Парапланеризм та дельтапланеризм DHV - німецька асоціація парапланеризму та дельтапланеризму

Внесок Бернхарда Вінанда

асоціація

Новий повітряний змій?

- Слабкі сторони та потенціал нинішніх драконів
- Недоліки та недоліки літаючого крила
- Значення та недоліки тунельного ефекту
- Позитивні ефекти гнучкості в турбулентності
- Граничні умови та потенціали для профілю крила
- Короткий виклад роботи крила повітряного змія
- Можливості та межі будови повітряних зміїв
- Концепція нових повітряних зміїв
- Для реалізації концепції
- Усі переваги нового повітряного змія з першого погляду
- І жорсткість?
- Висновки та прогноз

У кайта, гнучкого, звичайного кайта, ще є майбутнє? Чи всі існуючі на даний момент варіанти були використані конструктивно, щоб це класичне авіаційне обладнання залишалося привабливим? Або акцент на продуктивності призвів до глухого кута подальшого розвитку? Чи його повністю замінить, з одного боку, більш зручний парапланер, з іншого боку, більш потужний дивлячий (літальний апарат із фіксованим крилом)?

Кількість ліцензій на польоти на повітряних зміях та продажі повітряних зміїв протягом останніх років постійно зменшуються, і досі незрозуміло, наскільки стабілізується сцена польоту повітряних зміїв на низькому рівні. DHV частково звинувачує в цьому розвитку однобічну орієнтацію продуктивності виробників повітряних зміїв, сучасні пристрої перевершать середніх пілотів і тому не відповідають ринкові.

Однак я даю повітряному змію шанси на майбутнє. Завдяки своїм специфічним характеристикам польоту, низькій ціні та тривалому терміну служби, навіть сучасний повітряний змій завжди матиме невелику групу шанувальників серед любителів авіації. Але як би пожвавився попит на цей літак, якби на основі нинішньої конструкції можна було значно підвищити продуктивність, а також безпеку та комфорт (керованість, вага, розмір упаковки) з невеликими зусиллями, тобто за низькими цінами? Далі буде пояснено, що і як це можливо на мій погляд.

Слабкі сторони та потенціал нинішніх драконів

Повітряний змій (і його пілот) досі поважається на сцені не лише як символ піонерських днів дельтапланеризму та парапланеризму, а також через вимоги до льотних навичок пілота. Динаміка польоту цієї простої конструкції також оцінюється далі. Але якщо ви авіатор і не хочете мати транспортних проблем, зупиніть свій вибір на параплані, незважаючи на його нижчі характеристики (кут ковзання). І хто спочатку вимагає продуктивності, вибирайте жорстку, незважаючи на більші витрати та більшу вагу та розмір упаковки. На мою думку, це, і менше орієнтація на продуктивність у будівництві повітряних зміїв, призвело до нішевого існування повітряного змія, оскільки недільний флаєр також бажає продуктивності на додаток до безпеки та комфорту.

Недоліки та недоліки літаючого крила

Збільшення повороту за рахунок тунельного ефекту, яке є необхідним або необхідним для поворотів, пересуваючи власну вагу, обговорюється далі нижче. І без того високе мінімальне обмеження конструкції від 10 до 15 градусів необхідне у зв'язку з розгорткою, щоб протидіяти "повороту", раптовому (повторюваному) повороту вперед, якого бояться летять крила. Згинання може відбуватися особливо при повільному польоті в турбулентності; високошвидкісний згин рідко. Турбулентність, як правило, спричинена поривами (особливо знизу та ззаду (отвір для вітру)), які раптово надають крилу крутний момент вперед через різку зміну кута атаки через пов'язану з цим міграцію точки підйому назад, яка без горизонтального стабілізатора одним важелем важеля фюзеляжу від крила, незважаючи на розгортку та поворот, не можна гальмувати. Крім того, з повітряними зміями, через пухку підвіску пілота, лише зменшений момент інерції протидіє крутному моменту.

Іншим заходом проти вигину, який коштує менше енергії, ніж додатковий поворот, є використання S-клапанного профілю (S-профілю) в області кореня крила (на кіловій трубці), де крило має найвищий кут атаки через скручування. З S-профілем задня частина крила витягується трохи вгору (S-клапан), лінія скелета (центральна лінія) профілю приблизно утворює лежаче `` S ''. При позитивних кутах атаки S-клапан лежить у ковзаючому потоці крила і, отже, майже не знижує продуктивність, див. Рисунок 9. При негативних кутах атаки (наприклад, перед можливим згином) S-клапан потрапляє в (ламінарний) потік і штовхає крило назад і створює момент виправлення (висота тону). У разі безвежових пристроїв або високоефективних пристроїв середні обрешітки утворюють S-образну форму, злегка зігнувшись ззаду. У пристроях з баштою лінії луфа створюють S-ритм під негативними кутами атаки. S-клапан ефективний лише тоді, коли на крилі є достатня сила струму.

Для кроку повітряних зміїв під різними кутами атаки, швидкості та натягу вітрила або налаштувань `` змінної геометрії (VG) '' мінімальні значення вимагає DHV для отримання печатки схвалення та класифікації, що має бути підтверджено прототипом під час випробувань. Обладнання для початківців повинно характеризуватися особливо високою стійкістю до польоту (категорія 1) і, отже, повинно мати більший крок, ніж напівпродукти (середній клас) (категорія 2) або навіть обладнання для змагань (категорія 3). Ось чому так ризиковано зменшувати встановлений розмір порівняно з конструктивними розмірами. Однак є відкритою таємницею, що пілоти змагань, як правило, "ставлять свої ящики нижче", оскільки вони сподіваються, що це дасть їм конкурентну перевагу, яка через ефект тунелю повинна бути меншою, ніж вважають багато хто, навіть при повністю зведеному VG. Цю небезпечну шкідливу звичку потрібно боротися в майбутньому, вимірюючи на змаганнях.

При крилах, що летять, ефект розгортки та повороту (а також S-клапана) проти перекидання вперед досить обмежений через короткий важіль навколо поперечної осі (залежно від розгортки), так що навіть пристрої, що відповідають печатці схвалення, мають, хоча і дуже рідко. Підтяжки не так рідкісні на змаганнях в турбулентних умовах. Але навіть відчуття того, що можна "забити" чи майже "забити", значно зменшує радість польоту. Однак швидкість допомагає запобігти ризику підтягування, і тут теж "їзда - це половина справи". І тримайтеся за основу в підтягуванні і потягніть, виведіть центр ваги вперед, як чітко пояснив Крістоф Крацнер з DHV. Якщо висота занадто низька, негайно киньте рятувальник убік.

Позитивні ефекти повороту в турбулентності

Значення та недоліки тунельного ефекту

Позитивні ефекти гнучкості в турбулентності

Гнучкість вітрила повітряного змію (задній край) не тільки негативно позначається на характеристиках польоту. Еластичне крило поступається місцем ударам (поривам) у потоці (швидкі зміни швидкості та/або напрямку потоку), поглинає їх енергію і частково вивільняє її знову (демпфуючи) або перетворює в швидкість, див. Малюнок 11. Він трохи пристосовується до стрибків струму в куті атаки. Ці властивості гнучкого вітрила використовувались десятиліттями для регатних човнів та віндсерфінгів (ефект батога вітрила або бурової установки для використання поривів). Важливо, щоб пружність на п’явці (задній край вітрила) була більшою, ніж пружність щогли (передня кромка). Ці властивості або ефекти також можуть пояснити, чому жорсткість на практиці не настільки краща, ніж повітряні змії, з точки зору експлуатаційних якостей, як це слід було очікувати завдяки меншому скручуванню та більшій точності розмірів.
Завдяки еластичності крила амортизуються піки згинальних та крутильних навантажень на крило, а в деяких випадках і поперечні труби, що створюються поривами.

Граничні умови та потенціали для профілю крила

Короткий виклад роботи крила повітряного змія

Підводячи підсумок, що стосується характеристик крила повітряного змія, можна констатувати, що скручування, необхідна для стійкості польоту літаючого крила, та гнучкість заднього краю вітрила, що призводить до ефекту тунелю і бажана для контролю кривої за рахунок зміщення ваги, призводять до значних втрат продуктивності. Вони можуть бути частково компенсовані позитивними ефектами скручування та еластичності в реальних умовах польоту з їх турбулентними умовами (порівняно зі спокійним повітрям).
Подальшими недоліками порівняно з жорсткими є менший подовження та більший розмах.

Можливості та межі будови повітряних зміїв

Високі навантаження на конструкції сучасних безвежних повітряних зміїв вимагають відповідно великих розмірів компонентів (алюмінієві труби, сталеві троси та фітинги (з'єднання тощо)) і, отже, призводять до більшої ваги, якщо не використовуються більш міцні та/або легші матеріали, такі як вуглецеві волокна . Але навіть з вуглецем високоефективні зараз важать майже 40 кг, тоді як пристрої початкового рівня та напівпродукти зазвичай вимагають менше 30 кг. Крім того, досвід використання вуглецю в будівництві повітряних зміїв далеко не такий, як у випадку з алюмінієм, і що якість ручного виробництва вуглецю, що здійснюється переважно вручну, природно піддається більшим коливанням, ніж переробка алюмінієвих труб, що виготовляються промисловим способом. Чи є ринок відповідних вуглецевих трубок промислового виробництва (наприклад, для виготовлення моделей)?

Чи не слід намагатися насамперед зменшити навантаження на конструкцію внаслідок натягу вітрила та/або знову взяти його з перенапруженням? І насправді, будівельники повітряних зміїв відійшли трохи далі від безвежого з точки зору верхнього натягу і пропонують легкі пристрої з обтічним верхнім натягуванням без ліній виступу (і з невеликою вежею), принаймні старіші безвішні завдяки подальшій оптимізації крил (див. Вище) майже рівні за показниками.

Довга кільцева трубка повітряного змія від крила Рогалло (тканина, спочатку витягнута до кінця кілової трубки), тепер захищає кінчики крил, якщо вони упали після викидання. Але чому легкий і твердий хвіст, який вже є на повітряних зміях і який ретельно сконструйований для планеристів, не використовується також для заднього літака, щоб уникнути недоліків літаючого крила? Лише близько двох років тому, коли Atos був помічений з його великим кутом носа (низький розмах), великим співвідношенням сторін та низьким поворотом завдяки ряду підтяжок, виробник (AIR) врахував переваги хвостового блоку, особливо горизонтального хвостового блоку . Горизонтальний стабілізатор був профільований і відрегульований таким чином, що він не тільки створює опору, але і піднімає в звичайному польоті. Маючи невелику основу та невелику V-подібну форму, він також підтримує крило при повороті. Однак дотепер ви не стикалися з горизонтальними плавниками з гнучкими повітряними зміями (хоча б іноді), хоча загальновідомо, що натягування трапляються знову і знову.

Концепція нових повітряних зміїв

Для реалізації концепції

Усі переваги нового повітряного змія з першого погляду

На закінчення, короткий виклад переваг концепції, представленої тут для нового повітряного змія:
· Більша безпека:
§ Практично більше не існує небезпеки затягування (залежно від довжини кілової трубки та розміру горизонтального стабілізатора) шляхом відвернення від літаючого крила або використання горизонтального стабілізатора.
§ Спрощення зльоту і посадки завдяки кращим повільним характеристикам польоту завдяки більшій товщині профілю.
§ Більш маневрений і менш виснажливий завдяки аеродинамічному керуванню кривою за допомогою елеронів.
· Більш ефективний:
§ Вищий коефіцієнт ковзання через меншу постановку через відмову від літаючого крила та через відмову від ефекту тунелю через контроль аеродинамічної кривої.
§ Краще використання теплових струмів завдяки кращим повільним характеристикам польоту та збільшеній маневреності завдяки контролю аеродинамічної кривої.
Більше комфорту:
§ Коротший (короткий) розмір упаковки та менша (нижча) вага.
§ Менше зусиль у польоті завдяки аеродинамічному контролю кривої.
· Недорога ціна:
§ Низькі зусилля на розробку завдяки використанню структури повітряного змія, його перевірених компонентів та матеріалів.

І жорсткість?

З останніми розробками (наприклад, Atos VR/X), жорсткий просувається в поле легких планеристів (що запускаються ногами) (наприклад, Swift, Archeopteryx) не тільки з точки зору продуктивності, але і, на жаль, з точки зору ціни. Хоча вам доведеться вкласти приблизно 550 євро за точку ковзання, купуючи новий пристрій з дельтапланом та попереднім поглядом (наприклад, Atos V), ця величина збільшується до приблизно 1000 євро з вищими коефіцієнтами ковзання (приблизно 20 - 30) . Можливо, на додаток до тих, хто залишився голодним до ковзання пілотам, слід також звернутися до пілотів планера.

У будь-якому випадку, деякі інновації були успішно впроваджені з жорсткими, які також були використані тут для вдосконалення повітряного змію, такі як аеродинамічний контроль, подібний до повітряного змія, та закрилки або посадочні клапани. І де-факто ви попрощалися з літаючим крилом, дивлячись на хвостовий плавник (V-хвіст) Атоса.

Чи можна пропозиції щодо нового повітряного змія переносити в очі навпаки? Чи можна систематично отримувати переваги від схрещування дракона з нерухомим крилом? Чи майбутнє за гібридним пристроєм, наприклад, з жорстким внутрішнім крилом і гнучкими зовнішніми крилами, а також гнучким заднім краєм? І які відмінності в конструктивних особливостях обмежують можливості передачі рішення?

З концепції, представленої вище для повітряного змія, наприклад, гнучка задня зона для амортизації поривів вітру та для зміни кривизни шляхом витягування цієї області вниз (замість посадкових клаптів або заслінок, прикріплених до тилу) може бути прийнята для крила жорсткого. Однак основною відмінністю залишається формування зони переднього крила як несучої коробки (лонжерона) при вдивленні в профіль, визначений латами та полотном навколо трубчастої конструкції у змії, яка підкріплена мотузками. Отримана в результаті твердіша форма крила і дещо рівніша поверхня при дивленні повинні мати незначний ефект при звичайному польоті.

Висновки та прогноз

На мою думку, вдосконалення повітряного змія в традиційних рамкових умовах навряд чи можливо. Але навіть якщо ви ставите під сумнів деякі раніше застосовні вимоги, приймаєте рішення із суміжних областей і систематично виходите з основних цілей та фізичних можливостей, відкриваються нові якості. На мій погляд, цей потенціал аж ніяк не вичерпаний навіть для "постарілого" повітряного змія, навіть якщо розробка за останні роки мала незначний ефект тут, оскільки поточний дизайн вичерпаний без принципових концептуальних змін, на мій погляд.

За рівнем продуктивності у будівництві повітряних зміїв

Якого рівня побудова кайт-класу з точки зору продуктивності, безпеки, комфорту та економії? Насправді безпеку слід розглядати насамперед (безпека - насамперед), оскільки лише з безпечним літаком я можу насолоджуватися його льотними характеристиками. Але сьогодні безпека пристрою зазвичай сприймається як само собою зрозуміле і запитується про його ефективність. З іншого боку, відомо, що - принаймні за однакових граничних умов - більшої продуктивності, як правило, можна досягти лише за рахунок безпеки.

Безпека:
Що стосується безпеки, то насправді сьогодні ми можемо припустити чудовий стандарт завдяки печатці схвалення DHV. Пристрої серії повинні витримувати 6-кратну допустиму максимальну вагу. Стабільність польоту перевіряють пілоти-випробувачі DHV. Технічне обслуговування гарантується обов'язком перевірки. Отже, причинами аварій є майже виключно помилки пілота. Проблемою залишається лише небезпечне підтягування (перекидання вперед). Цей ризик тісно пов’язаний з летальним крилом із низьким ступенем польоту, і, на мій погляд, не можна повністю виключити його концепцію. Проблемою при посадці є високий мінімальний коефіцієнт ковзання (вільний VG) високих показників. Використання гальмівних парашутів мені здається лише умовно придатним тут. У жорстких це краще із заслінками (+ спойлери), пневматичні гальма на планерах є зразковими.

Комфорт:
Розмір упаковки, особливо довжина упаковки, та вага є визначальними для комфорту, оскільки вони визначають мобільність та надійність зберігання пристрою. Навіть якщо параплан є неперевершеним у цьому відношенні, цей аспект також повинен бути застосований у будівництві повітряних зміїв. На жаль, цим моментом знехтували на користь продуктивності. Високопродуктивні вже важать близько 40 кг, коротка упаковка (близько 4,5 м) є складною і напружує вітрило (передній край). Можна управляти довжиною упаковки понад 5 м. Тверді можуть також бути або все ще бути пішохідним або гірським злетом, але останні розробки вимагають дедалі більших зусиль, як для невеликого планера (довжина зграї досягає 6 м, вага порожнього 50 кг і більше).