Главная / Обучение / Теория / Купол параплана

Прародителями всех парапланов были прыжковые парашюты-крылья, но современные парапланы настолько далеко ушли от них, что парапланерные купола сохранили от парашютной техники, пожалуй, только название. Фактически, это крылья. И выполняют они те же функции, что крылья самолета или планера. Но крылья эти мягкие, в них нет ни одного жесткого элемента.

Крыло параплана собирается из полотнищ ткани, формирующих верхнюю и нижнюю поверхности. Между ними вшиваются нервюры, определяющие форму профиля. Различают силовые, промежуточные и косые нервюры. Стропы крепятся к силовым нервюрам.

Рис. 2.2. Разрез купола параплана по силовой нервюре.
1 — воздухозаборник. 2 — жесткость. 3 — перепускные отверстия. 4 — каркасные ленты.
5 — верхняя поверхность. 6 — нижняя поверхность. 7 — силовая нервюра.
8 — стропа "A" группы. 9 — стропа "B" группы. 10 — стропа "C" группы.
11 — стропа "D" группы. 12 — стропа управления.

На передней кромке расположены воздухозаборники. Через них внутренняя полость купола наполняется воздухом, и купол приобретает форму крыла. В полете форма крыла поддерживается давлением воздуха внутри купола, создаваемым скоростным напором. Чтобы давление воздуха в куполе было максимальным, воздухозаборники располагаются в точке разделения потоков, обтекающих верхнюю и нижнюю поверхности крыла.

Положение точки разделения потоков меняется в зависимости от режима полета параплана (угла атаки крыла). Это существенно влияет на наддув и жесткость крыла. В марте 2011 г парапланерная фирма "Ozone" запатентовала положение воздухозаборника с небольшим смещением относительно поверхности профиля классического крыла. Так называемый "акулий нос" (shark nose) позволил улучшить наддув внутренней полости крыла особенно при полетах на максимальных скоростях (минимальных углах атаки).

Рис. 2.3. Носовая часть нервюры, выполненная по технологии "акулий нос" (shark nose).
Параплан "ТурбоХантер" подмосковной фирмы "АСА" (2015 г).

Носки нервюр могут усиливаться полужесткими пластинками. Это препятствует залипанию воздухозаборников и существенно облегчает наполнения крыла воздухом на старте.

Примерно с 2010-2011 года жесткости в носках нервюр стали заменяться на упругие лески-вставки (риджифойлы) вшиваемые в швы между нервюрами и полотнищами верхней поверхности крыла. Риджифойлы повышают жесткость передней кромки и улучшают чистоту верхней поверхности крыла, что не только облегчает старт, но и повышает аэродинамическое качество параплана. У спортивных парапланов риджифойлы вшиваются в стыки нервюр не только с верхней, но и с нижней поверхностью крыла.

В нервюрах прорезаются перепускные отверстия, предназначенные для свободного перетекания воздуха внутри купола. Это ускоряет наполнение купола на старте и облегчает его раскрытие в случае сложений в полете так как воздух наполняет сложившиеся секции не столько через воздухозаборники, сколько через эти отверстия в нервюрах.

Стропы крепятся к каркасным лентам или местным усилениям на силовых нервюрах, устанавливаемых для более равномерной передачи нагрузок от ткани купола к стропам.

Использование промежуточных и косых нервюр позволяет более точно поддерживать форму профиля крыла и уменьшить число строп, подводимых к куполу. Это снижает вес параплана, сопротивление, увеличивает скорость полета и аэродинамическое качество.

Рис. 2.4. Виды нервюр: силовые, промежуточные, косые.

Промежуточные нервюры используются для поддержания формы профиля в промежутках между силовыми, где крыло параплана раздувается внутренним давлением воздуха.

Отдельно отметим полезность коротких промежуточных нервюр, вшиваемых в заднюю кромку крыла и существенно уменьшающих так называемое "донное сопротивление" профиля. Первым в России применил короткие хвостовые нервюры Михаил Петровский в 1999 г на спортивном параплане "Август" и чуть позже в 2001 г на крыле "Стайер". Сейчас эта технология используется даже на учебных парапланах так как весьма существенно улучшает их летные характеристики, хотя нужно признать, что несколько усложняет эксплуатацию.

Швы, связывающие основные нервюры с полотнищами верхней и нижней поверхности находятся внутри крыла. Это сделано специально, чтобы при старте и приземлении параплана трава не цеплялась бы за нитки и не рвала швы. Швы хвостовых нервюр получаются "внешними" — то есть нитки швов находятся снаружи. При занятиях наземной подготовкой и в коротких учебных слетах, когда крыло больше таскается курсантами по земле, чем летает, сухие стебли травы неизбежно будут повреждать нитки швов крепления хвостовых нервюр. Поэтому в эксплуатации необходимо периодически проверять их и восстанавливать целостность.

Рис. 2.5. В полете "Стайер" Михаила Петровского (разработка 2001 г).

Рис. 2.6. Крыло параплана "Стайер" с короткими хвостовыми нервюрами.

Косые нервюры позволяют, при сохранении аэродинамической чистоты верхней поверхности крыла, значительно уменьшить количество строп, подводимых к куполу. Это уменьшает вес и сопротивление стропной системы, что дает параплану ощутимую прибавку скорости и аэродинамического качества.

Однако следует учитывать два обстоятельства. Во-первых, увеличение промежутков между стропами ведет к росту вероятности образования так называемого "галстука" — запутыванию купола параплана в стропах при сложениях. И во-вторых в случае разрушения какой-либо стропы в полете происходит увеличение нагрузки на соседние стропы. Если промежутки между стропами будут большие, резкое увеличение нагрузки может спровоцировать каскадное разрушение сразу группы строп и сделать параплан полностью неуправляемым, так что единственным шансом на спасение пилота станет запасной парашют.

По этим причинам устанавливать косые нервюры на учебные парапланы не имеет большого смысла. Их ставят преимущественно на спортивные крылья, предназначенные для опытных пилотов.

Рис. 2.7. Воздухозаборники и три вида нервюр в параплане
"Mister X" Украинской фирмы "Аэрос" (2003 г).

Главное требование к тканям, из которых шьются крылья парапланов — их воздухонепроницаемость. Кроме того, очевидно, что ткань должна быть легкой и достаточно прочной. Сначала, повторяя парашютную технику, парапланерные купола шились из ткани "лаке". Летали эти аппараты неплохо, но, из-за тяжести ткани (75-80 г/м²), поднять такой купол, особенно в штиль, было нелегко.

Постепенно ткань "лаке" заменилась на более легкие ткани фирм Gelvenor textiles и NCV industries. Ткань NCV industries ранее производилась компанией Porcher Marine и носила название SKYTEX. Сейчас она выпускается под маркой NEW SKYTEX.

Скайтекс (44 г/м²) легче гельвенора (52 г/м²). Поэтому изготовленные из этой ткани купола проще взлетали, но, к сожалению, ранние образцы скайтекса старели и приходили в негодность существенно быстрее гельвенора. Поэтому подавляющее большинство пилотов предпочитало гельвеноровые купола. В настоящее время, несмотря на сохранившуюся разницу в весе, по данным подмосковной фирмы АСА, существенных различий в прочностных и ресурсных характеристиках между этими тканями не наблюдается.

Для уменьшения веса крыла некоторые парапланы изготавливаются из нескольких сортов ткани. Так, например, конструктор дельтаклуба МАИ Михаил Петровский при проектировании парапланов "Стайер" наиболее нагруженную верхнюю поверхность крыла вдоль передней кромки крыла изготавливал из относительно тяжелого, но прочного гельвенора, а менее нагруженные части — из менее прочного и износостойкого, но зато более легкого каррингтона.

Для того чтобы ваш аппарат мог длительное время радовать вас красивыми и дальними полетами, необходимо помнить, что параплан — птица нежная и требующая к себе весьма бережного отношения.

Особое внимание следует обращать на сохранность ткани верхней поверхности купола у передней кромки.

Как вы помните из курса аэродинамики, основная часть подъемной силы образуется на первой четверти хорды крыла над верхней поверхностью крыла. Разница давлений между внутренней полостью и верхней поверхностью купола максимальная. Поэтому нагрузка на ткань верхней поверхности тоже самая большая. Даже незначительная воздухопроницаемость ткани верхней поверхности купола приводит к перетеканию воздуха из внутренней полости купола на его верхнюю поверхность. Такая подпитка быстро увеличивает толщину пограничного слоя (ПС) и способствует его отрыву. Отрыв ПС ведет к срыву потока и преждевременному заднему сваливанию параплана.

В среднем срок жизни параплана составляет 5-6 лет. Но он может существенно сократиться при неправильной эксплуатации крыла. Поэтому нужно знать основные правила содержания параплана.

Не держите купол на солнце дольше, чем это абсолютно необходимо для выполнения полетов. Ткани, из которых изготавливаются купола, разрушаются под воздействием ультрафиолетовых лучей. В перерывах между полетами купол следует держать в тени или компактно сложить и накрыть рюкзаком, подвесной системой, одеждой. При несоблюдении данного требования потери прочности ткани только за один летний сезон эксплуатации могут составить до 30%.

При занятиях наземной подготовкой нередко случается, что уставший курсант уходит куда-то в тень отдохнуть, а параплан остается лежать на тренировочной площадке на солнцепеке. Это неправильно, как минимум, по двум причинам. Во-первых, оставшееся на солнце крыло будет жечься солнечным ультрафиолетом. И во-вторых на оставленный без присмотра параплан может затянуть случайным порывом ветра какого-то другого курсанта. Он влетит к вам в крыло и рискует порвать его. Далее получим испорченное настроение, сорванный летный день и необходимость чинить покалеченный параплан. А между тем правильные действия курсантов очень простые: уходя с тренировочной площадки даже на непродолжительное время, забирайте параплан с собой!

Не подвергайте купол чрезмерному нагреву. В жаркий день в закрытых автомобилях на стоянке или в невентилируемой палатке температура может превысить 50° С. Это разрушает ткань и воздухонепроницаемую пропитку.

Не летайте в мороз. При температуре воздуха ниже -20° С воздухонепроницаемая пропитка ткани становится хрупкой и начинает разрушаться.

Держите параплан сухим. Если он намок, высушите его в тени или в помещении. Не храните параплан мокрым.

При полетах в зимнее время по окончании полетов из внутренней полости купола следует вытряхнуть снег и высушить параплан в теплом помещении.

Если на улице уверенная минусовая температура и снег сухой, то параплан непосредственно на полетах не мокнет. Проблема в снеге, который набивается внутрь купола и начинает таять, когда пилот приносит параплан домой. Самое главное: взять за правило не лениться и максимально тщательно протряхивать крыло, перед тем как убрать его в рюкзак. Понятно, что после полетов мы устали и хотим быстрее уйти с мороза в тепло, но важно помнить — чем меньше снега останется в крыле, тем быстрее параплан высохнет по возвращении домой.

Тщательно протряхнутый параплан полностью высыхает за пару часов. Если в параплане остается снег, он может сохнуть несколько суток!

Особое внимание стоит уделить протряхиванию "ушных" секций купола. На "ушах" нет воздухозаборников. Они наполняются воздухом через перепускные отверстия нервюр. Через эти же отверстия туда попадает снег. Через них же снег вытряхивается. Берём параплан за оба края уха и поперечными движениями выгоняем снег ближе к середине крыла в секции, имеющие воздухозаборники. Если снег мокрый и собрался в комки, которые не могут пройти сквозь перепускные отверстия, то такие комки давим пальцами.

Удалив снег из ушных секций, встаем с наветренной стороны, берем крыло за заднюю кромку, поднимаем ее на ветер и вытряхиваем снег из купола. Операцию удобнее выполнять вдвоем-втроем, но и в одиночку тоже вполне можно справиться. Свободные концы, при вытряхивании снега, лучше от подвесной системы не отстегивать. Это предохранит стропы от запутывания.

Рис. 2.8. Вытряхивание снега из параплана: встаем с наветренной стороны, берем крыло за заднюю кромку, поднимаем ее на ветер и вытряхиваем снег из купола.

Если во время складывания параплана идет снег, особенно если снег обильный, то крыло надо собирать как можно быстрее. Не старайтесь смахнуть все снежинки. Важнее как можно быстрее упаковать параплан, чтобы в рюкзак вместе со снаряжением попало минимальное количество снега.

И тут возникает идея. Если не заносить параплан после полетов в тепло, то ведь снег в нем не будет таять. Совершенно верная идея! Только следует помнить, что параплан должен оставаться на холоде постоянно. Храним параплан строго в холодном помещении (балкон, гараж). Нельзя также допускать, чтобы крыло нагревалось при транспортировке. Везем параплан с полетов домой в холодном багажнике. Если везем в салоне автомобиля, то отключаем печку.

При хранении параплана в гараже, учитывайте, что даже если ваш гараж не отапливается, температура в нем обычно на 1-2 градуса выше температуры воздуха на улице. Если на улице -10° С и ниже, то проблем нет, но, если потеплело до -1-2° С, снег в параплане будет таять.

Если вы летаете каждый день, достаточно следить, чтобы на улице был уверенный минус. Если же следующие полёты планируются через неделю (в следующие выходные), то лучше не лениться и крыло просушить. Иначе, учитывая капризность нашей погоды можно в середине недели оказаться перед выбором: или ради текущих дел пожертвовать ресурсом параплана, оставив его мокрым, или все бросать и срочно браться за просушку аппарата.

Если намочили купол в морской воде, необходимо тщательно промыть его пресной водой (в том числе изнутри) так как кристаллизовавшаяся соль разрушает воздухонепроницаемую пропитку ткани и ослабляет стропы вплоть до необходимости их замены.

Не летайте на мокром куполе. Мокрая ткань под нагрузкой деформируется. В результате летные свойства параплана быстро и необратимо ухудшаются.

Не стирайте купол с мылом, любым иным моющим средством или химическим растворителем. Пользуйтесь только водой. Никогда не трите ткань во избежание повреждения воздухонепроницаемой пропитки. Для чистки купол раскладывается на ровной и чистой поверхности и лишь слегка аккуратно протирается влажными губкой или мягкой тряпкой.

Вытряхивайте из купола листья и траву. Трава и листья очень хорошо впитывают и накапливают в себе влагу. В результате купол, кажущийся снаружи сухим, может начать незаметно гнить изнутри.

Следите, чтобы при приземлении купол не падал на землю воздухозаборниками. Удар воздухозаборниками о землю приводит к резкому скачку давления внутри купола. Это ослабляет ткань, швы, разрушает пропитку. Если купол падает на землю воздухозаборниками, его следует затормозить энергичным и глубоким зажатием клевант.

Избегайте приземлений на песок. Попавшие внутрь купола частицы песка и пыли с очень большим трудом вытряхиваются оттуда, а, оставшись внутри, разрушают воздухонепроницаемую пропитку ткани.

Берегите крыло от колючих кустарников. Как бы аккуратно вы ни снимали купол с куста шиповника или терновника, их шипы все равно оставят в крыле множество мелких проколов. Одна-две посадки на кусты не ухудшат сколько-нибудь заметно общее состояние параплана, но, если такие приземления будут случаться регулярно, их последствия очень скоро дадут о себе знать.

Не допускайте, чтобы в параплане оставались живые насекомые. Яркие цвета куполов притягивают к себе самую разную живность. Если по окончании полетов в летнее время не вытряхнуть из купола кузнечиков, то они, безуспешно пытаясь выбраться на свободу, будут прогрызать в ткани купола отверстия диаметром 3-5 мм.

Рис. 2.9. Это губит параплан.

Для того чтобы ваш купол "вдруг" не порвался в самый неподходящий момент регулярно проверяйте его состояние. Это целесообразно делать не реже двух раз в год и, в обязательном порядке, после каждой посадки на кусты или деревья. По большому счету у купола параплана может быть два типа неисправностей: или ткань порвется, или швы разойдутся. Это и нужно проверить в приведенной ниже последовательности.

1. Аккуратно расстелите купол и проверьте верхнюю и нижнюю поверхности купола на отсутствие повреждений. Попутно проверьте целостность швов крепления нервюр к верхней и нижней поверхностям.
2. Проверьте целостность швов по передней кромке и внутри воздухозаборников.
3. Проверьте через воздухозаборники, насколько это возможно, целостность перемычек между перепускными отверстиями в нервюрах.

Рис. 2.10. Разрушение перемычки между перепускными отверстиями.

В случае обнаружения любого повреждения следует прекратить полеты до устранения выявленной неисправности. Помните: порыв даже небольших размеров является концентратором напряжений и под действием аэродинамических нагрузок может привести к полному разрушению купола в полете.

Порывы до 30 мм можно заклеить клейким капроном типа "рипстоп". Размер заплаты должен быть таким, чтобы ее границы были удалены от краев порыва ткани купола не менее, чем на 15-20 мм.

При починке верхней поверхности всегда накладывается две заплаты: с внешней и с внутренней сторон. Давление воздуха внутри крыла больше давления над крылом. Герметичность закрытия порыва обеспечивается заплатой, устанавливаемой с внутренней стороны крыла. Внешняя заплата не несет силовой нагрузки, но нужна, для того чтобы аккуратно прикрыть края порыва и предотвратить его расширение.

При починке нижней поверхности купола также рекомендуется ставить две заплаты. Но если размер пробоины в куполе не превышает 3-5 мм, можно ограничиться одной заплатой, устанавливаемой с внешней стороны купола. Разница давлений в крыле и под крылом относительно невелика, и установленная снизу заплата обычно в состоянии надежно держать нагрузку.

Рис. 2.11. Установка заплат на купол.

Порывы более 30 мм необходимо зашивать. Пилот может сделать это самостоятельно, но надежнее и безопаснее такие работы выполнять на фирме-производителе. В случае самостоятельной починки купола пилотом следует уделить максимум внимания сохранению формы крыла.

При восстановлении перемычек между перепускными отверстиями нервюр необходимо обязательно прошивать заплату независимо от размеров повреждения. При починке небольшого порыва очень заманчиво ограничиться заплатой из "рипстопа", но нужно помнить, что клейкая масса под заплатой остается мягкой и не сможет длительное время нормально работать на сдвиг.

Разрушающиеся (чаще всего от времени и старости) швы рекомендуется восстанавливать вручную без использования швейной машины. Это займет некоторое время, но в таком случае в ткани не пробиваются новые дыры и нитка тянется через уже имеющиеся отверстия старого шва. При восстановлении швов следует помнить, что каждое новое отверстие, пробитое швейной иглой, уменьшает прочность ткани.

При оценке технического состояния старого незнакомого параплана или если вы почувствовали, что ваше крыло стало хуже подниматься на старте, следует проверить ткань купола на "продуваемость". Это можно сделать с помощью специального прибора: порозиметра или, при некоторой сноровке, вручную. Как мы помним из курса аэродинамики, наиболее аэродинамически нагруженная часть крыла — это верхняя поверхность на первых 25% хорды. Соответственно проверке подлежит состояние ткани на указанном участке профиля.

Рис. 2.12. Проверка ткани крыла параплана порозиметром.

Порозиметр создает повышенное давление в своей внутренней камере и затем измеряет скорость вытекания воздуха сквозь проверяемую ткань, по которой определяется ее воздухопроницаемость. При ручной проверке пилоту следует плотно прижать к губам участок ткани ("поцеловать" ткань) и попробовать ее продуть. Если ткань не продувается — отлично. Если же сквозь проверяемую ткань можно дышать — от полетов на таком параплане лучше воздержаться.

Хороший вариант при проверке ткани методом "поцелуев" — это иметь в доступности кусок эталонного неизношенного материала, чтобы с ним можно было сравнить проверяемую ткань. Если эталонной ткани нет — вспоминаем, что аэродинамические нагрузки на ткань у передней кромки крыла значительно больше, чем у задней кромки. Соответственно и износ тоже больше. Попробуйте продуть ткань одного полотнища у передней и ближе к задней кромке и сравнить ее продуваемость. Если почувствуете, что ткань у передней кромки стала продуваться ощутимо сильнее задней кромки — значит пришло время списывать параплан на землю.

Полеты на парапланах с "продувающейся" тканью крыла чрезвычайно опасны!!! Такое крыло хуже встает, плохо летит, а самое главное, даже при относительно неглубоком зажатии клевант, легко срывается в заднее сваливание и уже не выходит из него до земли.

На заре парапланеризма в 90-е года ХХ века некоторые умельцы пытались восстанавливать дующуюся ткань, обрызгивая ее силиконовыми пропитками для обуви. На пару недель полетов это помогало, но затем ткань возвращалась в свое исходное дующееся состояние. Сейчас от подобной практики отказались, и параплан с продувающейся тканью однозначно списывается в утиль.