Развитие планирующих систем или как появился параплан (стр. 12 из 41)

Высокого Вам неба и надежных потоков!

ГЛАВА 5. ОСНОВЫ АЭРОЛОГИИ.

Для успешных и безопасных полетов, нам нужно научиться представлять, анализировать и использовать процессы, происходящие в приземных слоях воздуха. Атмосфера невидима, и основную информацию о ее приземном поведении мы получаем через движение воздуха - ветер. Основная причина возникновения ветра - разница давления в атмосфере. Воздух огромной рекой течет туда, где давление меньше. Отчего и почему появляется разница давления, вы узнаете из курса метеорологии. Пока же гораздо важнее разобраться в процессах, происходящих при обтекании потоком воздуха всевозможных препятствий.

Обтекание препятствий.

При встрече с препятствием, поток воздуха действует аналогично потоку воды в реке. Представьте камень в реке (холм на равнине). Вода (воздух) обтекает камень с разных сторон. Не сложно заметить, что по бокам поток разгоняется, а перед камнем вода немного приподнимается. Аналогично и с холмом.

Встречаясь с ним, воздух течет вокруг и через верх холма. Движение воздуха вверх, параллельно склону, создает динамический восходящий поток. Его-то и используют для парения птицы и парапланеристы. Сила потока сильно зависит от крутизны, ширины и других параметров склона. Узкий острый холм практически не создает восходящего потока, а широкий вогнутый хребет работает как плотина и, перебрасывая через себя массу воздуха, создает отличный восходящий поток.

Мы выяснили, что самое приятное место для парапланериста - наветренный склон холма или хребта. Хорошее обычно граничит с плохим, и на противоположной, подветренной части холма, живет страшный подветренный ротор, способный сложить даже самый надежный параплан. Не летайте туда. Присмотритесь к завихрениям, происходящим в воде за камнем. Из-за своей инерции вода не может безотрывно обтекать камень, а отрываясь, бурлит, кипит, скручивается в вихри. Примерно тоже самое происходит за склоном. Вихревое, хаотическое движение воздуха называется турбулентностью, а устойчивые вихри за препятствиями величают роторами.

При наличии ветра, любое препятствие становится источником турбулентности. Чем острее, грубее кромки и края препятствия, тем сильнее турбулентность. Увеличение силы ветра в два раза увеличивает турбулентность квадратично - в четыре раза. Представьте разницу между спокойной и медленной речкой и буйным горным потоком, и вы поймете , почему опасны полеты в сильный ветер.

Места усиления ветра.

При полетах очень полезно знать места, где ветер способен усиливаться. Прежде всего это вершины склонов и края холмов. Там поток воздуха разгоняется до максимальной скорости. Если в хребте есть сквозной проход (овраг), то воздух устремляется по нему, существенно ускоряясь, В узких ущельях срабатывает эффект Вентури, и низовой ветер может быть значительно сильнее верхового.

Правдивая история: На Кубке профессионалов-98 мы летали славный 60-км маршрут Домбай- Нижняя Теберда - Домбай. Был штиль. Потрясающие потоки позволяли набирать до 4800 метров над уровнем моря, и сквозь 80-километровую полоску Грузии просматривалось Черное море.

Я довольно удачно прошел маршрут, но подлетал к финишу с огромным избытком высоты, проигрывая по времени Олегу Кушлевичу и Рамилю Якупову (они летели на километр ниже). Показалась горловина ущелья, мы опустились ниже вершин и уперлись в сильный встречный ветер. Чем ниже опускались парапланы, тем сильнее дул ветер. С огромным трудом удалось пробиться к Домбаю и финишировать со 100-метровым остатком высоты. Соперники не долетели, а обидней всего было Диме Гусеву, который обогнал всех на 20 минут и не долетел каких то 100 метров. Вот тебе и эффект Вентури...

Градиент.

Это явление поджидает пилотов на посадке. Из-за торможения воздуха о землю, возникает разница в силе ветра у земли и на высоте. При фиксированном управлении параплан стремится поддерживать постоянную скорость относительно воздуха, а градиент эту скорость уменьшает (посадка против ветра!) Поэтому при попадании в градиент параплан разгоняется, а так как разгон происходит за счет потенциальной энергии высоты, то увеличивается и скорость снижения.

Особенно ярко эффект градиента проявляется в сильный ветер. На высоте 10 метров параплан едва движется, а потом вдруг начинает разгоняться и интенсивно терять высоту. Новичков подобное поведение шокирует, и они совершают классическую ошибку - затягивают стропы управления. Понятно, что они пытаются сохранить постоянными скорость относительно земли и снижение. На какое-то время это удается, а потом скорость и снижение вновь возрастают. Пилот опять тянет стропы управления. В итоге, перед посадкой, производить торможение и выравнивание уже нечем - ход клевант выбран до предела. Посадка получается жесткой и не эстетичной...

Градиент нужно проходить на максимально безопасной скорости полета (см. аэродинамику). Увеличение скорости снижения компенсируется более ранним и энергичным выравниванием. Земля приближается быстро - стропы тянутся резко, и наоборот.

Об относительности движения...

Эта глава с натяжкой подходит под тему аэрологии, но зато содержит ответ на любимый вопрос новичка - ветер и полеты.

Правдивая история (страшная сказка): Вечер. Костер. Темно и страшно. Народ треплет всевозможные байки про белых спелеологов и черный дельтаплан... Новички жадно, открыв рты слушают инструкторов: «...и вот развернулся он смело по ветру. Злой тот ветер был. Турбулой Роторовичем звался. Ударил он в хвост дельтапланушки, перевернул его и завертел. Но не долго падал наш пилот-оптимистушко. Раскрыл он парашютик спасительный и приземлился в поле-полюшко на траву-муравушку...»

Новички боятся, пилоты смеются. Какой хвост, какой ветер? Вы что утоните в реке, если поплывете по течению? Запомните раз и навсегда: Для аэродинамики параплана нет никакой разницы летите вы по ветру или против него. Меняется лишь скорость движения относительно земли, а все остальные параметры полета неизменны.

Скорость движения относительно земли получается как векторная сумма скорости ветра и скорости параплана относительно воздуха. Боковой ветер вызывает снос параплана и пилоту приходится его компенсировать. Встречный ветер обеспечивает минимальную скорость относительно земли и используется для взлета и посадки. Попутный ветер наоборот увеличивает скорость относительно земли. Именно по этому полеты по ветру на малой высоте опасны.

Если вы не разобрались в относительности движения, обязательно попросите разъяснить этот вопрос инструктора или друзей. Поплавайте в речке с течением - эксперимент путь к пониманию, а понимание относительности движения поможет избежать опасных скоростей у земли.

Анализ условий на площадке.

Перед полетами внимательно осмотрите место полетов и его окрестности. Уточните направление ветра и постарайтесь представить себе картину обтекания местности. Особое внимание следует обратить на места, где возможно появление турбулентности и прочих неприятностей.

Завершая анализ, выделите опасные места и проведите мысленные границы зоны полетов. Не стоит думать, что эти границы строго фиксированы. Любое изменение ветра может существенно поменять условия обтекания местности. Советую проводить комплексный анализ на все возможные направления ветра, а во время полетов - внимательно следить за направлением и силой ветра. Ваша безопасность в ваших руках.

ГЛАВА 6. МЕТЕОРОЛОГИЯ.

Данная лекция представляет собой краткий экскурс в науку об атмосфере и происходящих в ней процессах - метеорологию. Даже более того, в основном это будет экскурс в часть метеорологии, называемую микрометеорологией, позволяющей говорить о погоде в очень мелких масштабах (до 80 км) и сроках (не более суток). Также мы затронем часть макрометеорологии, изучающей более глобальные явления, такие как воздушные фронты и барические системы.

«Для чего парапланеристу нужно все это знать?», - спросите вы. Конечно же, можно спокойно летать, и не зная того, о чем пойдет речь в дальнейшем, но если вы хотите уметь предсказывать изменения в погоде, находить восходящие потоки ориентируясь не только на свою интуицию, но и на науку, что, кстати говоря, довольно сильно повышает ваши шансы на успех, и если вы хотите знать о тех опасностях, которые таятся подчас в воздухе, то ответ на этот вопрос, пожалуй, очевиден.

Начнем же мы, пожалуй, с повторения школьного курса физики

Свойства воздуха

В атмосфере земли в воздухе давление зависит от высоты, от этого зависят его плотность и состав. Плотность воздуха оказывает некоторое влияние на наши полеты. Ее определяют три фактора: температура, давление и влажность. Теперь давайте вспоминать: пусть у нас есть какое-то определенное количество воздуха m, находящегося под давлением p и с температурой t. При этом воздух займет объем V. Если теперь мы сожмем этот воздух до объема V0, то его температура повысится до t0. Если же мы заставим этот воздух занять объем больший, чем V - V1, то температура воздуха упадет до t1.

Итак, при увеличении объема (т.е. при уменьшении давления) постоянное количество воздуха охлаждается и стремится занять больший объем, при уменьшении объема (т.е. при увеличении давления) - нагревается и стремится занять меньший объем. При постоянном давлении, при нагревании постоянное количество воздуха стремится занять больший объем (расширяется), при охлаждении - стремится занять меньший объем (сжимается).