|
Начиная с самых первых прыжков, скайдаверов учат, что низкий разворот - одна из основных причин несчастных случаев в нашем спорте. При развороте вертикальная скорость увеличивается, а при выходе из него она переходит в горизонтальную. Нужно быть очень осторожным в управлении энергией разворота, во избежание столкновения с землей. Неважно, был ли разворот следствием импровизации или заранее запланированного маневра, если контакт с поверхностью происходит до того, как купол вернулся в нормальный режим, он может привести к серьезной травме или смерти.
Несчастные случаи являются следствием низких разворотов двух видов. В первом случае, незапланированный маневр является попыткой уйти от препятствия или иной угрозы, зачастую менее серьезной (например, приземление по ветру). Во втором, разворот выполняется целенаправленно. Разгон по горизонтали перед приземлением, конечно, "в кайф" для многих скайдайверов, однако они должны быть очень хорошо знакомы с процедурой выполнения таких разворотов, а также с теми последствиями, к которым может привести ошибка в расчете. И даже консервативные в плане низких разворотов скайдаверы должны представлять себе порядок их выполнения для того, чтобы избежать последствия панических действий.
Конструкция любого парашюта-крыла следует простым принципам. Стропы группы А короче строп группы Д, в результате чего нос купола опущен. Купол скользит вниз подобно санкам с горы, склон которой определяется регулировкой длины строп. Поступательное движение вперед способствует обтеканию купола потоком воздуха. Профиль крыла задан таким образом, что над куполом давление воздуха ниже, чем под ним. Разница давления создает подъемную силу. Именно эта подъемная сила замедляет скорость снижения парашюта-крыла. Подъемная сила может быть создана и за счет отклонения потока воздуха вниз - мы обсудим этот эффект, когда будем говорить об угле атаки. Подъемная сила обоих видов зависит от квадрата поступательной скорости - при удваивании скорости подъемная сила увеличивается в четыре раза. При скорости, равной нулю, подъемная сила равна нулю! Способность крыла вырабатывать подъемную силу ухудшается, когда происходит нарушение потока над ним - как, например, при деформации профиля крыла или при внезапном изменении плавности потока.
Прежде, чем продолжить, введем основные термины для обсуждения характеристик парашюта-крыла. В инструкциях фирм-производителей куполов часто употребляется понятия "угол атаки" и "относительный поток". Эти термины заимствованы из авиационной теории и вполне пригодны для разговора о самолетах. У куполов, однако, отсутствует источник тяги (двигатель) и хвостовое оперение. Многие купола имеют больше отличий, нежели сходных черт, в сравнении с традиционными летательными аппаратами, поэтому мы заново определим эти понятия в применении к куполам.
Многие скайдаверы считают, что угол атаки равен углу, под которым купол расположен к горизонту. Это неверно! Угол атаки - это угол между плоскостью хорды крыла и направлением относительного потока. Угол атаки изменяется путем поворота крыла по отношению к относительному потоку. У самолета это происходит с помощью хвостового оперения. Поскольку на куполе таковое отсутствует, единственным способом поменять угол его атаки является работа стропами управления. При одновременном подтягивании обеих строп управления подвешенный под куполом "пилот"-скайдайвер смещается, как на качелях, вперед по отношению к куполу, поскольку больший в лобовой проекции купол создает большее сопротивление и замедляется при торможении быстрее, чем сравнительно меньший в проекции скайдайвер. В результате угол атаки на какое-то время слегка увеличивается, что порождает большую подъемную силу. При достаточной горизонтальной скорости время, в течение которого вырабатывается эта дополнителная подъемная сила, может быть достаточно длительным.
Заметьте, что в вышеописанном случае увеличение угла атаки достигается прежде всего за счет фактического изменения относительного потока, с которым взаимодействует купол, по мере смещения парашютиста вперед - полная аналогия с тем, что происходит при отдаче от себя ручки управления дельтапланом. Дополнительное действие оказывает и изменение профиля крыла, происходящее в результате работы клевантами, но решающую роль имеет именно первый фактор: если нет смещения веса скайдайвера вперед, угол атаки меняется лишь незначительно, и дополнительная подъемная сила при этом не создается - как это происходит, например, при точностном заходе на заторможенном куполе. При хорошо выполненной "подушке" медленный ввод клевант приводит к постепенному замедлению купола, при этом парашютист постоянно остается смещенным слегка вперед по отношению к нейтральному положению под куполом, что позволяет увеличивать угол атаки. Как только выбрана вся энергия, заданная горизонтальной скоростью, пилот, как маятник, движется назад в нейтральное положение. Поскольку весь запас поступательной скорости выбран, подъемная сила не может быть создана, и начинается быстрый набор вертикальной скорости до того момента, пока купол не разгонится по горизонтали или не произойдет встречи с землей.
Теперь рассмотрим угол кабрирования купола, который часто путают с углом атаки. Это тот угол кабрирования, который задан взаимной регулировкой длины строп. Пилот купола может также менять его в полете, подтягивая передние или задние свободные концы подвесной системы. Подтягивание передних свободных концов изменяет этот угол кабрирования, но не угол атаки. При большем отрицательном угле кабрирования купол наберет большую вертикальную скорость, но направление относительного потока при этом практически не меняется, за исключением моментов начала этого маневра и выхода из него. Для большинства куполов регулировка строп задает такой угол кабрирования, при котором при снижении на один метр купол перемещается вперед на 3 метра - говорят, что аэродинамическое качество купола равно 3:1. Меньший отрицательный угол кабрирования улучшит аэродинамическое качество и позволит покрыть большее расстояние по горизонтали, однако платой за это является более низкое давление внутри купола, что делает профиль такого крыла менее устойчивым при турбулентности. В свою очередь, больший отрицательный угол увеличивает скорость снижения и "наддув" купола, но снижает способность к планированию, а иногда ведет и к потере "подушки".
<:>
Выше уже было упомянуто, что наличие подвешенного под крылом груза-маятника является важной чертой парашюта-крыла, отсутствующей у иных летательных аппаратов. Практически весь груз, который несет купол, подвешен на значительном расстоянии от крыла. Именно эта особенность приводит к своеобразномым полетным характеристикам купола в развороте. При вводе купола в разворот, тело пилота продолжает двигаться по прямой до того момента, когда стропы поворачивают его на новый курс. Если поворот продолжается, центробежная сила удерживает тело скайдайвера на дугообразной траектории. После прекращения поворота, "подвес" возвращается назад под купол. Именно в момент возвращения веса парашютиста под купол развивается максимальная скорость. Это происходит в результате роста удельной нагрузки на крыло, а также дополнительного набора вертикальной скорости.
Для описания веса, поддерживаемого в воздухе крылом, часто используют термин "нагрузка на крыло". В США нагрузка на купол рассчитывается путем деления общего веса парашютиста в момент отделения (который равен его собственному весу плюс вес всего снаряжения) в фунтах (1 фунт = 0.453 кг) на площадь купола в квадратных футах (1 фут = 0.309 м). Пилоты куполов часто полагают, что удельная нагрузка на крыло остается постоянной во время полета, - и это действительно так, при условии полета по прямой с постоянной скоростью. Однако при развороте нагрузка на крыло может резко вырасти. Представьте себе, что Вы раскручиваете грузик на нитке - чем выше скорость вращения, тем тяжелее кажется грузик. Во время полета под куполом в качестве грузика выступаете Вы сами, с тем же результатом воздействуя на поддерживающий Вас купол. Чем выше скорость выхода из разворота, тем больше нагрузка на купол. Назовем такую нагрузку динамической, в отличие от простой статической нагрузки.
До определенного момента увеличение нагрузки ведет к улучшению полетных характеристик. Если вернуться к аналогии с санями, съезжающими с горы, чем больше груз, тем быстрее едут сани - до того момента, когда они начнут зарываться в снег или вообще развалятся. Ненагруженный купол становится неотзывчивым в управлении, а большая нагрузка увеличивает скорость. Поскольку подъемная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости, крыло на скорости 50 км/ч производит в четыре раза больше подъемной силы, чем на скорости 25 км/ч. Именно поэтому для поддержания в воздухе реактивного самолета достаточно крыльев, площадь которых выглядит непропорционально маленькой по сравнению с крыльями Цессны. По этой же причине подготовленный пилот может использовать сравнительно небольшие купола с удельной нагрузкой 1.4 и выше - а некоторые экспериментируют с нагрузкой более 2.0. Улучшенные полетные характеристики при этом проявляются не только в возросшей горизонтальной скорости, но и в угловой скорости разворота, при выполнении "подушки" и в целом повышенной отзывчивости.
Наше обсуждение пока было ограничено общими аспектами купольной аэродинамики, безотносительно к тому, как они влияют на повседневную практику спорта. Используя определенную выше терминологию, рассмотрим их применение в жизни. Для начала подчеркнем, что купола и приемы управления очень отличаются друг от друга, и для реализации описываемых принципов на практике необходимо четко знать, какие параметры определяют Вашу конкретную ситуацию.
Например, ранее было отмечено, что угол кабрирования купола может быть изменен с помощью передних свободных концов. Как в примере с санями, подтягивание обоих передних свободных концов при заходе по прямой можно сравнить со спуском с более крутой горы. Вертикальная скорость увеличивается. Более высокая скорость должна создать большую подъемную силу. Однако, есть опасность перетянуть передние свободные концы - это приведет к деформации профиля крыла и снижению его эффективности. В этом случае Вы получаете эффект "испорченного профиля" - Ваши действия привели к тому, что нормально работающее крыло перестает работать. Испорченный профиль крыла, например, является причиной поведения купола, которое ощущается пилотом как проседание, или спуск по крутой лестнице. В некоторых ситуациях (и только для некоторых куполов!) этот прием может оказаться полезным, например, для первоначального снижения на площадку небольших размеров, вроде просеки или стадиона. При подходе к земле, однако, передние свободные концы необходимо отпускать заранее, поскольку при их перетягивании вертикальная скорость велика, а подъемная сила - не очень.
Другая распространенная ошибка в работе с передними свободными концами - чрезмерно агрессивный ввод и вывод. Воздух, который ведет себя как жидкость, как правило, обтекает помещенные в него предметы, следуя их контуру ("ламинарное обтекание"). Резкое изменение профиля может привести к потере ламинарности. Для крыла это означает скачкообразное сокращение вырабатываемой им подъемной силы! Резкий ввод передних свободных концов, за которым следует столь же резкое торможение стропами управления - неэффективный способ создания "подушки" при приземлении, поскольку оба этих действия нарушают способность крыла к созданию подъемной силы. Правильным способом выполнения этого маневра является плавное подтягивание обоих передних свободных концов (при этом не отпускайте клеванты!), при котором траектория спуска постепенно становится все круче - до момента достижения максимальной скорости без существенного искажения крыла. Затем следует постепенная отдача передних свободных концов, купол замедляется, а пилот по инерции перемещается вперед - выполнение "подушки" начато даже без ввода клевант. Для завершения маневра пилот поддерживает высокий угол атаки работой клевантами.
Заход на посадку с разворота с вводом передних свободных концов является следующим по сложности маневром. Как и при заходе с прямой, важен плавный ввод и вывод. Начало может быть достаточно резким, но во второй половине необходимо постепенное снижение усилия на переднем свободном конце. При таком выполнении резкое первоначальное снижение разгоняет купол, за чем следует рост подъемной силы по мере снижения крутизны траектории спуска. Переход от работы передними свободными концами к работе клевантами должен быть практически незаметным. Резкое отпускание переднего свободного конца, за которым следует столь же резкий ввод клевант - признак плохо скоординированного захода на посадку.
Разгон с помощью передних свободных концов обладает рядом важных преимуществ по сравнению с разворотом клевантами. Разгон с помощью передних свободных концов разгоняет купол, а разворот клевантами, наоборот, затормаживает его. Эта разница особенно очевидна в конце разворота. После разворота на передних купол замедляется до своей нормальной скорости и стремится вернуться к нейтральному положению над пилотом. После разворота клевантами, куполу нужно восстановить скорость до нормальной, поэтому возвращение пилота в нейтральное положение происходит со значительной задержкой. Разворот клевантами может создать больший маятниковый эффект, поскольку в нем купол замедляется гораздо быстрее, чем пилот под ним. Напротив, при развороте с помощью передних свободных концов купол разгоняется лишь слегка быстрее пилота. При развороте клевантами требуется время, чтобы пилот смог "качнуться" назад в нейтральное положение, а купол - вновь разогнаться до скорости, обеспечивающей управляемость и максимальную подъемную силу. Выполнение разворота на переднем свободном конце можно прекратить в любой момент без ущерба для управляемости.
Разворот клевантами может быть также опасен для нагруженных куполов (удельная нагрузка 1.4 и выше, в зависимости от типа). При резком развороте, пилота может качнуть так сильно, что при его возвращении под купол перегрузка может оказаться слишком высокой для купола. Крыло при этом оказывается в ситуации срыва потока и становится полностью неуправляемым. Торможение клевантами при этом может и не помочь, более того, оно может привести к еще большей потере подъемной силы. Все, чем поможет выполнение "подушки" в ситуации, когда Вы находитесь параллельно поверхности- передвинет точку Вашего столкновения с землей.
Наконец, при прыжках с большинством типов куполов разворот клевантами пилота выносит дальше из-под купола, по сравнению с разворотом с помощью передних свободных концов. Купол во фронтальной проекции вогнут по отношению к пилоту и земле, и крутой угол разворота в такой ситуации означает гораздо более быструю потерю высоты. Это происходит из-за того, что вертикальная составляющая подъемной силы у таких крыльев в повороте быстро сокращается.
Все вышесказанное, однако, не надо воспринимать как однозначную рекомендацию в пользу разворотов с помощью передних свободных концов. Существует феномен, который может привести к полному складыванию купола при выполнении скоростного разворота - и особенно разворота с помощью передних свободных концов на куполах некоторых типов. Это происходит тогда, когда относительный поток, взаимодействующий с крылом, резко меняет свои характеристики - угол атаки, угол кабрирования или что-то еще - например, в результате попадания в спутную струю другого купола. Относительный поток в таком случае дует не на ведущую кромку крыла, а на его плоскость. В случае мягкого купола, это может вытеснить воздух из сопел и привести к складыванию купола. Наиболее подвержены этому риску небольшие нагруженные купола, отрегулированные на небольшой угол кабрирования, у которых точка проекции подъемной силы сдвинута назад.
Точка проекции подъемной силы - эта точка на верхней плоскости крыла, через которую проходит воображаемый вектор подъемной силы. Купол, у которого эта точка сдвинута вперед, очень устойчив к турбулентности, но планировать он будет не так хорошо, как купол с заднерасположенной точкой проекции подъемной силы. <:> Купола со сдвинутой назад точкой проекции подъемной силы развивают хорошую скорость и имеют хорошее аэродинамическое качество, но более склонны к складыванию.
Надеюсь, что мои комментарии выше помогут читателю разобраться с тем, что происходит во время разворота. Вкратце, оба типа разворотов приводят к росту вертикальной и горизонтальной скорости, однако для спланированного маневра разворот с помощью передних свободных концов, как правило, более предпочтителен как оставляющий больший "люфт" в случае ошибок расчета или внезапного изменения обстановки. К сожалению, большинство незапланированных, "панических" разворотов совершаются как раз клевантами, что привело к немалому количеству несчастных случаев. Независимо от того, на свободных концах или клевантах осуществляется разворот, спланирован он или нет - если вывод из него не завершен до встречи с землей, последствия могут быть тяжелыми.
Главное обстоятельство, о котором следует помнить - сила удара увеличивается геометрически с увеличинием скорости. Рассчетно, кинетическая энергия = 1/2 массы тела х квадрат скорости. Если столкновение неизбежно, лучше иметь малую скорость. Рассмотрим, в качестве примера, два столкновения с землей после низкого разворота, одно на скорости 15 км/ч и другое - 45 км/ч. В обоих случаях субъектом эксперимента является чучело парашютиста весом 80 кг. 1/2 х 80 х 152 = 9000 "болевых очков" - последствия, к примеру, в виде ссадин и растяжения связок. 1/2 х 80 х 452 = 81000 очков - в девять раз больнее. Именно квадрат скорости в сочетании с современными загруженными куполами вызывает такое значительное количество переломов костей, позвоночников и проч.
Еще один момент, связанный с распространением быстрых куполов - управление ими требует такой значительной концентрации внимания, что его не остается на другие, не менее важные факторы. Если все внимание уходит только на то, чтобы рассчитать и выполнить приземление, у Вас его не остается на то, чтобы следить за остальными людьми в воздухе. А внимания на скученной площадке приземления, с разноскоростными куполами требуется совсем немало. Если у Вас есть время только на то, чтобы управлять собственным парашютом, Вы не сможете безопасно приземляться рядом с другими.
Единственно возможным способом совершения красивых приземлений является медленное, постепенное совершенствование техники их выполнения. Нужно быть всегда готовым пожертвовать красивым заходом ради захода безопасного. Нужно также помнить о том, что высокие летные качества являются следствием не только соответствующего снаряжения, но и техники пилотирования. Вместо того, чтобы пересаживаться на более скоростной купол для получения максимального "кайфа" от полета, скайдайверы должны стремиться получать наилучшие результаты от своих существующих куполов. Только максимально освоив все аспекты пилотирования на знакомом куполе, можно двигаться дальше.
Первый шаг в освоении техники приземления - traffic management, контроль за воздушной обстановкой, без которого невозможен безопасный заход и приземление. Нужно научиться распознавать полетные характеристики различных куполов для того, чтобы на основе этих знаний сохранять безопасное расстояние между парашютистами не только по горизонтали, но и по вертикали. Иными словами, надо вырабатывать и умение "зависать" (медленные развороты на придавленных клевантах) для того, чтобы пропустить вперед более быстрые купола, и умение быстро терять высоту с помощью разворотов для того, чтобы обогнать купола более медленные. Мало-помалу, даже при прыжках с большим количеством людей на борту Вы научитесь обходиться без конкуренции за место приземления.
Следующий шаг - контроль за площадкой приземления. Под этим я имею ввиду, что еще на значительной высоте Вы должны распознать всех возможных участников воздушного движения, определить направление разворотов и захода на посадку, учесть имеющиеся препятствия и просчитать альтернативные варианты действий. Лично мне нравиться подходить в район площадки приземления по длинной прямой, после которой следует разворот на 90 градусов для посадки - это позволяет ее хорошо рассмотреть. Если позволяет местность и требует обстановка, я могу легко отказаться от приземления на основной площадке и уйти на запасную. Никогда не выполняйте S-образные повороты и спирали, если в воздухе есть кто-то, кроме Вас. В таких ситуациях самым предсказуемым и безопасным маршрутом захода на посадку является авиационная "коробочка" - подход по ветру параллельно курсу посадки, "третий" разворот на 90 градусов перпендикулярно курсу посадки и "четвертый" разворот на посадочную прямую.
Начинать обучение скоростному приземлению следует с захода по прямой с разгоном двумя передними свободными концами, которые надо подтягивать на 10-12 см. Такой заход будет похож на стандартный, за исключением того, что передние свободные концы необходимо плавно начинать отпускать на высоте на несколько футов (1 фут = 0.309 м) выше той, на которой Вы обычно начинаете выполнять "подушку". Сама "подушка" выполняется плавно и не спеша. Если Вам приходится бежать после приземления в безветренную погоду, Вы выполнили "подушку" слишком низко, либо клеванты установлены слишком низко на стропах управления. Этот момент надо устранить до того, как Вы начнете отрабатывать посадку с разгоном на передних свободных концах. Главное , прежде чем выполнять любые маневры с передними свободными концами, убедитесь в том, что Вы надежно удерживаете клеванты и что они надежно закреплены на стропах управления!
Когда Вы приступите к отработке этой техники, попросите опытного пилота-скайдайвера посмотреть несколько Ваших посадок, еще лучше - снять их на камеру и разобрать с Вами. Опытным глазом со стороны легче увидеть, не слишком ли агрессивно Вы работаете с передними свободными концами, не нужно ли передвинуть клеванты, симметрично ли Вы вводите клеванты при выполнении "подушки" и проч.
Когда Вы добьетесь того, что все Ваши приземления выполняются без перелетов и недолетов, и Вам не приходится срочно менять план посадки из-за ранее не замеченных куполов, можете приступить к выполнению захода с небольшим разворотом с помощью передних свободных концов. Будьте честным перед собой: если Вам приходится оправдывать неудачный заход "уважительными" причинами вроде "ветер переменился", "студент откуда ни возьмись" и т.п., это означает, что Вы не овладели до конца двумя первыми этапами: контролем за воздушной обстановкой и контролем за площадкой приземления. Оправдания означают нежелание взять на себя ответственность за недостаточный опыт или ошибку в расчете. Такому настрою нет места в мире скоростных куполов. Высокая скорость пилотирования современных куполов является источником большой потенциальной опасности для участников прыжков, и возлагает на пилотов большую ответственность. Взялся за гуж:
Дальше переходите к неглубоким поворотам на передних свободных концах на 30-45 градусов на посадочную прямую, с переходом к разгону двумя концами до момента начала "подушки". Если для выхода из поворота или разгона Вам приходится резко вводить клеванты - Вы начали маневр слишком низко. Хорошее приземление выполняется с постепенным вводом и выводом передних свободных концов, за которым следует плавная, медленная "подушка". Дерганье клевант однозначно указывает на плохую технику. Для хорошего приземления купол разгоняется медленно и переходит к "подушке" почти сам по себе по мере того, как пилот отпускает передние свободные концы и постепенно вводит клеванты для поддержания горизонтального полета по мере замедления купола. Со временем, Вы сможете увеличить угол разворота на посадочную прямую до 90 градусов и отпускать передний свободный конец непосредственно перед точкой начала "подушки".
Повороты на больше чем 90 градусов несут неприемлемую степень риска для других скайдайверов. Наблюдение за воздушной обстановкой становится очень затруднительным, если Вы отклоняетесь от общепринятой схемы захода. Не менее важно, что и для других участников движения становится очень затруднительным наблюдать за Вами! Проход по ветру над площадкой и разворот на 180 градусов не только резко меняют вертикальную и горизонтальную составляющие скорости, но и нарушают схему, к которой привыкли другие. Кроме того, разворот больше чем на 90 градусов не добавляет значительной дополнительной скорости, но зато существенно увеличивает вероятность ошибки, и не только со стороны исполнителя "хук-тёрна". Среди других парашютистов в воздухе могут быть люди, не обладающие достаточным опытом для того, чтобы компенсировать попадание в спутную струю. Кто-то может испугаться и начать маневр уклонения от недисциплинированного пилота. Те же правила безопасности распространяются и на людей, находящихся на земле. Среди случайных зрителей могут быть, к примеру, люди с физическими недостатками, или просто люди, не понимающие, насколько быстро летают парашюты. Да и немногим скайдайверам после приземления нравится слышать свист микролайновых строп за спиной и гадать, не станут ли они очередной жертвой.
Скорость - наш друг, и полет под куполом без разгона передними свободными концами можно сравнить с ездой на машине не выше 2-й скорости. Но нужно всегда помнить, что почти все силы физики, от которых зависит наш полет, пропорциональны квадрату скорости. Накапливаемая в полете энергия означает, что быстрые купола не склонны прощать ошибки так, как это могут делать купола более медленные. Кроме того, на высокой скорости на расчет и принятие решения остается гораздо меньше времени. Пилотирование быстрых куполов - удел тех, кто может думать далеко вперед и действовать решительно в условиях цейтнота времени. Это очень важно, поскольку люди калечатся как из-за намеренно низких разворотов, так и из-за ошибок в управлении куполом. Пилотам, которые на непредвиденную ситуацию склонны реагировать чересчур медленно или чересчур быстро, нужны более спокойные купола.
Брайан Бёрк
перевод постинга на rec.skydiving от 6 марта 1996 г.
Перевод - Евгений Горьков
Ссылки по теме:
Физика разворота под куполомСкладывания и критические ситуацииСнаряжениеПогружение к обломкамBS Pop Shove-It
|
Крылья ангела
Правила в гольф
