Введение  в проектирование параплана

 Существует несколько алгоритмов проектирования парапланерных систем. 

Все они отличаются друг от друга не очень существенно, в основном, только порядком размещения функциональных модулей в начале процесса проектирования.

Например, вначале конструктор должен определиться с классом проектируемой системы (учебно-тренировочный, спортивный, рекордный, или в соответствии с классификацией по общеевропейской системе сертификации). А это уже определяет задаваемое конструктором  значение удлинения крыла, значение аэродинамического качества системы на балансировочном угле атаки крыла на базе анализа существующих лучших образцов-аналогов аппаратов данного класса.

Здесь нужно помнить, что чем ниже класс параплана, тем выше его надежность и тем ниже его летно-тактические характеристики (ЛТХ). Т.е. за безопасность аппарата приходится расплачиваться уровнем его ЛТХ.

Почему это так?

Известно, что чем выше класс параплана, тем выше его ЛТХ и величина аэродинамического качества, которое, в свою очередь, пропорционально удлинению крыла. Аппараты с большим удлинением чаще подвержены складываниям крыльев при полетах в атмосферной турбулентности, что и снижает их надежность (величину вероятности безотказной работы).

Будем рассматривать вначале систему пилот-параплан как движущуюся в воздушной среде материальную точку, имеющую вес, сопротивление и подъемную силу. 

Рассмотрим установившийся планирующий спуск системы пилот-параплан, как материальной точки, по наклонной прямой под углом к плоскости горизонта, в условиях полностью спокойной атмосферы. Пилот при этом не оказывает никакого воздействия на органы управления, т.е. происходит свободный прямолинейный полет по снижающейся траектории. 

Основное уравнение движения материальной точки, записанное в векторной форме, примет вид:

,

где–вектор полной аэродинамической силы, действующей на материальную точку (систему пилот-параплан); – вес материальной точки (системы пилот-параплан).

Силу можно разложить на две составляющие: подъемную силу, перпендикулярную вектору скорости материальной точки, и силу лобового сопротивления, параллельную и направленную противоположно вектору скорости. 

Тогда, а . Отсюда аэродинамическое качество системы:

. .

Теперь нужно перейти от материальной точки к распределенной в пространстве системе пилот-параплан. 

При проектировании системы пилот-параплан, конструктор задается аэродинамическим качеством системы а, следовательно, и углом планирования, а также весом системы пилот-параплан (полной полетной массой системы). 

Значит, конструктор уже может рассчитать основные показатели, которые будут служить для него ориентирами в процессе проектирования:

, а . .

Теперь конструктору необходимо спроектировать систему так, чтобы крыло параплана давало подъемную силу не меньше величины, а сила сопротивления всей системы, равная сумме сил сопротивления крыла, стропной системы, пилота – не больше величины. 

Только в этом случае конструктор  может ожидать, что величина аэродинамического качества проектируемой системы будет не ниже заложенной им в конструкцию при проектировании.

Далее конструктор концентрирует усилия на проектировании крыла, стропной системы, конструкции в целом и установке системы пилот-параплан в полетное, балансировочное положение [1].

Литература

1. Иванов П.И. Проектирование, изготовление и испытания парапланов (монография, ISBN 966-95903-0-2),– вып.4, Феодосия, 2007.– 280 с.