Сила тяжести: относительный вес

Еще один фактор, влияющий на изменение угла атаки – это увеличение силы тяжести (для простоты обозначим силу тяжести символом "G"). Другими словами, через силу тяжести можно определить наш относительный вес. Под относительным весом я понимаю вес объекта в настоящий момент. Вес не меняется в статическом состоянии тела, например, если объект стоит на земле. Назовем это состояние G1. Представьте, что вы стоите на чаше весов, ваш вес при этом будет неизменным. Если вы подпрыгните, то увидите, что показания весов изменятся в пропорции относительно количеству энергии вашего прыжка. Если вы снизите свой вес до нуля, вы достигните нулевой гравитации (GO). Противоположное случиться, когда вы приземлитесь после прыжка на весы. Вы увидите, что ваш вес моментально увеличился сверх вашего статического веса G1. Произошло удвоение вашего относительного веса (G2).

Увеличение угла атаки приводит к увеличению силы тяжести, тогда как уменьшение угла таки снижает величину этой силы почти полностью. Этот эффект обусловлен принципом инерции. Проще говоря, двигающиеся тела продолжают движение в заданном направлении. Вот почему, если вы едете в автомобиле и пьете кофе, кофе выльется из чашки, если вы резко ударите по тормозам. Ваша машина остановится из-за трения, возникающего между колесами и дорогой. Кофе же имеет намерение продолжить движение независимо от вашего желания. Когда он пытается двигаться дальше, то натыкается на препятствия на своем пути – приборную доску, лобовое стекло, и т.д.

Применительно к полету с парашютом, подвешенный вес всегда пытается продолжить поступательное движение в направлении траектории полета. Отклонение от оси тангажа посредством увеличения угла атаки создает силу, направленную противоположно направлению полета крыла, в данном случае - вверх. Тело парашютиста стремится продолжить движение вперед, но крыло тянет его вверх, против силы инерции и силы тяжести. Взаимодействие этих сил приводит к увеличению «относительного веса». Такое возрастание подвешенного веса вызывает натяжение строп, делая парашют более стабильным/устойчивым. Чем больше натянуты стропы, тем стабильнее положение парашюта. Это также делает парашют более маневренным благодаря возросшей связи между куполом и подвешенным весом. Обратный эффект приводят к динамическому выпуску. При быстром отпускании строп управления или задних свободных концов, парашют оказывается впереди скайдайвера из-за потери сопротивления. Такое отклонение от оси тангажа приводит к резкому уменьшению угла атаки, и, следовательно, сила тяжести падает до нуля. Конфигурация полета становится очень нестабильной, что небезопасно для парашютиста. Хотелось бы отметить, во-первых, что вынужденное провисание строп и отрицательный угол атаки, вызванный резким отпусканием тормозов, могут привести к ситуации, когда передняя кромка парашюта может сложиться. Это искажает профиль крыла и полностью снижает подъемную силу, вызывая быстрое нарастание скорости снижения. Во-вторых, попытка изменить направление полета парашюта при уменьшенной нагрузке может привести к закручиванию крыла и запутыванию строп, что, в свою очередь ведет к потере управления парашютом. В-третьих, провисание строп замедляет реакцию парашюта на сигналы управления. Если пилоту для выживания необходимо изменить направление полета, он может просто не успеть сделать это.

Для безопасного управления парашютом необходимо хорошо понимать взаимодействие угла атаки и силы тяжести. Контроль положения относительно оси тангажа должен стать вашей привычкой. Применяйте свои знания об изменении силы тяжести, а также визуальное определение своего положения относительно оси тангажа так, чтобы угол атаки всегда был положительным. Правильное использование систем управления полетом купола и постоянное отслеживание угла атаки позволит вам контролировать свой полет на всех его стадиях.

Угол крена

Как было отмечено выше, изменение тангажа влияет на вертикальную скорость полета. Угол крена также оказывает влияние на выравнивание. Вектор подъемной силы проходит перпендикулярно вектору силы тяжести, когда угол крена летательного аппарата равен пулю или положение крыльев неизменно ровно. Когда происходит наклон крыльев, образуется угол между вектором подъемной силы и силой тяжести, что снижает его эффективность. Чем больше угол крена, тем меньше подъемная сила крыла может противостоять силе тяжести. (см. рисунок)

Как следствие такого уменьшения подъемной силы, самолет будет терять высоту на повороте. Самолет также наберет скорость при условии, что не будет изменения в его
положении/позиции. Если, например, увеличение угла крена сопровождается увеличением
угла тангажа, то можно избежать негативного эффекта при вираже. Другими словами, если
пилот, при нахождении в вираже, отклоняет ручку управления от себя, благодаря крену не
произойдет потери высоты. Больший угол атаки увеличивает сопротивление, что, в свою
очередь, сокращает воздушную скорость.

Есть определенный предел возможности свести на нет потенциальную потерю высоты маневрируя углом крена. Помните, что увеличенный угол тангажа вызовет увеличение силы тяжести. Это увеличение веса приведет к изменению полета крыла, скорее всего изменится критическая скорость, на которой может произойти срыв потока. Такая переменная величина угла крена и его влияние на срыв/сваливание называется «коэффициент нагрузки».Проще говоря, чем больше угол крена, тем меньший требуется угол атаки, чтобы ускорить срыв/сваливание. В целом это приводит к большей скорости срыва когда самолет идет на вираже. Чем больше угол крена, тем вероятнее срыв потока на крыле. Это означает, что существует опасность при полете с углом крена, близким к земле, особенно на небольших скоростях.

Воздушная скорость

Воздушная скорость – это сама жизнь. Без поступательного движения крыла через слой воздуха крыло просто упадет на землю. Чем быстрее мы летим, тем стабильнее поведение парашюта и тем точнее он выполняет наши команды. Чем быстрее мы летим, тем больше подъемная сила, создаваемая крылом. Крылья превращаются в ничто без поступательного движения.

Однако, быстрый полет имеет свои недостатки и может существенно укоротить срок жизни. Лететь быстро высоко, где нет никаких препятствий, это одна история. Лететь быстро близко к поверхности земли – это совсем другое. Здесь на каждом шагу вас могут подстерегать опасности. В процессе эволюции современные парашюты развивают скорость в 4 раза большую, чем их предшественники. Таким образом у нас значительно расширился круг предметов, в которые мы можем врезаться при приземлении. Современные парашюты требуют от пилота более глубоких знаний и умения обращаться с парашютом, чтобы летать и приземляться безопасно.

В зависимости от размера купола и способа полета, современные парашюты перемещаются по небу со скоростью от 5 до 130 км/ч. Хотя обычно самой высокой скоростью считается скорость около 80 км/ч. Конечно если сравнить эту скорость со скоростью самолета, то покажется, что парашютисты просто черепахи в воздухе. При этом нам удается все же сравниться по скорости с самым медленно летящим самолетом. Это уже неплохо, поскольку у нашего «самолета» ноги вместо колес. Я знаком почти со всеми конструкторами парашютов в мире, и очень горжусь тем уровнем прогресса, который нам удалось достигнуть. Мы - просто кучка хиппи или художников. Судите сами – мы собираем летающий механизм из куска ткани и системы строп исключительно с помощью швейной машинки. Полет со скоростью менее 160 км/ч имеет свои преимущества. Чем быстрее мы летим, тем больше сила сопротивления воздуха нашему движению. Фактически, сопротивление увеличивается с нарастанием скорости. Другими словами, чем больше скорость у самолета, тем большее значение имеет форма самолета. Неправильные с точки зрения аэродинамики формы достаточно хорошо функционируют на низких скоростях. Хорошей иллюстрацией этому могут служить самые первые самолеты. Эта правда позволяет нам располагать наше тело перпендикулярно относительному потоку без заметного нарушения процесса планирования. Самые продвинутые с аэродинамической точки зрения парашюты могут замечательно планировать далее не смотря на большие нагрузки на крыло. И вес это благодаря конструкции крыла, которое обладает меньшим сопротивлением. Как вы, наверное, предполагаете, такие парашюты могут летать очень быстро. Позже мы вернемся к обсуждению влияния нагрузок на крыло.

Скорость потока, увязанная с углом атаки, определяет, куда летит крыло. При положительном угле атаки чем больше скорость полета крыла, тем больше создаваемая крылом подъемная сила. Созданная нами форма крыла является одним из компонентов целостной системы, обеспечивающей полет.

Полет – это целое, состоящее из нескольких переменных величин. Ни один из элементов этой системы (крен, тангаж, рыскание) нельзя рассматривать по отдельности. Без глубокого понимания взаимосвязанного действия всех этих частей не получиться представить весь полет в целом.