вам верой и правдой, за ним нужно ухаживать. Основной враг параплана - солнце. Купание в прямом солнечном излучении способно "истерзать" любую ткань. Она выгорает, теряет прочность, становится воздухопроницаемой. А так как все это не улучшает характеристики вашего параплана, постарайтесь не бросать его на солнцепеке.
Следующий враг - сырость. В параплане постоянно находятся травяная пыль и прочая органика. Она является отличным удобрением для плесени и бактерий. Так что храня параплан сырым, вы рискуете вывести великолепный штамм бактерий. Не буду вас пугать биологическими ужасами. Напомню лишь о том, что бактерии способны вырабатывать кислоту, которая вряд ли будет полезна вашему надувному другу.
Еще одну опасность таят в себе обычные кузнечики. Попадая в параплан они стремятся на свободу. В свернутом параплане не попрыгаешь и бедные твари пытаются прогрызть путь в слоях синтетической тюрьмы. Иногда это удается и тогда в вашем параплане появляется маленькая дырочка похожая на след от окурка. Подобные дырочки отлично ремонтируются специальной клейкой тканью, но внешний вид параплана не улучшают.
Стропы параплана страдают от острых камней, ледышек и прочих неприятностей. Так что старайтесь выбирать место почище и не дергайте параплан, если он за что-то зацепился.
Запасной парашют очень любит регулярную переукладку. Перед полетами следует проверить зачековку парашюта, чтобы он не сработал в самый неподходящий момент. Зимой лучше укладывать запаску в холодном помещении, так как при резком перепаде температур может выделиться конденсат и запаска может смерзнуться.
Одежда любит чистоту, а ботинки сухость. Однако не стоит сушить снаряжение в свете термоядерного костра. Во первых, рассыхается, а во вторых - может сгореть. Был случай когда я вернулся с похода в тапочках...
Приборы вещь нежная. Их нельзя просто так кидать в рюкзак (может сесть друг и, раздавить индикатор). Приборы не любят сырость, пыль, снег и жарку на солнцепеке, и безумно бояться морской воды. Если же вас угораздило искупаться в амуниции, поскорее промойте приборы пресной водой и обработайте специальной аэрозолью.
Правдивая история: Собрался я как-то в Домбае на маршрут. Да не один, а в тандеме. День выдался - песня! Яркое солнце, белоснежные горы, прекрасная попутчица. Идеальность картины лишь слегка нарушал полный штиль и вязкий снег из-за которого взлетели лишь с шестой попытки.
Летим. Включаю вариометр - белиберда. Ничего, накануне он у меня уже бесился и для подстраховки я взял второй. Достаю его из комбинезона и с ужасом замечаю снег на панели. Так и есть - отказ. А вокруг звенят потоки, летают купола. Обидно. Полет по маршруту отложился из-за "сложных метеоусловий", но "штурман" все равно остался доволен. Ориентируясь на горизонт и другие аппараты, мы умудрились набрать высоту и славно попарить.
Итак, вы уже догадались, что снаряжение лучше хранить в сухом помещении с умеренной температурой. Полезно проводить регулярные осмотры, проверки, регламентные работы, ремонты.
Ткань параплана должна быть воздухонепроницаемой. Это особенно важно на верхней поверхности, так как просачивание воздуха вызывает активный рост пограничного слоя и ухудшает срывные характеристики. Качественная ткань при правильной эксплуатации сохраняет воздухонепроницаемость во время всего срока службы. А, если у вас появились проблемы советую обратится к дилеру фирмы производителя.
Порывы ткани длинной до 7 см можно заклеить липкой тканью. Лучше всего ставить заплатки изнутри. В этом случае внутреннее давление прижимает их к ткани. Крупные порезы и нарывы следует зашивать.
Порванные стропы необходимо заменить. В крайнем случае временно допустима перестыковка порванной стропы вставкой. Порванную оплетку можно восстановить накладкой бандажей из ниток и ткани.
После ремонтов и посадок на деревья необходимо проверять стропную систему. Если у вас нет ее схемы, то проверьте хотя бы совпадение размеров на правой и левой сторонах купола (проверка на симметрию).
При проверке и ремонте стройной системы нужно помнить, что важен не линейный размер стропы, а ее разница (перепад) по сравнению с соседними стропами. Из-за разной рабочей нагрузки стропы вытягиваются неравномерно. Допустимы отклонения +- 5 мм. В противном случае характеристики параплана изменяются и обычно не в лучшую сторону...
На свободных концах и подвесной системе нужно периодически проверять швы и подплавлять разлохмаченные ленты и нитки. Металлические пряжки и замки нужно очищать от коррозии и грязи. На карабинах не допустимы трещины и глубокие забоины.
Вот пожалуй и все. Остается лишь пожелать, чтобы ваш параплан летал как можно лучше и служил вам как можно дольше.
А нам пора переходить к изучению АЭРОДИНАМИКИ.
ГЛАВА 4
АЭРОДИНАМИКА И ДИНАМИКА ПОЛЕТА ПАРАПЛАНА.
l. Природа возникновения и численные характеристики аэродинамических сил.
Каждый человек в той или иной степени знаком с аэродинамическими силами. Вам, наверное, не раз приходилось наблюдать, как налетевший порыв ветра гнет деревья, поднимает в воздух листья, вырывает зонтики у прохожих. Что заставляет, казалось бы, неосязаемый воздух превращаться во вполне осязаемую среду? Логично будет предположить, что всему виной ветер. Именно ветер, а точнее, движение воздуха относительно предметов создает аэродинамические силы.
Высуньте руку из движущегося автомобиля. Вы почувствуете поток воздуха, взаимодействующего с рукой. Такое же явление можно наблюдать и в неподвижном автомобиле, если за бортом дует достаточной силы ветер. В аэродинамике применяют принцип относительности, согласно которому, для аэродинамических сил безразлично: движется ли предмет относительно воздуха или воздух движется относительно неподвижного предмета. Для удобства, предмет (твердое тело) считают неподвижным объектом, на который действует набегающий поток воздуха.
Итак, в результате взаимодействия твердого тела с набегающим потоком воздуха, образуется полная аэродинамическая сила.
R = CR (l)
Величина этой силы определяется по формуле (l) и зависит от четырех параметров.
1. Характерная площадь (S) .Учитывает размеры твердого тела. Очевидно, что чем крупнее тело, тем больше сила его взаимодействия с воздухом.
2. Плотность воздуха (?). У земли она меняется незначительно и ее влияние сложно заметить. На высоте воздух становится более разряженным, а снижение плотности воздуха приводит к уменьшению полной аэродинамической силы.
3. Скорость набегающего потока (V). Очень важный параметр, так как в формуле присутствует в квадрате. Увеличение скорости в два раза приведет к четырехкратному возрастанию полной аэродинамической силы.
4. Коэффициент полной аэродинамической силы (Су). Этот параметр учитывает форму и характер обтекания твердого тела. Тело, которое обтекается воздухом лучше, имеет небольшое значение и создает меньшую аэродинамическую силу. Как видно из рисунков, на величину и направление полной аэродинамической силы влияет не только форма, но и положение тела относительно потока. При определенном, несимметричном типе обтекания направление полной аэродинамической силы может существенно отличаться от направления набегающего потока. Этот эффект и используется в авиации для создания подъемной силы.
Подъемная сила - составляющая полной аэродинамической силы, направленная перпендикулярно набегающему потоку.
Сила сопротивления - составляющая полной аэродинамической силы, направленная параллельно набегающему потоку.
Проще всего почувствовать процесс образования подъемной силы с помощью плоской пластины. Меняя положение пластины относительно потока воздуха, Вы получите различные комбинации сил. Для примера могу вспомнить случай из своего детства.
Правдивая история. Мое первое знакомство с подъемной силой произошло во время дальней поездки в поезде. Махая рукой в потоке за окном, я заметил странную силу, подбрасывающую руку вверх. Это происходило если поставить ладонь под острым углом к потоку воздуха. Заменив ладонь красочной книгой младшей сестры (увеличение площади), я добился значительного роста сил. Стало понятно, что вертикальная сила (подъемная сила) растет с увеличением угла между плоскостью книги и потоком воздуха (угол атаки). Возрастает при этом и сила, толкающая руку назад (сила сопротивления). При превышении определенного угла (критический угол атаки) подъемная сила пропадала, а сила сопротивления многократно увеличивалась (происходил срыв потока). Конечно, все мудреные термины я узнал значительно позже, а на тот момент, очередной коварный срыв потока унес книгу и вызвал возникновение небольшой семейной драмы...
Плоская пластина является посредственным источником подъемной силы из-за большой доли вредной силы сопротивления и малого критического угла атаки. Крылья большинства летательных аппаратов имеют определенную форму поперечного сечения (аэродинамический профиль крыла). Прямая, соединяющая максимально удаленные точки профиля крыла, называется хордой профиля (рис. 4 ).
Рассмотрим процесс образования подъемной силы крыла. Профиль крыла делит поток воздуха на две части, которые объединяются за задней кромкой профиля. Верхняя часть профиля более выпуклая, чем нижняя. Поэтому, частицы воздуха, огибающие верхнюю и нижнюю поверхности, проделывают различный путь. Над верхней поверхностью молекулы воздуха движутся быстрее и располагаются реже, чем внизу. Возникает разрежение (известный закон Бернулли гласит, что с увеличением скорости потока уменьшается его давление). Разница давлений между верхней и нижней поверхностями крыла приводит к появлению подъемной силы, толкающей крыло вверх.
Величина подъемной силы сильно зависит от угла, под которым набегающий поток "ударяется" в крыло. Угол между набегающим потоком и хордой профиля называется углом атаки. При увеличении угла атаки, точка деления потока воздуха смещается на нижнюю поверхность профиля. Путь частиц по верхней поверхности увеличивается. Из-за этого возрастает разница давлений и увеличивается подъемная сила (рис. 6).
Подобный рост подъемной силы возможен, пока угол атаки не достиг критического значения. На больших углах атаки воздух вынужден двигаться по сильно искривленной траектории. Возможен отрыв и завихрения потока в хвостовой части профиля. На критическом углу атаки отрыв потока распространяется на всю верхнюю поверхность профиля. Образуются мощные вихри. Подъемная сила пропадает, а сила сопротивления многократно увеличивается.
Это неприятное и опасное явление называют срывом потока. Столь не любимый пилотами режим "штопор", возникает из-за срыва потока. На одном из крыльев пропадает подъемная сила, и самолет падает, вращаясь как кленовый лист. Далее мы подробно рассмотрим все режимы и ограничения в полете, а пока вернемся к формулам.
Формулы для определения величины подъемной силы и силы сопротивления аналогичны формуле (l).
Y=CY (2)
X=CX (3)
За S обычно принимают площадь крыла.
Коэффициент подъемной силы (СY ) и коэффициент сопротивления (СX ) являются удельными характеристиками крыла и зависят от угла атаки, формы профиля и геометрии крыла. Они как бы показывают, сколько подъемной силы и силы сопротивления образуется на единице площади крыла. Наиболее ярко прослеживается уже знакомая нам зависимость от угла атаки (рис. 7)
Физический смысл коэффициентов: тела, имеющие одинаковую форму (при разных размерах), взаимодействуют с воздухом одинаково. Поэтому можно считать, что коэффициент подъемной силы равен подъемной силе некоего крыла (единичной площади), обтекаемого потоком единичной интенсивности.
Обратите внимание на то, что на малых углах атаки коэффициент подъемной силы возрастает быстрее коэффициента сопротивления. На больших углах атаки все наоборот. Если графики объединить, то мы получим очень важную зависимость СY от СX - поляру крыла. С помощью поляры крыла легко найти оптимальное соотношение коэффициентов подъемной силы и силы сопротивления (рис. 8).
Изученные в этом разделе формулы и графики пригодятся нам для анализа летных характеристик параплана. А мы переходим к рассмотрению различных режимов полета.
2 . Установившиеся (равновесные) режимы полета.
Что такое установившийся режим? Слово установившийся означает, что все параметры полета (скорость, снижение, курс) остаются постоянными. Это важное условие, так как и камень способен летать (недолго), но его полет не будет установившимся. (Рис. 9)
Установившийся горизонтальный полет.
Изобразим самолет в установившемся горизонтальном полете в скоростной системе координат. Скоростная система координат удобна для анализа режимов полета и расчета аэродинамических сил. Ось Х расположена по направлению вектора скорости набегающего потока. Ось Z направлена "на нас" в плоскости крыла (перпендикулярно Х). Ось Y направлена "вверх" перпендикулярно плоскости XZ.
На самолет действуют сила тяжести, подъемная сила, сила сопротивления и сила тяги двигателя. Согласно второму закону Ньютона, сумма всех этих сил равна нулю (в установившемся полете).
(4)
Запишем это уравнение в проекциях на скоростную систему координат:
ось OY: Y-G=0 => Y=G (5)
ось ОХ: Х-Т=0 => Х=Т (6)
Из уравнений следует, что подъемная сила уравновешивает силу тяжести, а сила тяги двигателя уравновешивает силу сопротивления. Равновесие этих сил и обеспечивает установившийся горизонтальный полет.