Угол атаки

Многие парашютисты считают, что угол атаки — это угол плоскости купола по отношению к земле. Совсем нет! Угол атаки — это угол между хордой крыла и направлением " вымпельного ветра" (см. ниже). Самолет может изменять угол атаки при помощи рулей высоты хвостового оперения. Но у парашютиста их нет. Поэтому подушка — единственный способ изменить угол атаки. Когда вы задавливаете клеванты на подушке, вес под куполом (т.е. вы, пилот) " вылетает" вперед — потому что легкий парашют с увеличившимся сопротивлением замедлится быстрее, чем тяжелый пилот с меньшим сопротивлением. В результате угол атаки на время увеличивается и создает больше подъемной силы за счет большего отклонения воздуха.

Надо заметить, что изменение угла атаки происходит за счет изменения скорости " вымпельного ветра" в момент, когда вес под куполом смещается вперед. Вводы клевантами, изменяющие форму купола, конечно также играют роль. Но если вес при этом не смещается вперед, то и угол атаки изменяется незначительно — за счет искривления купола только слегка увеличивается подъемная сила. Заход в режиме глубокого торможения во время прыжков на точность — типичный пример, когда для приземления используется только торможение клевантами без подушки.

При хорошей подушке плавное втягивание клевант заставляет купол лететь все медленее и медленее; пилот под куполом остается в положении, слегка смещенном вперед, поддерживая тем самым больший угол атаки и более значительное отклонение воздуха. Когда горизонтальная скорость купола придет к нулю, пилот вернется назад в нормальное положение. В этот момент не останется горизонтальной скорости, чтобы создать ни одну из составляющих подъемной силы, и начнет увеличиваться скорость вертикальная — до тех пор, пока купол снова не наберет горизонтальную скорость (или пока он не окажется на земле). Как вы заметили, я употребляю выражение " вымпельный ветер" вместо привычного " относительный ветер" или " относительный поток". " Вымпельный ветер" — термин из парусного спорта. Он обозначает скорость ветра, которую физически ощущает парус во время движения (представляет собой сочетание ветра как такового (истинного ветра) и ветра, " индуцированного" собственным движением паруса — или, в нашем случае, парашюта). Управляющий парусом часто забывает про вымпельный ветер и использует более привычные, но совершенно бесполезные ориентиры — например, изменения по горизонту. Но для аэродинамического профиля — будь то парус или купол — горизонта не существует, а есть только вымпельный ветер. Для того, чтобы яснее это понять, представьте себе " колокол" у купольщиков. Люди, которые видят эту фигуру впервые, часто удивляются, почему нижний купол остается наполненным. Но вымпельный ветер, который " чувствует" этот купол — такой-же, как и в полете в нормальном положении. То, что купол повернут верхней кромкой в земле, не означает, что он не будет наполняться или не будет иметь подъемной силы — просто при этом вектор подъемной силы направлен вниз.

Угол планирования

Теперь взглянем на угол планирования, который часто путают с углом атаки. Угол планирования — это угол, задаваемый регулировкой переднего и заднего рядов строп (нос выше или нос ниже). Он конструктивно заложен в парашют и зависит от длины строп. Его можно изменить за счет использования передних или задних свободных концов. Ввод передних концов изменяет угол планирования, а не угол атаки. При более остром угле купол будет снижаться быстрее, но вымпельный ветер останется постоянным (хотя на какой-то момент — в начале и по окончании ввода — его скорость измененится). Длина строп большинства куполов расчитаны на такой угол планирования, чтобы купол каждые три метра по горизонтали терял один метр высоты: соотношение горизонтали к вертикали (т.н. " аэродинамическое качество крыла" — прим. пер.) — 3/1. Меньший угол планирования позволит парашюту лететь дальше, но за это придется расплачиваться уменьшением давления в секциях по сравнению с более " остронаклоненными" куполами, и в результате купол будет более подвержен турбулентности. Больший угол увеличивает скорость снижения и наполненность, но теряет в горизонте, а также приводит к потери части мощности подушки.

Изгиб (кривизна профиля)

Когда вы втягиваете клеванты, вы изменяете не только угол атаки, но и саму форму крыла. Изгиб определяется величиной искривления крыла по его верхней кромке. Сильно выгнутые крылья имеют больше подъемной силы на низких скоростях — но одновременно они создают большое профильное сопротивление. Если вы втяните клеванты и оставите их внизу, такое изменение изгиба начнет влиять на летные характеристики парашюта. Скорость снижения снизится — равно как и горизонтальная скорость. Современные купола обычно берут большую часть энергии для подушки от изменения угла атаки — поэтому лучшая подушка будет получаться из режима полного планирования с отпущенными клевантами. Во время подушки высокая скорость снижения трансформируется в подъемную силу. Но в ситуации, когда вам нужно замедлить скорость снижения на продолжительное время, увеличение изгиба крыла за счет клевант является очень эффективным.

Парашют типа «крыло» (планирующая оболочка) на­зывается так из-за своей формы. Он действительно имеет такой же профиль и аэродинамические свойства, как крыло самолета. Такие парашюты чем-то сродни пла­неру. Профиль крыла создает подъемную силу, бла­годаря которой парашют снижается медленнее, чем обычный круглый парашют той же площади. К приме­ру, самые маленькие круглые спортивные парашюты имеют площадь 50 м2, а самые большие «крылья»-тандемы для прыжков сразу двух парашютистов с одним парашютом — 40 м2. Площадь достаточно безопасных и простых в управлении классических куполов-«крыльев» составляет 22—27 м2, опытные спортсмены прыгают с куполами площадью 70—80 кв. футов (около 7 м2).

Самый маленький на сегодняшний день парашют-«крыло», на котором прыгает и безопасно приземляет­ся парашютист, — это Icarus Extreme VX-39, имеющий площадь 39 квадратных футов (3, 5 м2)! С ним прыгает американский парашютист-эксперт Луиджи Кани (Luigi Cani), член команды Team Extreme. Из-за маленькой площади скорость планирования на данном куполе на­столько высока, что он может некоторое время лететь рядом со спортсменом в вингсьюте (см. раздел «Спортивные прыжки»), который еще не раскрывал па­рашюта. Используя такую возможность, парашютист Джеб Корлис (Jeb Corliss) производит полеты на винг­сьюте совместно с пилотом VX-39 и готовится к попытке приземления в этом крылатом костюме без раскрытого парашюта.

Как же возникает подъемная сила? Смотрим схему обтекания крыла (рис. 27). Простейшее крыло имеет плоскую нижнюю и выпуклую верхнюю поверхности. Крыло, двигаясь поступательно, разделяет

Рис. 27. Схема обтекания крыла

встречный воздух на два потока. Поток, обтекающий крыло сни­зу, проходит путь АВ практически по прямой, то есть по кратчайшей траектории. Поток, обтекающий кры­ло сверху, идет по кривой траектории, более длинной. За задней кромкой крыла потоки снова объединяются. Следовательно, за одинаковое время воздух над кры­лом проходит большее расстояние, чем под ним, а зна­чит, двигается с большей скоростью. Тут вступает в силу закон Бернулли, гласящий, что чем больше скорость движущегося газа (или жидкости), тем меньше его дав­ление. Таким образом, давление воздуха над крылом ниже, чем под ним. Разность давлений создает подъем­ную силу. Напомним, что эффект проявляется только при поступательном движении крыла. Чем выше ско­рость, тем сильнее подъемная сила.

Аэродинамические характеристики крыла зависят от профиля крыла (формы нервюры), формы крыла (рис. 28), удлинения. Наилучшее аэродинамическое качество обеспечивает крыло эллиптической формы с большим удлинением и тонким профилем. Удлине­ние — это отношение квадрата размаха к площади кры­ла. Для прямоугольных куполов эта величина равна отношению размаха к длине хорды. Зарубежные производители в характеристиках куполов приводят именно что соотношение, называемое aspect ratio (соотношение геометрических размеров). На рисунке показана фор ма нижних оболочек парашютов-«крыло». Черным цветом изображены «уши» (stabilizers), которые вооб­ще-то являются вертикальными поверхностями, но некоторые производители куполов учитывают их при определении площади купола и значения aspect ratio.

Тема № 2 «Назначение, тактико-технические данные и конструкция переходных и скоростных парашютных систем»

Каждый купол можно описать при помощи следующих характеристик: форма крыла, его наклон и загрузка. Первое и второе определяются конструкцией, последнее — самим пилотом. Каждая из этих характеристик определяет, как будет летать конкретный парашют. Если понимать, что означают эти характеристики, можно — даже не прыгая на этом куполе — с большой вероятностью предположить, как он будет летать. Форма крыла определяется удлинением (aspect ratio) и профилем. Удлинение — это отношение размаха (ширина между боковыми кромками) к хорде (расстояние между передней и задней кромками). Профиль представляет собой отношение высоты крыла к хорде. Наклон определяет, под каким углом к вымпельному ветру конкретная форма крыла позволит добиться лучшего соотношения летных характеристик. А загрузка — это " мощность", которую пилот решает придать системе.