Приветствую Вас, Гость Четверг, 14.12.2017, 03:43 Главная Регистрация RSS
Главная » Статьи » Проектирование парапланерных систем » 6. Ведущие фирмы производители, конструкторы и испытатели парапланерной техники

"От парапланерных концепций к технологии". (Статья, автор: Зайцев О.Н.)
«От парапланерных концепций к технологии».
Автор статьи: Зайцев О.Н.

Содержание.
1.От автора.
2.О создании ООО «Фирма АВИЗ» («AVIZ-Paragliding»).
3.Особенности концепций парапланерной фирмы «АВИЗ».
4.О разработках фирмы «АВИЗ».
5.Новая «АВИКС-Технология» («AVIX-Technology»).
6.Выводы.
7.Приложение (схема и фотографии).

1.От автора.
В 2013году отмечается знаменательная дата: 90-летие отечественного планеризма, колыбелью которого является гора Узун-Сырт (Клементьева). Около 37-ми лет назад мне дано было прикоснуться к этому историческому месту, после чего вся дальнейшая деятельность была уже неразрывно связана с этой Горой – сначала в области дельтапланеризма (с 1976г.), а затем и парапланеризма (с 1989г.).
Данная статья приурочена к этой знаменательной дате и представляет собой попытку систематезировать, в основном, научно-технические материалы по созданию парапланов, наработанные большей частью полетами на легендарной Горе. В статье даны сведения о некоторых парапланерных событиях из жизни Горы, которые уже составляют ее историю. Более полное собрание исторических данных и их осмысление требует соборных (некоммерческих) трудов участников этих событий.
Приведенные в статье исторические и технические данные, могут быть интересны и полезны пилотам, разработчикам парапланов и других сверхлегких летательных аппаратов. Интерес обусловлен нестандартным подходом при создании мягких крыльев (парапланов), а польза – повышением безопасности полетов на них. И все это выдержало испытание временем – более двух десятилетий.
С уважением ко всем интересующимся, Олег Николаевич Зайцев.

2.О создании ООО «Фирма АВИЗ» («AVIZ-Paragliding»).
ООО «Фирма АВИЗ» - было зарегистрировано в г.Феодосии 24 января 1992г., с целью продолжения парапланерой деятельности, начатой в конце 1989г. в центре научно-технического творчества молодежи (ЦНТТМ) «Орион» и в сотрудничестве с Феодосийским НИИ парашютостроения. Специалисты НИИ парашютостроения составили основной костяк творческого коллектива ЦНТТМ, энтузиазм которых позволил быстро перестроиться с управляемых планирующих парашютов (УПП) на парапланы, которые были близкими по форме и более упрощенными по конструкции, что обусловлено отсутствием для парапланов динамических нагрузок, характерных при введении парашютов в действие.
Таким образом, сущность «пара-плана» («парашют» - «планер») оказалась очень близкой тем людям, за плечами которых был более чем 10-летний опыт профессиональных исследований мягких крыльев и полетов на самодельных конструкциях дельтапланов (с 1976г.). Все это обеспечило быстрый и надежный старт в развитии отечественного парапланеризма, который по давней традиции воплощался на легендарной горе Клементьева (Узун-Сырт), ранее давшей старт планеризму (1923г.) и дельтапланеризму (1976г.).
Первый прототип параплана «Орион» был изготовлен в декабре 1989г. и предстал на испытания в начале января 1990г. В результате ветровых и летных испытаний было получено достаточно экспериментального материала для разработки чертежно - конструкторской документации (ЧТД) на первый отечественный серийный образец «Орион-23». Весной 1990г. лидерный серийный образец прошел летные испытания на Горе Клементьева и на г.Ай-Петри (1250м над уровнем моря) с участием двух московских парашютистов-испытателей и инструктора дельта- и пара- планеризма из Германии. В этом же году, на базе НИИ парашютостроения было изготовлено 30 парапланов для Днепропетровского «Горного клуба», более десяти из которых были любезно переданы руководителем «Горного клуба» участникам 1-го открытого слета парапланеристов Крыма «Коктебель-90». Соревнования проводились 22-23.09.90г. при помощи, только что организованной, ассоциациии парапланеристов «Союз» и убедительно показали преимущество «Ориона» во всех номинациях.
Заимствуя традиции дельтапланеризма, с 1991г. в Крыму были проведены 20-ти дневные курсы по подготовке инструкторов парапланеризма, а затем - обучение полетам на парапланах сотрудников Днепропетровского «Горного клуба» и Контрольно-Спасательной Службы Крыма. Это позволило отработать основу методических материалов по обучению полетов на параланах в горных условиях и повысить квалификацию инструктров.
С 1992г., уже в рамках фирмы «АВИЗ», проводилась модификация «Ориона» по площадям купола - 25 и 27кв.м в сочетании с аэродинамической круткой профиля. Это позволило «Орионам» на некоторое время закрепиться в лидирующей группе среди спортивных парапланов, а главное, зарекомендовать себя самым надежным и ресурсным отечественным учебным парапланом (около 20-ти лет без замены строп). Кроме того, в течение 1992-93годов «Орион» активно использовался с ранцевой силовой установкой (парамотор «АВИЗ-Латена») без дополнительных регулировок.
Летом 1993г. на «Орионе-27» приняли участие в Чемпионате Мира в Швейцарии (Verbier), что придало дополнительный импульс к новым разработкам, выпуская «Орионы» уже в качестве учебно-тренировочных парапланов.
В 1994г. началась разработка новых концепций аэродинамической схемы купола и повышения безопасности полетов с ростом летных характеристик параплана, особенно при увеличении удлинения мягкого крыла. Для этих целей проводились, в частности, эксперименты с визуализацией обтекания купола на всех режимах полета. Так появилась новая концептуальная модель параплана «Альфа-29», которая обеспечила выигрыш на чемпионате Украины 1995г. В этом же году прошли и предварительные летные испытания этого прототипа в Эмметене (Швейцария) тест-пилотом немецкой фирмы «Flight Design».
Основные особенности модели «Альфа-29» заключались в дельтавидной форме купола в плане и в наличии аэродинамической крутки (а.к.) по размаху купола, существенно отличавшейся от а.к. «Ориона».
Дальнейшее развитие концепции в 1996г. было направлено на повышение аэродинамического качества параплана (до 9ед.) пропорционально увеличению удлинения крыла до 7ед. и более. Для этого в концепции «Альфы» был пересмотрен еще и стандартный (традиционный) подход к аэродинамической схеме купола, что привело к изменению параметров центральных профилей, а так же к определению закономерности в задании а.к. и геометрической крутки (г.к.) вдоль размаха купола. Новая концепция получила название «Антарес» и позволила изготовить и успешно облетать прототипы с улинением до 7,3ед. (проекционное – до 6,2ед.). Все аэродинамические новации осуществлялись в соответствии с главной целью - обеспечением безопасности полета на параплане с большим удлинением купола, что вылилось так же в новую концепцию безопасности под тем же названием «Антарес».
Учитывая факторы, связанные с психологической неготовностью большинства пилотов того времени летать на крыльях с удлинением за 7ед., в 1997г. серийные образцы выпускались с удлинение 6,75ед., один из которых был испытан тест-пилотом именитой английской фирмы «Airwave». Выпуск «Антареса» осуществлялся в размерах 23, 25, 27 и 29кв.м. В этом же году аэродинамическая схема «Антареса» была перенесена на «Альфу» с умеренным удлинением 5,6ед., что привело к новой серии «АнтАль». На серийном образце «Анталь-29» был установлен рекорд Украины – 71км (сентябрь 1997г.).
Наряду с разработкой и изготовлением параланерной техники, фирма «АВИЗ» занималась подготовкой и проведением чемпионатов СНГ, Украины, Крыма, методических сборов инструкторов, обучением пилотов, участием в чемпионатах Мира, Европы, СНГ, Украины, в первых мировых Авиаиграх, показательных полетах.
Дальнейшая деятельность была переориентирована на начальное развиие мотопарапланерной техники, обучение полетам во всех разновидностях мотопарапланеризма, а так же на прикладное применение мотопараплана.

3.Особенности концепций парапланерной фирмы «АВИЗ».
3.1.О концепциях проектирования парапланов и безопасности полетов.
Параплан, как мягкое крыло, претерпевает некоторые аэро-упругие деформации при различных режимах полета, например, при затягивании строп управления (с.у.) или при входе в зону турбулентности. При этом могут возникать относительные колебания формы вдоль размаха купола. Один из способов устранения этих колебаний заключался в фиксации уже деформированной формы, когда консоли оттянуты назад относительно центроплана, как при затягивании с.у.. Таким условиям удовлетворяет дельтавидная форма в плане «Альфа-29», в которой вогнутая задняя кромка (з.к.) предотвращает движение консолей вперед, относительно центроплана.
Опасения о предрасположенности такой формы купола к плоскому штопору («негативке») не оправдались. При проведении тестов в Швейцарии, тест-пилоту не удавалось ввести параплан в этот режим. Изменение штатных регулировок с.у. позволило осуществить этот режим с запаздыванием с момента управляющего воздействия на 2-4секунды, что дает возможность пилоту на принятие решения входить или не входить в «негативку». Жесткость (аэроупругость) купола повысилась значительно, что особенно проявилось в условиях повышенной турбулентности воздушного потока.
Для увеличения удлинения от 5,52ед. («Альфа-29») до 7,3ед., необходимо было, очевидно, избавиться от асимметричных складываний купола в турбулентности. Поэтому, в основу новой концепции безопасности полетов фирмы «АВИЗ», закладывались положительные свойства одного из известных элементов показательных полетов, который называется «бабочка». Этот режим получается при затягивании передних строп центроплана, после чего п.к. центроплана складывается и полукрылья стыкуются по п.к., что обеспечивает устойчивое вертикальное снижение. Вход в этот режим и выход из него в нормальный полет происходит плавно, с малой амплитудой колебаний.
Реализация выше сказанного свелась к изменению аэродинамической схемы параплана, а именно:
- установочные углы профилей центроплана уменьшались относительно консольных;
- центральные профили "ламиниризировались” путем увеличения Хс/В до 40%;
- изменение параметров профилей, от центра к консоли купола, выполнялось по заданному закону (методика аналогового проектирования профилей с а.к. «Альфа-29»);
- геометрическая крутка крыла выполнялась экспериментально, исходя из заданных размеров стропной системы.
Другими словами, центроплан устанавливался на минимально возможные углы атаки с "ламинарными” профилями. Консоли имели профили для устойчивого обтекания на больших углах атаки. Таким образом, центроплан "тянет” купол вперед, а консоли "притормаживают” эту тягу, устанавливая параплан, в целом, на строго определенном балансировочном угле атаки.
Осуществление этих новшеств на прототипах (удл. 7,3ед. и 7,15ед.) и в серийных образцах (удл. 6,67 – 6,98ед.; 5,6ед.; и др.), в период 1996 – 1997г.г., показало уникальные результаты, которые справедливы до настоящего времени, так как на этих парапланах летают и сейчас.
Суть их в следующем:
- практическое отсутствие асимметричных сложений по передней кромке купола и, сопутствующих им, вращений параплана;
- по мере увеличения степени турбулентности воздушной среды, передняя кромка центроплана сигнализирует об этом величиной своего сминания (пилот может принять решение о посадке);
- в критической ситуации, купол автоматически складывается в «бабочку» и, после прохождения опасного места в режиме устойчивого парашютирования, пилот выводит купол в нормальный полет нажатием на обе клеванты;
- на малой высоте или при ухудшении самочувствия в полете, режим «бабочка» позволяет приземлиться со снижением до 5м/с без использования спасательного парашюта;
- при начальном взаимодействии любой части купола с термическим потоком, происходит не выталкивание, а втягивание купола в термик;
- при вращении на периферии термика с постоянно затянутой клевантой, происходит постепенное продвижение параплана к ядру потока в виде вытянутых в сторону ядра спиралей, и дальнейшее равномерное вращение относительно оси потока (автоматическая обработка термика);
- все маневры, кроме «горки», выполняются без потери скорости и адекватно управляющим воздействиям;
- для непопадания в «негативку» (особенно при больших удлинениях купола) существует характерная пауза в течение 2-4сек для принятия решения;
- сохраняется жесткость формы и управляемость купола в тубулентном потоке;
- устойчивое движение купола на минимальных скоростях при максимальном усилии на клевантах;
- пригодность всех моделей парапланов для полетов с парамотором без дополнительных регулировок.
Еще одна концептуальная модель - «Джонатан», была апробирована в феврале 1992 года. Это купол малой площади (19кв.м) с оригинальной конструктивной схемой при удлинении 4,8ед., на котором проверялись максимальные скоростные возможности параплана. Результаты полетов были более чем обнадеживающими, но в связи с небезопасной скоростью приземления на склон при слабом ветре, а также с преждевременностью скоростных парапланов, работы в данном направлении были остановлены.

3.2.О концепциях испытаний парапланов и обучения пилотов.
Не снижая значения европейской сертификации парапланов, а так же учитывая факторы ее официальной недоступности для отечественных фирм в 90-х годах, в основу тестирования закладывались летные испытания лидерных серийных образцов. На них определялись объективные летно-технические характеристики по приборам и внешне-траекторным измерениям, а так же уровень безопасности парапланов в реальных погодных условиях, в том числе и на соревнованиях различного ранга. Ценность такой экспериментальной информации очевидна, так как выход из опасных режимов полета при наличии жестких метеоусловий и при идеальной безветренной погоде может отличаться, в лучшем случае, по временным параметрам.
Искусственное тестирование в идеальных погодных условиях проводилось лишь в объеме необходимом для прогнозирования уровня безопасности серийного образца и принадлежности его к классу - «учебно-тренировочного» или «спортивного». Кроме того, каждая концептуальная модель дополнительно проходила тестирование по договоренности с профессиональными тест-пилотами , за что выражаем им (еще раз, через десятилетия) большую благодарность.
Концепция обучения пилотов основывалась на неограниченном по времени индивидуальном учебном процессе, что позволяло пилоту более основательно подготовиться к самостоятельным полетам. Часто, обучение проходило поэтапно на протяжении нескольких месяцев и даже лет. При этом была эффективная обратная связь от пилотов по эксплуатации выпущенных парапланов.

4.О разработках фирмы «АВИЗ».
В период с 1992г. по 1997г. включительно, фирмой «АВИЗ» было выпущено более 250 парапланов, а также подвесные системы учебного и спортивного типов, спасательные парашюты «СП-38», рюкзаки, сумки, комбинезоны летние и зимние, пилотажные змеи, парамотор «АВИЗ-Латена» (1992.) и прочее.
Первые парапланы изготавливались из плащевой ткани с двойным пленочным покрытием, а стропы из шнура ШТсвм-4-450 (аналог кевлара). Эти изделия были переутяжелены, но имели большой ресурс и запас прочности. Например, на «Орионе-27» выполнялись показательные полеты в тандеме, как на Горе, так и в буксировке на активной лебедке. Многие из «Орионов» используются в клубах до сих пор, т.е. более 15-ти лет в эксплуатации. С 1993г. применялись уже и импортные ткани и шнуры.
Первая модель «Орион-23» (1989/90г.) имела вогнутые з.к. на консолях купола, что являлось начальным этапом исследований формы в плане. Дальнейшие модификации «Ориона» были сделаны фирмой «АВИЗ» в направлении увеличения площади за счет выпуклой (эллиптической) з.к. и добавления ячеек купола. В последствии, уменьшалась толщина профиля и осуществлялся переход на более легкие ткани и стропы меньшего диаметра.
Особенность аэродинамической схемы «Ориона» заключалась в том, что толщина профиля (С) по размаху купола оставалась постоянной. Это автоматически вводило а.к. на сужающейся боковой части крыла, что на практике показало приемлемость а.к. для обеспечения хорошей управляемости и надежности этих моделей параплана. Последнее подтверждается тем, что за десятки лет полетов на «Орионах» не зарегистрировано случаев травматизма пилотов. Выпущено же их было около двухсот.
Если удлинение «Ориона» не превышало 4,2ед., то для спортивно-тренировочного параплана необходимо было, в первую очередь увеличить удлинение до 5,5 и выше, при обеспечении достаточного уровня безопасности полетов. Эта задача решалась на моделях «Альфа», «Антарес» и «Анталь», перекрывших диапазон от 5,0 до 7,3ед. в рамках дельтавидной формы в плане.
В отличие от «Ориона», в этих моделях закладывалась постоянная относительная толщина(С) для профилей вдоль размаха купола, но а.к. достигалась путем изменения координаты (Хс) от центрального профиля к боковому от 25% до 18% для «Альфы» и от 36-40% до 16-18% для «Антареса» и «Анталь». При этом разработка одного комплекта профилей легко выполнялась вручную в полном масштабе. Сначала строился центральный профиль по заданным параметрам С и Хс, и внутри него выстраивались остальные профили в соответствии со своими размерами хорд, заданными формой купола в плане. Таким образом автоматически получались а.к. и частично г.к. Профили из атласов профилей не использоваись.
Учитывая отсутствие в 1994/96г.г. компьютерного проектирования, линейки по площадям куполов создавались не масштабированием исходного образца, а путем изменения количества ячеек (размаха) и в небольших пределах размеров хорд (например, «Антарес-23», на котором много лет летают школьники Пермского ПК).
Наибольшее аэродинамическое качество (около 9ед.) было достигнуто в 1996г. на «Антаресе» с удлинением 7,15ед. (проекционное – около 6,1ед.). Все модели имели адекватное управление, в том числе и в моторных вариантах. При этом, модели «Анталь» и «Антарес» имели меньшие усилия на с.у., чем «Альфа», что свидетельствовало о преимуществе их аэродинамических схем.
На практике подтвердилась и новая концепция безопасности полетов для всего диапазона удлинений (5-7ед.), реально направленная на исключение асимметричных сложений п.к. купола и т.п. (см. п.2.1.). В настоящее время можно рассматривать все эти модели, тиражированные более чем 5-ю десятками парапланов, и в течение 10-15-ти лет летающие, в качестве достаточно отработанных прототипов для дальнейших работ.

5. Новая «АВИКС-Технология» («AVIX-Technology»).
Учитывая опыт фирмы «АВИЗ» (1989-97г.г.) и многолетней (1992-93г.г. и 1998г. – 2012г.) комплексной работы с парамоторной техникой, сформировалось оригинальное научно-техническое обобщение под названием «АВИКС-Технология» («AVIX-Technology»). Это плод 23-х летней творческой деятельности в области парапланеризма (при 35-ти летней практике проведения летных испытаний парашютной техники и парапланов), базовые результаты которой апробированы на современной технологической базе и представлены в виде новой технологии создания парапланов в широком диапазоне удельных нагрузок (3-10кг/кв.м). Новизна технологии обусловлена ее оригинальностью и отсутствием аналогов в мировой практике комплексной разработки парапланов. Преемственность новой технологии и один из вариантов ее применения представлены на схеме 1.
Сущность представленного варианта «AVIX-Technology» заключается в создании парапланов с использованием отработанных ранее концепций:
-проектирования парапланов;
-безопасности полетов;
-летных испытаний.
Методика проектирования парапланов содержит основные положения, представленные в п.3.1, адаптированные к условиям программного обеспечения компьютерного (автоматизированного) проектирования. Кроме того, включает расширение и классификацию конструктивных схем мягких крыльев при увеличении удельных нагрузок на крыло и в зависимости от задач их прикладного использования.
Обеспечение безопасности полетов на параплане предполагает:
5.1.Практическое исключение непреднамеренного асимметричного сложения по передней кромке купола в жестких метеоусловиях и сопутствующих им вращений, что достигается:
а).Визуализацией степени жесткости метеоусловий на передней кромке центроплана;
б).Автоматическим переходом от неустойчивого (критического) режима полета, в условиях жесткой турбулентности, к вертикальному снижению (парашютированию) с последующим выходом в нормальный полет управляющим воздействием пилота, после удаления от опасных метеоусловий;
в).Повышением удельной нагрузки на купол.
5.2.Реализацию на органах управления (клевантах) таких параметров усилий и хода (величины затягивания), которые не допускают попадание в критические режимы полета (продольный срыв, плоский штопор и др.) или сигнализируют о приближении к этим опасным режимам.
5.3.Обеспечение выполнения бокового маневрирования без потери скорости, адекватно управляющим воздействиям.
5.4.Эффективное использование параплана в составе системы спасения летательного аппарата (л.а.) с экипажем.
Визуализация (п.5.1а.) позволяет пилоту постоянно оценивать внешние условия полета и принять решение о продолжении (прекращении) полета, соответствующее его квалификации и полетному заданию. Таким образом, обеспечивается возможность предотвращения попадания в критическую ситуацию.
Если же попадание в жесткие условия неизбежно, то купол автоматически принимает форму «бабочки» и обеспечивает парашютирование (п.5.1б.), из которого пилот по своему усмотрению, при помощи клевант, выводит параплан в нормальный полет.
Повышение удельной нагрузки на купол (п.5.1в.) повышает сопротивляемость параплана к складыванию от воздействия внешнего турбулентного потока, что расширяет метеоминимум л.а.
В соответствии с п.5.2 и п.5.3 обеспечивается безопасное управление парапланом при маневрировании.
Методика летных испытаний заключается в проверке достижения всех параметров, обеспечивающих выше перечисленные условия безопасности полетов в реальных погодных условиях. То есть, наряду с определением летно-технических характеристик (ЛТХ) параплана (мотопараплана), проводятся испытания в соответствии с п.п.5.1-5.4.
В заключение, можно отметить, что практическая апробация «АВИКС-Технологии», проведенная с декабря 2010г. при создании параплана AVIX-35 (площадь - 35кв.м, удл. – 4,5ед., см. фото 1-3), предназначенного для диапазона взлетного веса 120-300кгс в моторном и безмоторном применении, полностью подтвердила приемлемость данной технологии для получения результата с предварительно заданными характеристиками. Проведенные параллельные летные сравнения с образцами аналогичного класса, имеющими удлинение около 5.1ед. и площадь 34 и 42 кв.м показали положительно-прогрессивные результаты по летным характеристикам и управляемости.
Показательным был и перелет Киев – Чернигов, где AVIX-35 применялся для одноместного и двухместного экипажей и обеспечил высокую групповую скорость (100км за 77мин. при попутном ветре), при этом 1-местный экипаж имел преимущество по скорости в сравнении 2-хместным, летящем на куполе площадью 42кв.м.
В части безопасности, на AVIX-35 оправдались надежды на моторные полеты при высокой степени турбулентности воздушной среды без тенденции к складыванию купола, а так же выполнение условий по п.п.5.2 и 5.3. Так, при затягивании всех 4-х клевант (всей з.к.) на полный ход (около 70см) и при полной тяге двигателя (140кгс), выполнялось устойчивое снижение л.а. под углом 60-70град. к горизонту, позволяющее совершить посадку в точку (без пробега). На фото 4. показано предельно возможное затягивание клевант мышечной силой рук (мощного) пилота, что обеспечивает минимальную скорость горизонтального полета без использования полной мощности двигателя.

6.Выводы
Представленная в настоящей статье краткая информация об «АВИКС-Технологии» может быть полезной, как для специалистов в области создания парапланов и сверхлегких летательных аппаратов, так и для пилотов, и всех интересующихся самостоятельным техническим творчеством, в качестве технологического инструмента для реализации своего потенциала.
Участие заинтересованных специалистов в дальнейшем применении и развитии предложенной технологии, позволит расширить общие представления о возможностях мягких крыльев и сверхлегкой авиации в целом, а так же оптимизировать область базовых параметров и научно-технического содержания непосредственно «AVIX-Technology».

7.Приложение.
Схема 1. – отражает предисторию возникновения новой «AVIX-Technology» и вариант ее применения.
Фото 1. – первый полет с ранцевым мотором на параплане «AVIX-35» (15.05.11г.)
Фото 2-3. – полеты 2-хместного паратрайка с лыжным шасси на параплане «AVIX-35» (начало 2012г.)
Фото 4. – полет на минимальной скорости при максимальном взлетном весе.

$IMAGE1$

Фото 1.

Фото 2.

Фото 3.

Фото 4.
[c]

Источник: http://Авторские материалы Зайцева О.Н.
Категория: 6. Ведущие фирмы производители, конструкторы и испытатели парапланерной техники | Добавил: Zaytsev (06.04.2013) | Автор: Зайцев Олег Николаевич E
Просмотров: 1475 | Теги: парамотор, парапланы, разработка парапланов., паратрайк, мягкие крылья | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]