Купол створює підйомну силу двома способами. По-перше, підйомну силу створює сама форма крила. Повітря рухається по верхній кромці крила швидше, ніж по нижній. Чим більше швидкість повітря, тим менше його тиск. Таким чином, над верхньою кромкою утворюється область зниженого тиску, а під нижньою - відповідна їй область підвищеного тиску. В результаті крило «підтягується» вгору - до області зниженого тиску.
Відхилення повітря - другий спосіб створення підйомної сили. Якщо відхилити повітря в будь-якому напрямку, обов'язково виникне сила реакції, спрямована в протилежний бік - цей принцип дозволяє нам повертати, рухатися по горизонту і взагалі вчиняти будь-які маневри у вільному падінні. Співвідношення підйомних сил за рахунок відхилення повітря і за рахунок форми профілю досить складне. Якби відхилення було основною складовою підйомної сили, то при введенні правої Клевант (задавлений правий край купола) повітря, відхилений вниз, зустрічав би протидію і піднімав праву частину купола - купол б завалювався вліво і, відповідно, у нас виходив би лівий поворот. Насправді введення правої Клевант зменшує підйомну силу, тому що збільшує опір потоку з правого боку. Права кромка починає рухатися повільніше, створює менше підйомної сили - і купол повертає вправо.
У парашутному спорті основне застосування підйомної сили, що виникає внаслідок відхилення потоку повітря, доводиться на момент виконання подушки при приземленні. Коли ви робите подушку, ви відхиляєте повітря вниз, а протидія змушує купол рухатися вгору. Проте одночасно з цим збільшується опір повітря, що уповільнює горизонтальну швидкість купола. Пілот під куполом (маса якого більше, ніж у купола, а опір - менше) сповільниться не так швидко, і зміститься вперед. Це змінить кут атаки купола і різко збільшить силу відхилення повітря - до тих пір, поки зберігається горизонтальна складова швидкості. Ми більш детально розглянемо це використання сили відхилення повітря, коли будемо говорити про вугілля атаки, а також в розділах про практику пілотування.
Таким чином, і підйомна сила, і опір - результат руху потоку повітря через профіль крила. Оскільки ці аеродинамічні сили викликані взаємодією між потоком повітря і крилом, збільшення швидкості потоку означає збільшення цих сил. Підйомна сила і опір збільшуються в геометричній прогресії до швидкості: збільшення швидкості вдвічі збільшує підйомну силу в чотири рази. Те ж стосується і опору. Це означає, що швидкість має критичне значення для поведінки купола. Збільшення швидкості означає - до певного моменту - збільшення підйомної сили і більш гостру реакцію на введення. Це також означає збільшення опору - саме тому в конструкції швидких куполів застосовуються коллапсіруемие медузи і слайдери і більш тонкі стропи.
Для того щоб крило рухалося в повітрі і створювало підйомну силу, необхідна якась сила, що забезпечує цей рух. Зазвичай ця сила називається «тягою». У випадку з літаком все просто - тягу забезпечує робота двигуна. У випадку з парашутом тягову силу забезпечує гравітація. На парашуті-крилі стропи каскаду А (передня кромка) коротше, ніж стропи каскаду Д (задня кромка) - за рахунок цього купол нахилений вперед. Повітря відхиляється в напрямку задньої кромки, надаючи крила горизонтальну швидкість. Загальна маса (ваша вага плюс вага системи) тягне крило вниз. Крило ковзає як санки по схилу. Наскільки крутий цей «схил» - залежить від різниці каскадів строп.
Чим сильніше вага тягне вас вниз, тим більше тяга. Сума мас, яка впливає на парашут, називається «завантаженням купола» - найважливіший термін для пілотування парашута. В Америці завантаження купола визначається по «десантному» ( «повного») вагою - сумі ваги парашутиста і його спорядження - і виражається в фунтах на квадратний фут площі купола (в метричній системі для розрахунку завантаження потрібно свій повний вага в кг розділити на 0,45 і результат розділити на площу вашого купола - прим. пер.). Може здатися, що завантаження купола завжди постійна. Для рівного горизонтального польоту по прямій це так і є.
Однак завантаження може змінитися радикальним чином - під час виконання повороту. Для прикладу уявіть, що ви розкручуєте грузик на мотузці. Чим швидше крутиться грузик, тим важче він здається. Те ж саме відбувається з вами, коли ви тягнете Клевант. Коли купол починає повертати, тіло пілота продовжує рухатися по прямій - поки натяг строп не зупинить його і не задасть йому новий напрям. Поки поворот триває, відцентрова сила буде продовжувати «викидати» парашутиста з-під купола. Коли поворот закінчено, підвішена під куполом маса повернеться на місце. У момент, коли «вилетіла» маса повертається назад під купол, парашут досягає максимальної швидкості - як за рахунок збільшення завантаження, так і за рахунок переходу збільшилася вертикальної швидкості в горизонтальну.
Чим швидше поворот, тим більше вага пілота під куполом. Його можна розглядати як «явний» або «індукований» вагу, який більше початкової ваги пілота і спорядження. Варто звернути увагу, що деякі маневри дозволяють - хоч і на дуже короткий час - зменшити завантаження. На багатьох куполах пілот може закласти поворот таким чином, щоб «викинути» тіло вгору в той час, як купол почне пірнати вниз. У цьому випадку на якийсь момент натяг на стропи зникне - тобто на цю мить завантаження буде близька до нуля.
До певної межі збільшення ваги (а значить - збільшення тяги) покращують льотні характеристики парашута. Ще раз згадаємо про приклад з санками. Чим більше ми навантажуємо санки, тим швидше вони будуть котитися вниз - до тих пір, поки під занадто великим вагою санки не почнуть тонути в снігу, або зовсім не розваляться. Без ефективного завантаження парашут стає млявим, в той час як збільшення завантаження додає швидкості. Оскільки підйомна сила збільшується в квадраті від швидкості, крило, що летить зі швидкістю 30 миль на годину, має підйомну силу в чотири рази більшу, ніж крило, що летить зі швидкістю 15 миль на годину. Ось чому реактивні літаки можуть мати такі ж невеликі крила, як маленька «Сессна», і ось чому люди з певним досвідом можуть стрибати на відносно малих куполах із завантаженням 1,4 і вище (деякі експерементують з завантаженнями 2 і більше!). (Зараз вже завантаження 2 для сучасних куполів і досвідчених парашутистів навіть не здається чимось надприродним - прим. пер.) Поліпшення льотних характеристик, пов'язані зі збільшенням завантаження, виражаються не тільки в більш високій горизонтальної швидкості, але і в швидкості поворотів, потужності під шки і чутливості купола. Але за все треба платити. Ціна високого завантаження буде розглянута пізніше, коли від теорії польоту ми перейде до парашутної реальності.
Центр маси, центр додатки підйомної сили
Центр додатки підйомної сили - це точка крила, в якій в нашій уяві може бути сконцентрована підйомна сила. Центр маси - точка, в якій сконцентрований вага системи. Очевидно, що в спортивних парашутах центр маси (у вигляді пілота) знаходиться набагато нижче самого крила. За рахунок зміщення центру маси по відношенню до центру додатки підйомної сили можна змінити тангаж (кут планування - кут між поздовжньою віссю парашута і площиною горизонту - прим. Пер.) І кут атаки купола.
Багато парашутисти вважають, що кут атаки - це кут площини купола по відношенню до землі. Зовсім немає! Кут атаки - це кут між хордою крила і напрямком «вітру вимпела» (див. Нижче - прим. Пер.). Літак може змінювати кут атаки за допомогою рулів висоти хвостового оперення. Але у парашутиста їх немає. Тому подушка - єдиний спосіб змінити кут атаки. Коли ви душить Клевант на подушці, вага під куполом (т. Е. Ви, пілот) «вилітає» вперед - тому що легкий парашут із збільшенням опором сповільниться швидше, ніж важкий пілот з меншим опором. В результаті кут атаки на час збільшується і створює більше підйомної сили за рахунок більшого відхилення повітря.
Треба зауважити, що зміна кута атаки відбувається за рахунок зміни швидкості «вітру вимпела» в момент, коли вага під куполом зміщується вперед. Уведення Клевант, що змінюють форму купола, звичайно також грають роль. Але якщо вага при цьому не зміщується вперед, то і кут атаки змінюється незначно - за рахунок викривлення купола тільки злегка збільшується підйомна сила. Захід в режимі глибокого гальмування під час стрибків на точність - типовий приклад, коли для приземлення використовується тільки гальмування Клевант без подушки.
При гарній подушці плавне втягування клевант змушує купол летіти все повільніше і повільніше; пілот під куполом залишається в положенні, злегка зміщеному вперед, підтримуючи тим самим більший кут атаки і більш значне відхилення повітря. Коли горизонтальна швидкість купола прийде до нуля, пілот повернеться назад в нормальне положення. У цей момент не залишиться горизонтальної швидкості, щоб створити жодну зі складових підйомної сили, і почне збільшуватися швидкість вертикальна - до тих пір, поки купол знову не набере горизонтальну швидкість (або поки він не опиниться на землі).
Як ви помітили, я вживаю вираз «вимпельний вітер» замість звичного «відносний вітер» або «відносний потік». «Вимпела вітер» - термін з вітрильного спорту. Він позначає швидкість вітру, яку фізично відчуває вітрило під час руху (є поєднанням вітру як такого (істинного вітру) та вітру, «індукованого» власним рухом вітрила - або, в нашому випадку, парашута - прим. Пер.). Керуючий вітрилом часто забуває про вимпельний вітер і використовує більш звичні, але абсолютно даремні орієнтири - наприклад, зміни по горизонту. Але для аеродинамічного профілю - будь то вітрило або купол - горизонту не існує, а є тільки вимпельний вітер. Для того, щоб ясніше це зрозуміти, уявіть собі «дзвін» у купольщіков. Люди, які бачать цю фігуру вперше, часто дивуються, чому нижній купол залишається наповненим. Але вимпельний вітер, який «відчуває» цей купол - такий-же, як і в польоті в нормальному положенні. Те, що купол повернуть верхньою кромкою в землі, не означає, що він не буде наповнюватися або не матиме підйомної сили - просто при цьому вектор підйомної сили спрямований вниз.
Тепер поглянемо на кут планування, який часто плутають з кутом атаки. Кут планування - це кут, що задається регулюванням переднього і заднього рядів строп (ніс вище або ніс нижче). Він конструктивно закладений в парашут і залежить від довжини строп. Його можна змінити за рахунок використання передніх або задніх вільних кінців. Введення передніх кінців змінює кут планування, а не кут атаки. При більш гострому вугіллі купол буде знижуватися швидше, але вимпельний вітер залишиться постійним (хоча на якийсь момент - на початку і після закінчення введення - його швидкість зміни). Довжина строп більшості куполів розраховані на такий кут планування, щоб купол кожні три метри по горизонталі втрачав один метр висоти: співвідношення горизонталі до вертикалі (т. Зв. «Аеродинамічна якість крила» - прим. Пер.) - 3/1. Менший кут планування дозволить парашута летіти далі, але за це доведеться розплачуватися зменшенням тиску в секціях в порівнянні з більш «остронаклоненнимі» куполами, і в результаті купол буде більш схильний до турбулентності. Більший кут збільшує швидкість зниження і наповненість, але втрачає в горизонті, а також призводить до втрати частини потужності подушки.
Вигин (кривизна профілю)
Коли ви втягуєте Клевант, ви змінюєте не тільки кут атаки, але і саму форму крила. Вигин визначається величиною викривлення крила по його верхній кромці. Сильно вигнуті крила мають більше підйомної сили на низьких швидкостях - але одночасно вони створюють велику профільне опір. Якщо ви втягніть Клевант і залишите їх внизу, така зміна вигину почне впливати на льотні характеристики парашута. Швидкість зниження знизиться - так само як і горизонтальна швидкість. Сучасні купола зазвичай беруть більшу частину енергії для подушки від зміни кута атаки - тому найкраща подушка буде виходити з режиму повного планування з відпущеними Клевант. Під час подушки висока швидкість зниження трансформується в підйомну силу. Але в ситуації, коли вам потрібно уповільнити швидкість зниження на тривалий час, збільшення вигину крила за рахунок клевант є дуже ефективним.
Знайдіть хвилину-другу і поспостерігайте за камінням на дні швидкого струмку. Вода плавно тече поверх гладких округлих каменів - турбулентність виникає, тільки коли потік вже перетече через камінь. Плавне вода - це як розряджений повітря над верхньою кромкою, який створює підйомну силу куполу. Бурхлива вода за каменем - це профільне опір: слід, який ваш купол залишає в повітрі. Видно, як плоска, груба передня сторона каменю створює паразитне опір. А тепер поглянемо на гострий нерівний камінь. Він розрізає протягом, вода вирує - ніякого плавного потоку. Немає плавного потоку - немає підйомної сили. Немає підйомної сили - немає контролю.
Висуньте долоню в вікно машини під час руху. Поставте її ребром до потоку вітру, знайдіть нейтральне положення. Тепер повертите долонею, змінюючи її кут - більше, менше ... Це - відхилення повітря.
Як ці абстрактні поняття про потік і профілі застосувати в реальному стрибкової практиці? Ми скоро побачимо. Але спочатку давайте подивимося на різні конструкції парашутів на нашій дропзоні - щоб зрозуміти, чому вони зроблені саме так, і чого ми можемо від них очікувати.
Джерело skysport.ru. Переклад Кирило Брюшков, Петро Лізяев, Федір Мозговий.