Классификация «крыльев» по форме купола

Прямоугольные купола. Первые образцы парашютов типа «крыло» были строго прямоугольной формы. Ныне прямоугольную форму имеют классические (точ­ностные) купола, все запаски-«крылья», парашюты для купольной акробатики, студенческие и некоторые переходные.

Прямоугольные купола с небольшим удлинением (классические и переходные, а также запаски) отли­чаются устойчивостью, стабильностью раскрытия и простотой управления. Прямоугольные скоростные купола (удлинение 2,2) относительно просты в управ­лении, устойчивы и предсказуемы. Из-за небольшого удлинения у них достаточно «жесткий» и стабильный профиль, но не очень высокие показатели значения аэродинамического качества.

Девятисекционные прямоугольные купола имеют большее удлинение (2,5), меньшую высоту профиля и благодаря этому лучшее аэродинамическое качество и меньшую устойчивость (купол медленнее выходит из спирали, в некоторых режимах купол «дышит» — со­вершает небольшие колебания за счет уменьшенной же­сткости). Прямоугольные девятисекционники большой площади из ткани со слабой воздухопроницаемостью типа F-111 используются на студенческих и системах специального назначения; площади выше средней (150—190 кв. футов) и из ткани с нулевой воздухопро­ницаемостью типа ZP-0 — на переходных системах.

Купола со слабой эллипсностью незначи?ельно отли­чаются от прямоугольных — крайние нервюры короче центральной на единицы процентов, передняя, задняя или обе кромки закруглены. Форма изменена, чтобы не­много улучшить аэродинамику, при этом не усложняя управления. Обычно такие купола используются в каче­стве переходных. Примером является PD Spectre.

Полуэллиптические (с одной, как правило задней эллиптической кромкой) — переходный вариант от пря­моугольных к эллиптическим. Обычно у них закруглена задняя кромка. Отдельные образцы (Safire) данной формы имеют эллипсность большую, чем у некоторых эллиптических куполов, По сравнению с прямоуголь­ными куполами обладают заметно более высокими аэродинамическими характеристиками и, меньшей устойчивостью. Могут служить для постепенного пе­рехода парашютиста от прямоугольника к эллипсу.

Эллиптические купола самые строгие и требовательные к квалификации пилота. Например, если с помощью стропы управления ввести купол в разворот, то после отпускания обеих строп управления прямоугольный купол сам выходит на прямое планирование, а эллипти­ческий продолжает крутить спираль, и его необходимо выравнивать вручную. Кроме того, эллипсы, по сравне­нию с другими типами куполов, теряют больше всего высоты в развороте — при выполнении спирали, так называемом «скручивании» (вертикальная скорость может превышать 30 м/с). Достоинство эллипсов — их «летучесть», благодаря меньшему индуктивному сопро­тивлению данной формы они имеют наилучшее аэро­динамическое качество. Это означает, что при прочих равных параметрах (площадь, удлинение, толщина про­филя и загрузка парашюта, характеристики его ткани, погодные условия) эллиптический парашют планирует более полого, чем прямоугольный. При этом эллипсы, как правило, делают с большим удлинением купола (2,7), что улучшает показатели аэродинамического ка­чества, но отрицательно сказывается на стабильности раскрытия и устойчивости. Эллиптические купола обычно используются при увеличенной загрузке.

Всем скоростным куполам при большой загрузке свойственны повышенная вертикальная и горизонталь­ная скорости, короткий рабочий ход строп управления, большая потеря высоты при развороте.

Эллиптические купола используют достаточно опыт­ные парашютисты. Обычно, чтобы приступить к прыж­кам с эллиптическими куполами, парашютисту нужно предварительно совершить не менее 500 прыжков с па­рашютом типа «крыло».

Наиболее совершенны купола с косыми нервюрами. В каждой секции такого купола есть две косые (диаго­нальные) нервюры, соединяющие по диагонали ниж­нюю часть силовой нервюры с верхней частью проме­жуточной, поэтому купол лучше держит заданный профиль, имея при этом уменьшенную высоту профи­ля, что благоприятно сказывается на аэродинамичес­ком качестве. Кроме того, обычно значительная часть площади сопел куполов с косыми нервюрами закрыта тканью, что обеспечивает лучшее обтекание, незакры­тых отверстий более чем достаточно для наполнения воздухом объема между оболочками. Использование косых нервюр позволяет достичь максимально высоких аэродинамических характеристик, совершать прыжки с большой загрузкой.

 

УПРАВЛЕНИЕ ПАРАШЮТОМ

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ

Любым парашютом можно управлять. Даже на нейт­ральном куполе можно совершать скольжение в любую сторону. Чаще всего парашют имеет четыре свободных конца. Для скольжения в определенном направлении (например, влево) достаточно вытянуть две соответ­ствующие (в нашем случае — обе левые) лямки, пере­кашивая таким образом купол. В результате перекоса часть воздуха из-под купола выходит с той стороны, где кромка оболочки выше, — возникает реактивная сила, заставляющая парашют перемещаться горизон­тально (рис. 30). На некоторых парашютах стропы делятся всего на две группы, например у запасного па­рашюта 3-5 имеется две лямки промежуточной под­весной системы — левая и правая. Чтобы на данном парашюте выполнить скольжение вперед или назад, нужно тянуть непосредственно за стропы с той сторо­ны, куда мы хотели бы перемещаться. Следует отме­тить, что при перекосе купола уменьшается его мидель и соответственно растет вертикальная скорость, из-за чего не стоит производить скольжение при приземле­нии.

Некоторые нейтральные купола имеют конструк­тивные щели и стропы управления, позволяющие разворачивать купол. Но даже если таких приспособ-

Рис. 30. Схема управления куполом с помощью его перекоса. Тонкими стрелками показано направление выхода воздуха из-под купола, толстой — направление движения парашюта

лений нет (например., на Д-1-5 или 3-5), можно разво­рачивать свое тело относительно купола. Для разворота влево необходимо взять правой рукой левую переднюю лямку, а левой — правую заднюю и потянуть. Купол при этом разворачиваться не должен. Такой прием при­меняется при приземлении на неуправляемых куполах, чтобы лететь лицом вперед. На любом управляемом куполе разворот в подвесной системе можно исполь­зовать, например, чтобы длительное время смотреть назад, не выворачивая шею.

УПРАВЛЕНИЕ КРУГЛЫМИ УПРАВЛЯЕМЫМИ ПАРАШЮТАМИ

Раньше, когда еще не были придуманы «крылья», спортивные парашюты имели круглые купола. Для придания куполу собственной горизонтальной скоро-

сти в нем делали конструктивные вырезы или щели. Например, у купола парашюта Д-1-5У в задней части три треугольных выреза. Воздух, выходящий через эти вырезы, создает реактивную силу, толкающую купол вперед. Самый совершенный из круглых спортивных парашютов УТ-15 имеет около пятидесяти вырезов и щелей, часть из которых предназначена для смягче­ния раскрытия, остальные — для придания парашюту горизонтальной скорости и возможности разворота ку­пола.

Для разворотов и изменения скорости служат стро­пы управления. Одним концом они пришиваются к куполу или основным стропам. Второй конец стро­пы управления продевается через кольцо на свободном конце подвесной системы и заканчивается бобышкой либо мягкой петлей. При втягивании парашютистом строп управления купол определенным образом пере­кашивается либо на нем открываются щели (клапана). Это приводит к развороту купола или — при втягива­нии одновременно обеих строп — к изменению скоро­сти его движения.

Кроме строп управления, для маневров можно пользоваться свободными концами. Например, при втягивании одного переднего свободного конца пара­шюта Д-1-5У будет происходить разворот купола в сто­рону этого свободного конца. Таким образом, на этом, достаточно древнем, куполе можно получить допол­нительные возможности управления, кроме обычного втягивания строп управления. Например, для разво­рота с одновременным увеличением горизонтальной скорости — «разворота со скольжением» — тянем обе передние лямки, причем одну из них втягиваем сильнее. То же с задними лямками — «разворот с торможени­ем». При работе на точность приземления использу­ются именно эти приемы. В свое время парашютисты показывали на Д-1-5У неплохие результаты по точнос­ти приземления.

Для быстрой потери высоты под круглым куполом парашютисты обычно сильно втягивают одну стропу, уменьшая таким образом мидель. На парашюте УТ-15 с той же целью можно втягивать центральную стропу.

Круглые парашюты не приспособлены для дина­мического торможения вертикальной скорости («по­душки»), как «крылья» (этот эффект описан ниже). Поэтому всякие попытки сделать «подушку» на одно-оболочковом куполе бесполезны. Более того, они мо­гут привести к раскачиванию купола, уменьшению его миделя и, следовательно, к увеличению вертикальной скорости. Кто-то может утверждать, что видел, как парашютист на «Дубе» при приземлении втянул стро­пы управления и, погасив вертикаль, очень мягко кос­нулся земли. Снижение вертикали действительно могло иметь мейто, но это объясняется тем, что пара­шютист попал в восходящий термический поток или приземлился в благоприятной фазе раскачивания ку­пола.

 

УПРАВЛЕНИЕ ПАРАШЮТОМ ТИПА «КРЫЛО»

Особенности управления «крылом»

Для управления «крылом» используются стропы управления и две пары свободных концов. Кроме того, парашют-«крыло» чувствителен к перекосу подвесной системы. Если парашютист переносит вес на один из ножных обхватов, купол начинает доворачиваться в соответствующую сторону. Такое действие равно­сильно втягиванию двух свободных концов слева или справа. Чем больше загружен купол, тем он более чув­ствителен к перекосу подвесной системы.

Режимы управления

В отличие от круглых парашютов планирующие ку­пола («крылья») имеют гораздо больше режимов поле­та (перечислены в порядке убывания горизонтальной скорости):

• разгон купола передними свободными концами;

• верхний (полный, номинальный) режим;

• режим выше среднего;

• средний режим;

• режим ниже среднего;

• нижний (нулевой) режим — парашютирование;

• режим «свал».

Рассмотрим особенности этих режимов подробнее (рис. 31).

Разгон купола передними свободными концами (рис. 31, а). Выполняется путем втягивания обоих пе­редних свободных концов (тем самым увеличивается перепад купола). Часто специально для этого на пере­дних лямках имеются петли. В данном режиме гори­зонтальная скорость парашюта выше номинальной, пертикаль также увеличена. Причем вертикаль увели­чивается сильнее горизонтали, то есть купол снижает­ся по более крутой траектории. Разгон купола часто используется, чтобы дойти до площадки приземления против ветра, сдувающего парашютиста на препятствия. Во-первых, увеличивая горизонтальную скорость, мы сильнее противодействуем скорости встречного иетра, во-вторых, увеличивая скорость снижения, уменьшаем время нахождения в воздухе и соответ-< i пенно время нежелательного воздействия встречно- ветра. Разгон увеличивает суммарную скорость, й следовательно, запас кинетической энергии, что по-шоляет сделать более эффективную «подушку» или пролет (swoop). Угол планирования при разгоне мож-

 

Рис. 31. Режимы полета парашюта-«крыло». Численные значения скоростей в м/с приведены для классического купола и не являются точными данными, а лишь позволяют оценить отношение скоростей в разных режимах. Пунктирными линиями обозначены уровни пе­редней и задней кромки купола в номинальном режиме (когда пара--шютист не выполняет никаких управляющих действий)

но регулировать, он зависит от того, насколько сильно втянуты передние лямки.

Верхний (полный, номинальный) режим (рис. 31, б). Стропы управления полностью отданы (ими не управ­ляют) и при правильной регулировке не воздействуют на заднюю кромку купола. Парашют имеет полную

поминальную горизонтальную скорость. Этот режим является основным режимом планирования для ско­ростных куполов.

Режим выше среднего (рис. 31, в). Горизонтальная скорость купола составляет 60—80% от номинальной. Стропы управления находятся в промежуточном по­ложении между средним и верхним режимами. В дан-пом режиме купол имеет минимальную вертикальную скорость и снижается по самой пологой траектории (то есть имеет максимальное аэродинамическое ка­чество). Следовательно, в этом режиме парашютист дольше находится в воздухе, что можно использовать при необходимости долететь до далекой площадки в штиль или при попутном ветре. Конкретная величи­на втягивания строп управления зависит от модели купола, загрузки и определяется экспериментальным путем. Еще больший эффект дает тот же режим при управлении задними лямками. При их небольшом втя­гивании профиль купола искажается меньше, чем при работе клевантами, имеет меньшее сопротивление и большее качество.

Средний режим (рис. 31, г). Стропы управления втя­нуты в среднее положение между верхним (полным) и нижним (нулевым) режимами. Руки должны нахо­диться в районе груди. Это не относится к очень малень­ким куполам. Парашют перемещается горизонтально со скоростью, равной половине полной номинальной. Вер­тикальная скорость близка к таковой в полном режиме (для большинства парашютов — 5 м/с). Этот режим яв­ляется основным при работе на точность приземления. Особенность режима в том, что парашютист имеет оди­наковые возможности для увеличения и уменьшения скорости, за счет чего можно корректировать ошибку шхода на цель, компенсировать изменение силы ветра и его порывы. Кроме того, пологие развороты из среднего режима происходят без потери высоты и без силь­ных кренов, усложняющих обработку цели. Выполне­ние «подушки» из среднего режима малоэффективно из-за небольшого запаса скорости.

Режим ниже среднего (рис. 31, д). Стропы управле­ния находятся в промежуточном положении между средним и нижним режимами. Горизонтальная ско­рость ниже средней, из-за этого подъемная сила купола невелика и скорость снижения увеличивается. Давление воздуха между оболочками купола понижено. Скорос­тные купола в этом режиме становятся неустойчивы­ми. Данный режим может использоваться только на классических куполах для устранения небольшого пе­рехода. Для выполнения «подушки» из режима ниже среднего запас скорости слишком мал.

Нижний (нулевой) режим — парашютирование (рис. 31, е). Стропы управления сильно втянуты (на большинстве парашютов — руки около бедер). Задняя кромка парашюта втянута до уровня передней, то есть перепад устранен. Ничто не заставляет парашют дви­гаться поступательно вперед или назад. Парашют сни- 1 жается вертикально (нейтрально). Давление между оболочками пропадает." В данной ситуации купол ра­ботает по тем же принципам, что и обычный круглый нейтральный купол, правда, имеет не очень подходя­щую для таких условий форму (не полусферическую, а цилиндрическую) и относительно небольшую пло­щадь. Из-за отсутствия горизонтального поступатель­ного движения аэродинамика «крыла» не работает, подъемной силы нет, вертикальная скорость высока. На практике ввод купола в данный режим необходим только при первых прыжках на новом для спортсмена куполе, чтобы он мог определить положение клевант в данном режиме, то есть рабочий диапазон строп уп-

равления и положение среднего режима. Ввод купола в парашютирование на малых высотах опасен.

Режим «свал» (рис. 31, ж). Стропы управления втянуты еще сильнее, чем в нижнем режиме. Задняя кромка купола опущена ниже передней, возникает отрица­тельный перепад, и купол начинает скользить назад. Воздух из купола выходит, оболочки слипаются. Вер­тикальная скорость слишком высока для безопасного приземления, горизонтальная — сильно варьируется для разных куполов и направлена назад. Классические купола в режиме «свала» сохраняют свою прямоуголь­ную форму, но колеблются, как флаг на ветру; если одна из клевант втянута сильнее, возникает вращение, называемое «негативной спиралью». Скоростные ку­пола с большим удлинением в данном режиме свора­чиваются.

Практическое применение «свала» — только для определения нулевого режима. Когда спортсмен мед­ленно опускает клеванты, при пересечении нулевого режима купол делает хорошо выраженное движение назад, почувствовав которое парашютист может слег­ка отдать стропы управления, и считать это их положе­ние нулевым режимом. Если резко отдать клеванты после режима «свала» (или близкого к нему), купол ныряет вперед, разгоняется и выходит в режим, опре­деляемый положением клевант. Если при этом купол имеет жесткую медузу (например, студенческая система или ПО-16), то при таком положении может произойти захват медузой передней кромки купола с последующей отцепкой, так что лучше действовать клевантами плавнее. Поведение сильно загруженных скоростных куполов при подобных действиях непред­сказуемо, и во избежание проблем лучше воздержаться от экспериментов. Вблизи земли входить в режим «свал» опасно для парашюта любого размера.

Развороты, скручивание

Изменять курс планирования парашюта-«крыло» можно, с помощью строп управления и свободных концов.

Проще всего изменить курс планирования под ку­полом с помощью строп управления. При втягивании одной из них соответствующая сторона задней кромки паращюта загибается вниз, что вызывает торможение и разворот купола в эту сторону.

При втягивании группы строп с одной из сторон купола происходит смещение веса парашютиста в эту сторону, в результате купол накреняется и начинает поворачивать в ту же сторону. Таким образом можно разворачивать купол, натягивая один свободный ко­нец либо два свободных конца с одной стороны. При втягивании заднего свободного конца действует еще и тот фактор, что притягиваемая сторона купола при­обретает больший угол атаки, вызывая торможение, аналогично стропе управления. Управление задними лямками в принципе аналогично действиям со стро­пами управления, из-за чего обрыв строп управления далеко не всегда приводит к отцепке. Различие в том, что диапазон управления (рабочий ход) у задних лямок намного меньше, а прилагаемое усилие заметно боль­ше. Это вызвано тем, что стропы управления воздей­ствуют лишь на часть задней кромки (практически — углы купола), а свободные концы — на достаточно большую площадь, примерно в четверть купола. Стро­пы управления главным образом тормозят горизон­тальную скорость, а задние лямки — увеличивают угол атаки, а следовательно, подъемную силу.

Угол атаки — угол между какой-либо условной лини­ей (например, продольной осью летательного аппарата или хордой крыла) и направлением скорости полета.

Крыло, имеющее ненулевой угол атаки, отклоняет на­бегающий поток воздуха. Чем больше угол атаки, тем выше сопротивление воздуха и подъемная сила. В об­щем случае при увеличении угла атаки скорость начи­нает падать, а угол тангажа — расти. При некотором критическом (достаточно большом) значении угла ата­ки сопротивление потока настолько вырастает, что ле­тательный аппарат теряет устойчивость и управление. Для каждого крыла существует оптимальное значение угла атаки, при котором подъемная сила достаточно высокая, а сопротивление достаточно низкое.

Угол тангажа—угол между продольной осью летатель-^ ного аппарата и горизонтальной плоскостью. У горизон­тально летящего самолета тангаж нулевой. У парашюта, который двигается за счет силы тяжести, тангаж почти всегда отрицательный (вектор скорости направлен ниже горизонта), а нулевых или положительных значений можно достичь кратковременно при выполнений ди­намического торможения (так называемой «подушки»).

При выполнении разворота стропой управления из режима полной скорости купол делает заметный крен в сторону разворота и входит в размазанную спираль. Скоростной купол при резком управлении в данном случае ныряет в сторону и вниз, на некоторое время оказывается ниже парашютиста, затем начинает вра­щать пилота вокруг себя. При этом парашют обращен передней кромкой к земле и снижается с большой ско­ростью. Такой прием, называемый «скручиванием», часто используется для быстрой потери излишней вы­соты, например для соблюдения заданной очереднос­ти приземления группы парашютистов. Еще большей потери высоты можно добиться разворотом на пере­дних свободных концах, причем такие развороты — более плавные и контролируемые. Кроме скручивания, такие развороты используются пилотами высокоско-

ростных парашютов при скоростных заходах на при­земление для максимального разгона купола и выпол­нения длинного пролета вблизи поверхности земли (swoop).

При работе на точность приземления обычно ис­пользуются развороты из среднего режима. Такие раз­вороты выполняются путем еще большего втягивания одной стропы управления и одновременного отпуска­ния второй с последующим возвратом обеих в средний режим. Такой разворот происходит достаточно быст­ро, но при этом крен купола незначителен, что благо­приятно для ориентации спортсмена в пространстве и не вызывает потери высоты.

«Подушка»

Можно наблюдать, как спортсмены-парашютисты на «крыльях» снижаются с некоторой (иногда доста­точно высокой) вертикальной и горизонтальной скоростью, затем, перед самым приземлением, как бы притормаживают парашют и мягко встают на землю. Способность парашюта типа «крыло» совершать такой маневр на парашютном сленге называют «подушкой». Кто-то объясняет такое название тем, что купол тор­мозится высоким давлением воздуха между нижней оболочкой купола и поверхностью земли, то есть бла­годаря проявлению экранного эффекта. На самом деле данный эффект здесь не работает — слишком велико отношение расстояния от земли до купола к площади купола. «Подушка» является кратковременным изме­нением траектории планирования парашюта на более пологую за счет запаса скорости. В простейшем случае данный маневр выполняется путем втягивания обеих строп управления парашюта, планирующего с полной скоростью. При этом отклоняющаяся вниз задняя

кромка парашюта играет роль закрылков, купол увеличивает свою подъемную силу, но одновременно приобретает большее сопротивление. Траектория ста­новится более пологой, суммарная скорость снижает­ся. При грамотном управлении куполом парашютисту удается снизить суммарную скорость полета до нуле­вой в момент, когда ноги готовы коснуться земли. Так как «подушка» выполняется за счет запаса скорости, эффективно выполнить ее, не имея этого запаса (на­пример, из среднего режима), не удастся.

На рис.,32 показаны варианты траекторий посадки классического купола.

Траектория А — снижение в полноскоростном ре­жиме (стропы управления полностью отданы), вбли­зи земли (высота 2—3 м) стропы управления плавно втягиваются, купол кратковременно замирает, суммар­ная скорость нулевая (точка <5"_А). Пунктиром показаны

 

 

Рис. 32. Возможные траектории приземления точностного парашута

возможные дальнейшие траектории, если предполо­жить, что «подушка» выполняется на высоте. Г — пос­ле остановки купола стропы управления полностью отдаются, купол делает «клевок» вперед, кратко­временно идет снижение с увеличенной вертикальной скоростью, затем происходит выход на обычное пла­нирование. Д — купол удерживается в нулевом режиме, происходит парашютирование, вертикальная скорость высокая. Е — стропы управления вытянуты ниже ну­левого режима, купол сваливается назад, вертикальная скорость высокая. Все эти случаи сопряжены с уве­личенной скоростью снижения, поэтому выполнять «подушку» выше, чем следует (например, в 10—15 м от земли), опасно. Вернемся к вариантам нормального приземления. Траектория Б — разгон парашюта с по­мощью передних лямок. Снижение происходит по кру­той траектории с увеличенной скоростью, за счет чего «подушка» выполняется более эффективно, возможен даже небольшой пролет вдоль земли. Траектория В --Щ работа на точность приземления, купол удерживается в среднем режиме до касания земли, действий для за­медления скорости не предпринимается. Приземление в среднем режиме без «подушки» более жесткое, по­этому выполняется при наличии специально подготов­ленных матов или вскопанного песчаного круга.

Теперь рассмотрим поведение скоростных куполов (рис. 33).

Траектория А — планирование с полной скоростью и вытягивание строп управления перед землей (высо­та 0,5—2 м, в зависимости от загрузки купола), б¹ — точ­ка остановки.

Б — разгон парашюта на передних лямках. После плавного отпускания лямок парашют выходит в гори­зонтальный полет. Постепенно втягивая стропы управ­ления, можно регулировать дальнейшую траекторию.

Рис. 33. Возможные траектории приземления скоростного парашюта

 

В идеале (при грамотном управлении) парашют переме­щается горизонтально, постепенно замедляя скорость до нулевой. На парашютах высокого класса (эллипсы, косонервюрники) можно выполнять горизонтальный пролет длиной несколько десятков метров. По сравне­нию с вариантом А пролет вдоль земли длиннее, но конечная точка траектории теоретически должна ока­заться ближе к исходной, так как траектория А более ровная и планирование более эффективно с точки зре­ния потери энергии.

В — разгон парашюта на передних лямках с после­дующим интенсивным втягиванием строп управления. Как видно, траектория намного короче, что вызвано потерями энергии при резкой работе.

Г — снижение и приземление в среднем режиме. На парашютах с большой загрузкой не используется из-за большой вертикальной скорости.

Для всех вариантов поведение купола после оста­новки в точке S аналогично приведенной схеме для классических куполов (см. рис. 32) с той оговоркой, что происходит все заметно быстрее.

Все траектории показаны для штилевой погоды. Наличие ветра скажется на горизонтальном и верти­кальном масштабе схем относительно земли. В боль­шинстве случаев заход на приземление выполняется против ветра, поэтому с его усилением траектории пла­нирования становятся более вертикальными. Кроме того, чем сильнее ветер, тем быстрее купол реагирует на стропы управления. В сильный ветер «подушку» следует выполнять ближе к земле. В штиль реакция купола очень плохая, выполнение «подушки» надо на­чинать выше. Вследствие этого высокозагруженные ку­пола сажать в штиль без разгона не всегда безопасно.