Главная / Обучение / Теория / Поляра скоростей параплана

Доступные режимы полета параплана удобно смотреть по графику поляры скоростей (не путать с "полярой крыла" из курса аэродинамики). Поляра скоростей показывает связку горизонтальной и вертикальной скоростей в зависимости от режима полета, устанавливаемого клевантами, триммерами или акселератором и помогает пилоту выбрать оптимальную скорость, обеспечивающую максимальную дальность планирования.

Рис. 3.7. Поляра скоростей параплана "Танго" Московской фирмы Параавис (1999 г) и характерные точки на ней. Влияние встречного и попутного ветра на траекторию планирования.

На поляре скоростей можно выделить 4 характерные точки:

1. минимальная горизонтальная скорость;
2. минимальная вертикальная скорость;
3. минимальный наклон траектории полета;
4. максимальная горизонтальная скорость.

Обычно параплан настраивается производителем на скорость, соответствующую минимальному наклону траектории полета (точка 3) или чуть большей, если сильно нужна маневренность. Это дает максимальную дальность планирующего полета в штилевых условиях при полностью отпущенном управлении.

Если полететь чуть медленнее, можно немного уменьшить скорость снижения (точка 2). В воздухе вы продержитесь дольше, но дальность планирующего полета будет меньше, чем на режиме минимального наклона траектории. Режим минимального снижения интересен, когда восходящих потоков нет или они очень слабые и пилоту нужно продержаться в воздухе максимальное время в ожидании достаточно сильного потока для продолжения набора высоты.

Если еще сильнее затормозить параплан, траектория полета наклонится вниз и упрется в ограничение по минимальной скорости, за которым стоят срыв потока и падение параплана в заднем сваливании (точка 1).

Полет на максимальной скорости также сопровождается увеличением наклона траектории планирования. Кинетическую энергию скорости безмоторный параплан может получить только за счет быстрого расходования потенциальной энергии высоты. Чем больше скорость — чем круче траектория снижения. Правая граничная точка поляры (точка 4) определяется способностью крыла параплана держать форму на минимальных углах атаки и максимальных скоростях.

Если в расчет траектории включается ветер, кривая поляры смещается на величину скорости ветра вправо при попутном ветре или влево при встречном. При полете с попутным ветром, для получения наиболее пологой траектории, следует слегка притормозить параплан и поставить его на режим полета ближе к скорости минимального снижения. При полете со встречным ветром нужен акселератор. Конечно, использование акселератора увеличивает скорость снижения, но представьте себе, что скорость встречного ветра оказалась равна балансировочной скорости параплана. Параплан в этом случае, если ничего не предпринимать, будет относительно земной поверхности опускаться вертикально вниз. Любая прибавка горизонтальной скорости полета с помощью акселератора, даже при самом большом увеличении скорости снижения, позволит параплану хоть как-то, но начать двигаться вперед.

В полете на акселераторном режиме наиболее ярко проявляется различие в летных характеристиках учебных и спортивных парапланов. О влиянии облика крыла на его летные возможности мы поговорим немного позже, а пока заметим, что, когда учебный параплан при полете против ветра на выжатом акселераторе лишь немного прибавляет скорости, но в основном продолжает сыпаться вниз, спортивное крыло уверенно летит вперед.

На скорость полета параплана существенное влияние оказывает загрузка крыла. Параплан с большей загрузкой летит быстрее, с меньшей загрузкой — медленнее. Вспоминаем формулу полной аэродинамической силы, которая должна в полете уравновешивать вес параплана:

Поскольку плотность воздуха и сам параплан, то есть коэффициент полной аэродинамической силы и площадь крыла, не меняются, скомпенсировать изменение веса параплана можно только изменением скорости полета. Увеличение полетной массы в два раза потребует увеличения скорости примерно в 1.4 раза.

Обсудим влияние загрузки крыла на наклон траектории полета. Вспоминаем аэродинамику. Наклон траектории полета или сколько метров по горизонтали может пролететь наш аппарат при потере одного метра высоты, прячется внутри коэффициента полной аэродинамической силы Cr, а точнее определяется аэродинамическим качеством крыла. То есть отношением коэффициента подъемной силы Cy к коэффициенту сопротивления Cx:

K = C_y / C_x

Ни площадь крыла, ни его вес в формулу аэродинамического качества не входят. В идеальных условиях загрузка крыла влияет лишь на величину скорости, а наклон траектории планирования параплана от нее не зависит.

В реальной жизни все несколько сложнее. Ткань крыла параплана не идеальна. Даже новая ткань пусть немного, но продувается воздухом. У сильно загруженного крыла разница давлений между поверхностями крыла больше. Значит "протекание" воздуха сквозь ткань и нарастание пограничного слоя, ухудшающее летные характеристики, тоже больше. Неточности шитья, проявляющиеся в небольших морщинах на поверхностях крыла и уходе швов от расчетных линий на всех крыльях примерно одинаковы, но, если их отнести к длине хорды, получится, что аэродинамические погрешности при пошиве парапланов малых площадей больше чем у больших крыльев.

Мы не будем учитывать эти обстоятельства в дальнейших рассуждениях так как формализовать их сложно, а никаких принципиальных правок они не внесут, но тем не менее отметим, что перегруженный параплан малой площади летает немного хуже крыла большего размера с нормальной загрузкой.

Вернемся к графику поляры скоростей и дополним его полярами для недогруженного и перегруженного крыльев. Для этого проведем лучи из начала координат к контрольным точкам базовой поляры. Новые поляры будут строиться на этих лучах.

Рис. 3.8. Влияние загрузки крыла на скорость полета.

Первое, что бросается в глаза на приведенном графике — это то, что минимальная скорость снижения будет у недогруженного параплана. На заре парапланеризма, когда аппараты могли парить лишь в динамических потоках у склонов гор, многие пилоты предпочитали летать на больших площадях крыльев. Маленькая горизонтальная скорость в полетах у склона никого не смущала, а шанс выпарить "выше всех", благодаря уменьшившейся скорости снижения, был приятен и престижен.

Однако, как только парапланеристы начали осваивать маршрутные полеты в термических потоках, ситуация изменилась. Недогруженные медленные крылья стали безнадежно проигрывать парапланам с большой загрузкой на переходах между потоками, особенно если маршрут строился против ветра. Некоторые пилоты-маршрутники даже стали специально брать с собой в качестве балласта мешки с водой для увеличения скорости полета. Также заметим, что диапазон полетных скоростей, то есть разница между максимальной и минимальной скоростями, у хорошо загруженного параплана ощутимо шире чем у недогруженного.

Загрузку крыла нельзя увеличивать до бесконечности. Первое очевидное ограничение — это прочность ткани купола и строп. Второе: перегруженному параплану будет трудно выпаривать в слабых потоках. И, наконец, третье серьезное ограничение, особенно актуальное для начинающих пилотов: сильно загруженный параплан при сложении в турбулентных потоках, ведет себя резче чем менее загруженные крылья и требует от пилота значительно более точных навыков пилотирования, которыми новичок может еще не обладать.

Производители в техническом паспорте всегда указывают так называемую "весовую вилку" или диапазон весов, который может безопасно поднимать выбранная модель параплана. Опытные пилоты стараются грузить спортивные крылья по самому верху вилки весов, чтобы летать на максимальных скоростях. Начинающим предпочтительнее грузить параплан в середине вилки. В предельную погоду новички обычно не летают, а поведение крыла, загруженного в середине допустимого диапазона, становится более спокойным.