Приветствую Вас, Гость Пятница, 07.08.2020, 01:26 Главная Регистрация RSS
Главная » Статьи » Теория парашюта » 4. Аэродинамика ПС. Раскрытие и наполнение купола парашюта. Нестационарные и стационарные процессы

Анализ особенностей двухоболочковых людских планирующих парашютных систем
Каждый купол можно описать при помощи следующих характеристик: конструкция крыла и его форма в плане, наклон хорды профиля его центрального сечения и загрузка . Первое и второе определяются конструкцией, последнее – самим пилотом. Каждая из этих характеристик определяет, как будет летать конкретный парашют.
Если понимать, что означают эти характеристики, можно даже не совершая прыжки на этом куполе, с большой вероятностью предположить, как он будет летать[1].
Форма крыла определяется удлинением (aspect ratio) геометрией в плане и профилем.Удлинение – это отношение размаха (ширина между боковыми кромками) к хорде (расстояние между передней и задней кромками) или отношение квадрата размаха к площади крыла. Профиль – это контур сечения крыла перпендикулярно его размаху. Наклон – это установочный угол хорды профиля центрального сечения крыла (т.е. угол между строительной горизонталью и хордой профиля центрального сечения крыла). А загрузка – это отношение веса пилота в фунтах к площади крыла в футах квадратных.
Удлинение. В теории, купола с большим удлинением имеют аэродинамическое качество выше потому, что чем больше удлинение, тем меньше значение индуктивного сопротивления по отношению к подъемной силе.
Другими словами, 200-футовый девятисекционный купол имеет большую подъемную силу за счет меньшего профильного сопротивления и, как следствие, за счет большей скорости полета, чем 200-футовый семисекционник одинакового размаха при одинаковых профилях.
На практике, удлинение равное 3 практически является предельным.
При большем удлинении конструктор сталкивается с несколькими проблемами. В отличие от самолетного крыла парашют не имеет жесткого каркаса и поддерживает форму за счет внутреннего давления воздуха. Парашют летит хорошо только в том случае, когда наполнена каждая секция. Чем больше удлинение, тем сложнее поддерживать давление в крайних секциях. Кроме того, для поддержания правильной формы потребуется больше строп и нервюр. А это означает увеличение сопротивления.
У куполов с большим удлинением короче ход строп управления, чем у куполов с меньшим удлинением, и поэтому они более остро реагируют на вводы. Это обусловлено большой длиной плеч момента рыскания, возникающего при отклонении СУ.
Два купола одной модели но разной площади, как правило, пропорциональны своими геометрическими размерами. Следовательно, у меньшего купола будет меньший общий перепад строп, а значит, короче рабочий диапазон строп управления. Перепадом называют разницу по высоте разных рядов строп. С небольшой погрешностью за данную ве-личину можно принимать разницу длин строп двух рядов.
На современных куполах типа крыло для уменьшения сопротивления воздуха и укладочного объема стропы объединяют каскадно – в так называемые вилки. Исключение составляют купольные парашюты, где первый ряд строп делается отдельно от второго, чтобы спортсмены-купольщики, перемещаясь по стропам, не могли случайно застрять в вилках) Это означает, в частности, что для вхождения в режим полного срыва (режим «сваливания») большого парашюта, необходимо втянуть стропы управления на всю длину рук, а маленького купола той же модели — всего лишь до уровня груди[2]. То есть при управлении меньшим куполом движения рук должны быть короче.
Есть еще одна сложность: так как меньший купол летит быстрее, на равный (пропорциональный относительно уменьшения площади) управ-ляющий ввод он будет реагировать активнее. То есть управляющие движения должны быть достаточно короткими и плавными[2].
Эллиптические купола самые строгие и требовательные к квалификации пилота[2]. 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. Это объясняется тем, что эллиптический купол (по форме напоминающий лопасть винта) обладает минимальным индуктивным сопротивлением и легко входит в режим самовращения (авторотации). Этот режим для системы эллиптический купол-парашютист является точкой устойчивого равновесия и, поэтому, вывод из него требует вмешательства парашютиста.
Эллипсы, по сравнению с другими типами куполов, теряют больше всего высоты в развороте (это опять объясняется режимом авторотации) – при выполнении спирали, так называемом «скручивании», вертикальная скорость может превышать 30 м/с.
Чтобы начать поворот на куполе с большим удлинением требуется больше времени, но как только поворот начался, он происходит быстрее, чем на менее удлиненном куполе того же размера[1].
Кроме того, у купола с большим удлинением будет больше конструктивных элементов (секций, нервюр и строп), а значит, больше будет и укладочный объем.
Сложности с поддержанием давления в секциях, увеличение сопротивления и необходимость особого контроля за раскрытием, все это привело к тому, что существующие сегодня на рынке купола с наибольшим удлинением так и не перешли границу 3. Удлинение большинства девятисекционных парашютов близко к 3; у большинства семисекционных находится в пределах от 1 до 2,2.
Какие же купола лучше, семи- или девятисекционные?
Все имеет свою цену. Девятисекционник летает быстрее, чем семисекционник потому, что обладает меньшим профильным сопротивлением – но у него на 20 процентов больше строп, ребер и сопел, которые увеличивают паразитное сопротивление. В девяностых годах считалось, что девятисекционники лучше планируют (т.е. у них выше аэродинамическое качество – отношение горизонтальной к вертикальной скорости). Однако несомненные преимущества в скорости и планировании, продемонстрированные девятисекционными куполами за последнее десятилетие, можно с большой долей вероятности отнести за счет новых форм профиля, угла наклона купола и более эффективной конструкции. Время покажет – создается впечатление, что новые разработки позволят семисекционным куполам приблизиться по ряду характеристик к девятисекционным. Однако мы можем ожидать, что купола с большим удлинением все же будут иметь более высокие показатели планирования.
Семисекционники более предсказуемы в плане наполнения и в режиме полного срыва, поэтому практически все запасные парашюты имеют семь секций. Это же касается куполов для прыжков на точность, купольной акробатики и BASE – разновидностях спорта, где стабильность открытия и поведение на низких скоростях важнее, чем скорость и планирование.
Профиль
Форму нервюр определяет профиль крыла. В общих словах, чтобы создавать большую подъемную силу, медленно летящее крыло должно иметь толстый профиль. Обратной стороной является то, что толстый профиль создает большее сопротивление, чем тонкий. Толщина профилей парашютов для прыжков на точность и купольную акробатику составляет от 15 до 18% от хорды, в то время как у высокоскоростных куполов этот показатель может быть всего 10%. Хотя более тонкий профиль летит быстрее, у него меньше потенциал подъемной силы на низких скоростях, у него резче вход в режим сваливания и острее развороты у парашюта[1].
Не менее важна кривизна и положение координаты максимальной кривизны средней линии профиля крыла.
Если точка пересечения линии действия вектора аэродинамической силы крыла смещена вперед (к носику профиля центрального сечения крыла), купол будет иметь большую скорость снижения и стабильное наполнение. Смещение этой точки назад улучшает планирование, но ухудшает наполняемость. Сочетание такого смещения с большим удлинением будет приводить к тому, что консоли крыла и передняя кромка будут подминаться или даже складываться на поворотах.
Эллиптические купола призваны решить эту проблему: закругление передней кромки и уменьшение длины внешних секций увеличивает наполняемость крайних секций. Как дополнительное преимущество, эллиптические купола более отзывчивы (так как на ход СУ реагирует большая часть кромки), что делает их очень чувствительными к управляющим воздействиям.
Заключение
В общих чертах, форма профиля определяет следующую разницу между семи- и девятисекционными куполами одинаковой площади.
1) Семисекционный купол более предсказуем в открытии, его укладочный объем немного меньше, чем у девятисекционника аналогичной площади, он меньше подвержен отказам в виде перехлестов. В случае частичного отказа семисекционник будет вести себя более спокойно (будет медленнее терять высоту и вести себя менее агрессивно). Семисекционник более стабилен на малых скоростях, дает больше предупреждений перед входом в режим сваливания и более предсказуем при выходе из него.
2) У девятисекционника будет более пологий угол планирования, что дает ему чуть большую дальность. У него длиннее «подушка», что упрощает ее выполнение, но из приземления придется дольше "выбегать". У девятисекционника может быть больше горизонтальная скорость – хорошее преимущество при полетах в условиях против ветра.

Источник: http://http//:skysport.ru/pilotirovanie-sovremennyx-parashyutov-brajan-burk-bryan-burke/,http//:skydiving.lugansk.ua/forums/ind
Категория: 4. Аэродинамика ПС. Раскрытие и наполнение купола парашюта. Нестационарные и стационарные процессы | Добавил: schyscha (21.01.2013) | Автор: Ситайло Максим Васильевич E
Просмотров: 1169 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]