Причины неустойчивого движения параплана в глубокой спирали. Условия, приводящие к опасным перегрузкам. Выводы.
Общая цель этих рассуждений - попытаться "на пальцах" оьъяснить особенности обтекания параплана в глубокой спирали: отчего бывает спиральная неустойчивость (под спиральной неустойчивостью понимается "стремление летательного аппарата увеличить угол крена без вмешательства лётчика") , почему она легче случается с учебными крыльями, чем с компетами, и как с этим явлением бороться.
Прикладная цель-доводка нового прототипа.
1. Зачем оно нам надо: чтобы избежать летных происшествий, которые к сожалению иногда случаются при невыходе из глубокой спирали. Причин таких ЛП несколько:
- Недостаток начальной высоты для выполнения спирали.
- Неверная оценка высоты пилотом в спирали из-за потери пространственной ориентировки.
- Временная потеря сознания от перегрузок.
- Спиральная неустойчивость или нейтральность крыла, и отсутствие навыков выхода, в том числе применения ЗП. Эти причины могут собираться вместе, приводя к печальным итогам.
2. Когда получается глубокая спираль?
-Часто можно встретить мнение, что глубокая спираль это отличный способ сбросить высоту, например для того, чтобы убежать от затягивания в облако. При этом забывают сказать о том, что сбрасывая высоту в зоне подъема, который в туче может быть >25 м/с, особо никуда не убежишь.
-Еще встречается мнение-что спираль очень простая, безопасная и приятная фигура, в самый раз для чайников. Чтобы убедиться в обратном, откроем например руководство к крылу послешкольного уровня одной уважаемой фирмы.
"Глубокая спираль (вольный перевод).
Глубокая спираль является самой требовательной из трех маневров (уши, B-срыв и глубокая спираль), Вы должны применять его только с большой высоты. Лучше всего изучить его у профессионального инструктора.
Вход в глубокую спираль может быть разделен на две части:
-Во-первых, Вы поворачиваете, затягивая одну клеванту и перемещая вес в ту же сторону, параплан накренится и увеличит скорость. Снижение достигает примерно 8 – 10м/с (в зависимости от загрузки крыла).
-В начале второй части перегрузка увеличивается быстро и передняя кромка станет почти параллельна земле. Снижение Ion 2 при этом может быть до 25m/s и больше.(...)
Пожалуйста, не недооценивайте трудность изучения глубокой спирали. Снижение намного выше, чем все то, к чему Вы привыкли при других маневрах, быстрое вращение может привести к дезориентации. Высокие перегрузки до 3G делают маневр еще более требовательным, поскольку у Вас могут быть проблемы временной потери сознания.
Очень важно правильно понимать реакции Вашего тела при этом маневре."
-Спираль может возникнуть внезапно, при складывании крыла, после раскрытия вращение может продолжаться.
-В акрополетах спираль используется постоянно как элемент пилотажа.
3. Как все происходит.
Итак, условно спиральное движение делится на 2 ступени. Сначала это обычная термическая спираль с большим углом крена (из которой крыло выходит само при отпускании клевант). Потом более или менее скачкообразно крыло ложится на горизонт, с быстрым нарастанием снижения и перегрузки. Скорости снижения могут быть больше 25 м/с, скорость пилота относительно воздуха больше 100 км/ч, скорость вращения может быть ~0,4 об/сек (1 оборот за 2,5 сек), перегрузка достигать 5,5 G.
4.Условия, приводящие к спиральной неустойчивости.
Причины входа крыла в глубокую спираль. Анализ крыльев. Деформации профилей. Сдвиг ЦД по размаху, курсовая устойчивость.
Так как на ушах профили меньше по хорде и движутся по большему радиусу, чем центр крыла, искажение обтекания, следовательно, и сдвиг ц.д., на краях крыла меньше. Это может привести к потере курсовой устойчивости крыла, то есть крыло будет стремиться самопроизвольно ускорять вращение "по курсу", стремясь довернуть в сторону крена. Сочетание сдвига центров давлений назад с уменьшением курсовой устойчивости может привести к затрудненному выходу из спирали и даже к спиральной неустойчивости.
Сравнив геометрию крыльев ( www.para2000.org) в уже упомянутом тесте DHV, видно, что легче выходят из спирали крылья с выраженной стреловидностью "ушей", то есть обладающие большей курсовой устйчивостью. Также становится понятно, почему более склонны к зависанию в спирали крылья малого удлиннения. У них короче стропы и длиннее хорда, поэтому искажение обтекания профиля сильнее.
5.Условия, приводящие к высокой перегрузке.
Анализ крыльев. Формула перегрузки. Раскрутка. Причины низкого демпфирования раскрутки (скольжения). Влияние формы и толщины "ушей".
Перегрузка и быстрое вращение, приводящие к дезориентации, являются большей проблемой, чем спиральная нейтральность. Перегрузка пропорциональна квадрату угловой скорости и радиусу вращения в первой степени. Проще говоря, увеличение скорости вращения на 15% увеличивает перегрузку на 2 ед. (до 5,5G), и она становится запредельной для нетренированного человека ( по данным авиационной медицины ).
Примеры толстых профилей на ушах-Paratech P28, Swing Mistral-6, это рекордсмены по потере высоты при выходе из спирали.
6.Выводы для пилотов и разработчиков.
На крыльях строп стало ~наполовину меньше, чем 10 лет назад. Из-за этого нынешние парапланы, даже послешкольные, легко набирают скорость, хорошо сохраняют запасенную энергию и способны потерять больше 100м высоты при выходе из крутой спирали. Значит, необходимо иметь соответствующий запас высоты в начале и уметь плавно выходить из вращения, а также помнить, что времени на бросание ЗП в случае невозможности вывода-только 5 сек.
Поведение крыла в крутой спирали определяется выбором стреловидности законцовок, толщины их профилей, арочности, формы в плане.
---------------------------------------------------------------------------------------
Удачных полетов!
Вопросы и предложения