Дельтапланы (Козьмин В. В., Кротов И. В.) - часть 5

Глава 5.

УСТОЙЧИВ ИЛИ УПРАВЛЯЕМ

На первых порах мысль конструктора билась над решением проблемы роста качества крыла, а теперь во главу угла стали вопросы безопасности и устойчивости дельтаплана. А по мере перехода к длительным парящим полетам главными становятся вопросы физической нагрузки на пилота, величины управляющих усилий.

На первых международных соревнованиях, в которых принимали участие наши пилоты, отечественные аппараты не уступали зарубежным по маневренности, но в скорости перехода от одного восходящего потока к другому проигрывали.

Устойчивость и управляемость летательного аппарата зависят от равновесия сил. Тело находится в равновесии, если оно пребывает в состоянии покоя или движется равномерно, то есть имеет постоянные линейные и угловые скорости. Наиболее простым случаем равновесия является статическое равновесие, когда тело находится в состоянии покоя.

Устойчивость или неустойчивость — это свойства состояния равновесия. Равновесие устойчиво, если тело, получившее
малое возмущение относительно любой степени свободы, в конце концов возвращается в исходное положение (рис. 33).

Для динамики дельтаплана особенно важны два типа неустойчивости. Статическая неустойчивость, когда тело непрерывно отклоняется от положения равновесия, если ему сообщить начальное возмущение, и динамическая неустойчивость, когда тело колеблется относительно положения равновесия с постоянно нарастающей амплитудой.

В полете на дельтаплан действует ряд возмущающих сил. Они приводят к отклонению его от первоначального движения. Дельтаплан будет устойчивым, если он обладает способностью без вмешательства пилота возвращаться к нормальному режиму полета после прекращения действия случайного возмущения. Если дельтаплан не обладает такой способностью, то он неустойчив. Практика показывает, что обычно дельтаплан, устойчивый в прямолинейном планировании, устойчив и в других режимах полета; устойчивый дельтаплан должен планировать при «бро-шенной» ручке управления. [3 противном случае пилот вынужден будет постоянно прикладывать значительное усилие к ручке управления для сохранения необходимого режима полета, а значит, быстро уставать.

От управляемости зависит, как аппарат фиксирует или изменяет положение равновесия п как он способен маневрировать.

Дельтаплан с высокой степенью управляемости очень быстро реагирует на самое малое отклонение тела пилота, го есть обладает малой устойчивостью. И наоборот, дельтаплан с большой устойчивостью имеет невысокую степень управляемости. Лучше, когда устойчивость и управляемость имеют «золотую середину». Дельтаплан считается хорошо управляемым и достаточно устойчивым, если на нем можно сделать разворот на 360° за 8 с.

Продольная устойчивость и управляемость. Продольно устойчивый аппарат должен возвращаться к углу атаки и скорости полета после прекращения действия возмущающих сил без вмешательства пилота.

Продольно сбалансированным или находящимся в равновесии дельтаплан можно считать в том случае, если результирующая внешних сил и моментов относительно центра масс равна нулю. Таким образом, дельтаплан будет продольно сбалансирован, если продольный момент равняется нулю. Это и есть условие продольной балансировки. Коэффициент продольного момента

Чтобы сбалансировать момент от силы R, необходимо создать другую силу. В классической схеме эту роль выполняет стабилизатор. Он создает

на своей плоскости отрицательную подъемную силу и момент вокруг оси 2, который компенсирует момент от подъемной силы крыла. В схеме «утка» передний стабилизатор создает положительную подъемную силу, а плечо, умноженное на эту силу, балансировочный момент.

У дельтаплана стабилизаторы отсутствуют. Но мы можем создать этот момент профилем отрицательной кривизны, отгибанием вверх задней кромки крыла или ее разновидностью — S-образным профилем (для прямого крыла).

У крыла с положительной стреловидностью должна быть отрицательная крутка, то есть концы крыла будут геометрически «закручены» и расположены под меньшим углом атаки к набегающему потоку, чем корневое сечение. Именно поэтому на концах крыла дельтаплана ставятся нервюры, которые мембранную поверхность превращают в «жесткий» изогнутый профиль, что предотвращает появление флаттера на концах крыла даже при отрицательных углах атаки. При малых углах атаки на концах кон-солей возникает отрицательная подъемная сила. Эффект тот же, что и при классической схеме со стабилизатором.

При отрицательной стреловидности крутка должна быть положительной. Концы крыла получаются несущими, а эффект — как при стабилизаторе в схеме «утка».

На современных дельтапланах наиболее часто встречается отрицательная крутка стреловидного крыла совместно с S-образным профилем в корневом сечении. Но применяются и другие варианты. Из всего сказанного следует, что аппарат будет обладать продольной устойчивостью, если центр масс будет впереди центра давления — результирующей аэродинамической силы (фокуса аппарата).

Результирующая всех аэродинамических сил, действующих на дельтаплан, проходит через центр давления. На его перемещение влияют изменение угла атаки (центр давления перемещается вперед, вызывая крутящий момент вокруг центра масс, то есть угол атаки непрерывно растет) и устойчи-вое перемещение центра давления. При большом угле атаки центр давления перемещается назад, вызывая обратный момент и возвращая дельтаплан в положение равновесия. Стабилизатором при этом служит S-образный профиль.

На устойчивость дельтаплана также существенное влияние оказывают эластичность конструкции, величина индуцированного сопротивления и реакция купола на флаттер.

Флаттерное пикирование. Долгое время настоящим бичом дельтапланеристов был вход аппарата в необратимое флаттерное пикирование, которое для пилота часто заканчивалось трагически.

Что такое флаттерное пикирование?

Мембранное крыло на малых углах атаки (для классического крыла Рогалло — это 10— 12°, а для современных спортивных дельтапланов — 2— 8°) перестает создавать подъемную силу. Купола приобретают волнообразные движения наподобие флага, трепещущего на ветру, или паруса судна, не закрепленного в рабочем положении. Потеря высоты сопровождается серией резких звуков, вызванных волнообразными биениями несущей поверхности большой амплитуды, особенно интенсивными в районе задней кромки. Происходит волнообразное движение оболочки купола. Эго аэродинамическое поведение объясняется образованием знака переменных вихрей такого типа, которые встречаются в спутной струе за цилиндрическими те-лами. В результате происходит полная потеря несущей способности крыла, и аппарат начинает движение по траектории, близкой к баллистической, похожей на траекторию свободно летящей стрелы (рис. 35, а).

Рис. 35. Флаттерное пикирование:

Много теоретических и экспериментальных исследований было проведено, чтобы понять явление флаттера и найти средства борьбы с ним. Десятки различных схем дала конструкторская мысль, чтобы спасти дельтапланеристов от этого неуправляемого и рокового режима.

Это и раскрываемый по команде парашют, крепившийся к аппарату, и арочная конструкция, поддерживающая снизу несущую поверхность, и различные управляемые и неуправляемые поверхности, устанавливаемые сверху, сзади или спереди аппарата. При большом разнообразии все эти средства базировались на одной идее — создать при входе аппарата в пикирование восстанавливающий антипикирующий момент. Весь этот поиск завершился рядом рекомендаций, реализуемых в современной конструкции дельтапланов.

Для снижения способности купола к волнообразным колебаниям увеличили его момент инерции. С этой целью для купола стали использовать более тяжелый материал (160— 220 г/м2), а купол усиливать идущими на всю хорду крыла профилированными пластмассовыми или металлическими нервюрами. По килевой балке крыло стало иметь фиксированный S-образный профиль, создающий увеличивающийся с ростом скорости кабрирующий момент. Несущая поверхность вдоль задней кромки с помощью тросовых оттяжек или опорных трубок принимает отрицательный угол атаки в критических режимах. При полете на малых углах атаки эти части несущей поверхности, поэтапно вступая в работу, создают анти-иикирующий восстанавливающий момент, не снижая практически летных характеристик аппарата в нормальном режиме полета. Правда, на старте мощная антипикирующая система потребует от пилота некоторых
усилий, чтобы удержать аппарат от взмывания вверх.

Все же, несмотря на все эти конструктивные нововведения, последнее слово в оценке безопасности принадлежит испытанию на антипикирование. Аппарат с манекеном подвешивают носом вниз на высоте 55 м (такова длина стрелы автокрана, используемого при испытании) и производят его сброс. Без большой потери высоты он должен автоматически без управляющих воздействий выйти из пикирования в горизонтальный полет. Аппарат, не выдержавший испытания, не

получает сертификата летной годности и запрещается для продажи.

В процессе экспериментов установлено, что для дельтапланов типа «Славутич-УТ» начало флаттера наступает при угле атаки а примерно равно 10°, соответствующем нижней границе рабочего диапазона углов атаки. Верхняя граница диапазона совпадает с развитием срывных явлений и ограничивается углом атаки, соответствующим значению СУmaх, а а примерно равно 45°.

Наиболее склонны к этому опасному явлению аппараты с большим удлинением. Траектория флаттерного пикирования практически не может быть изменена, так как перемещение тела пилота является единственно возможным управляющим воздействием на балансир-ный аппарат, а при входе дельтаплана во флаттер трудно добиться отклонения ручки даже на 10°. Флаттерное пикирование может произойти при полете на малых углах атаки, при потере скорости и сваливании на крыло: если выполняется горка, то в ее верхней части траектории, когда центробежная сила станет равной весу, то есть разгрузит крыло; если резко взять ручку «на себя» во время полета на малых углах атаки; если при полете в турбулентной атмосфере аппарат вошел в сильный нисходящий поток.

На мембранном крыле дельтаплана при флаттерном пикировании происходят следующие физические явления: переме-

щение центра давления назад, появление «эффекта маятника»
и в результате устойчивое равновесие при флаттерном пикировании.

Перемещение центра давления назад приводит к тому, что пилоту не хватает усилия для преодоления силы собственного веса и переноса его назад. Иногда это явление называют «проблемой силы».

На небольших углах атаки дельтаплан летает достаточно быстро. Если пилот мгновенно не реагирует, то дельтаплан опускает нос. В этом случае влияние перемещения пилота больше «эффекта маятника». При уменьшении угла атаки «эффект маятника» значительно увеличивается. Этот процесс продолжается до положения устойчивого равновесия, то есть равномерного флаттера. Если нос дельтаплана опускается еще ниже, то влияние «эффекта маятника» становится больше влияния перемещения центра тяжести и дельтаплан возвращается в положение равномерного флаттера.

Флаттер — это устойчивое положение равновесия дельтаплана, при котором эффективность управления собственным весом пилота снижается.

Восстанавливающий «эффект маятника» становится выше при большем отношении веса пилота к весу дельтаплана и меньшем предельном сопротивлении воздуха. Существенно влияет на восстановление нормального полета и длина троса подвески пилота.

Например, при отношении веса в системе «дельтаплан — пилот» 1 : 8—1 : 9 флаттер практически не возникает. При уг-розе его возникновения максимальные усилия на трапецию управления будут составлять 45 % от веса пилота, что вполне допустимо.

Как бороться с флаттером? Есть несколько путей. Один из них — это создание аэродинамической силы, которая вырвала бы дельтаплан из пикирования. Эта аэродинамическая сила может быть подъемной силой или силой сопротивления.

Приспособления, основанные на силе лобового сопротивления, которые применяются в настоящее время, практически представляют собой парашют. Его устанавливают на центральной балке крыла (лучше — в ней) или на мачте. Эффективность такого приспособления будет тем больше, чем больший момент будет создавать эта сила.

Крепление в конце центральной балки малоэффективно, хотя зарубежные дельтапланеристы применяли и такой вариант. Плечо относительно центра тяжести будет максимальным в том случае, если парашют закреплен на конце мачты. Однако мешок с упаковкой парашюта наверху — это дополнительное сопротивление в полете. Лучше, если парашют расположен в мачте и вводится в действие так же, как в ракетном моделизме (рис. 35, б).

Приспособления, основанные на подъемной силе, по данным зарубежной литературы, имеют вид треугольных полотнищ на передних и задних тросах. Переднее полотнище работает как стабилизатор в схеме «утка» и создает подъемную силу впереди центра тяжести, а заднее — как стабилизатор в классической схеме, создавая аэродинамическую силу, направленную вниз. Эти полотнища применяются на учебных дельтапланах, но они создают дополнительное лобовое сопротивление и для спортивных крыльев едва ли пригодны (рис. 35, в).

Можно предложить систему с предкрылком, которая была опробована на моделях. Эта система может вводиться в действие механически, электропиросистемой или комбинированным способом.

В Швейцарии разработана и опробована система, принцип которой заключается в «разрезании» ундуляционной волны на поверхности крыла, благодаря чему создается подъемная сила в передней части купола. Конструктивно система состоит из капронового шнура, который пропускают сверху купола над поперечной балкой и натягивают, изменяя тем самым профиль крыла. Практика показала, что для натяжения этой системы необходим усилитель — рычажный, зубчатый или другого типа, так как усилия пилота для полного натяжения и удержания шнура в аварийной ситуации не хватает (рис. 35, г).

Самым распространенным средством повышения безопасности полетов на дельтаплане, как, впрочем, на любом аппарате схемы «летающее крыло», является придание профилю купола S-образной формы. На аппаратах с малым удлинением было достаточно постановки S-образного профиля по цент-ральной балке за счет килевого кармана и крепления точек профиля к верхней растяжке мачты (рис. 36, а). Иногда растяжки ставились не только по центру, но и на ближайшие латы-нервюры. При этом задняя кромка крыла работает как руль высоты, создавая кабри-рующий момент. Порою растяжки ставят так, чтобы они создавали двухрежимный профиль (рис. 36, б). Это целесообразно, так как задняя кромка крыла малого удлинения имеет максимальный момент за счет максимально возможного плеча.

На крыльях большого удлинения плечо в центральной части мало. Максимальное плечо имеют концевые части крыла (рис. 36, в). Крутка крыла достигается установкой жестких элементов по концам крыла, которые вынуждают эти части крыла работать как рули высоты на малых углах атаки (рис. 36, г).

Для нормальной работы таких законцовок крыла в качестве антипикирующего устройства необходимо профилировать носовую часть купола с небольшой кривизной, так как в данном случае большая кривизна носовой части купола значительно снижает эффективность работы антипикирующих устройств. Качество первого серийно выпускаемого у нас в стране аппарата «Славу-тич-УТ», к сожалению, не может удовлетворить пока любителей дельтапланерного спорта. Обладая невысокими летными характеристиками, он к тому же склонен попадать в режим
необратимого флаттерного пикирования. Как проходили испытания на флаттерное пикирование в планеризме, описывает летчик-испытатель и писатель Игорь Шелест:

«У «человека из легенды», как называли журналисты Сергея Николаевича Анохина, с горой Клементьева была связана его авиационная юность, первые шаги его героической биографии. Здесь «испытатель от бога» Сергей Анохин провел эксперимент, вошедший навсегда в историю нашей авиации.

В то утро дул хороший южак. В воздухе было не менее тридцати планеров. Еще вечером в столовой прошел слух, что техком решил испытать один из планеров на максимальную скорость, причем допускалась возможность разрушения его в воздухе.

Надо сказать, что в тридцатые годы нередко случались необъяснимые катастрофы: развив максимальную скорость, самолеты почти мгновенно разрушались из-за прогрессирующих вибраций. Явление это назвали флаттером, и слово это приобрело смертельный смысл.

Выпаривая над долиной, я увидел в воздухе самолет. Он шел на подъем: за ним на буксире серебристый «Рот фронт». Воздушный поезд делает большой круг. Когда я набрал 700 метров над горой, самолет и планер шли против ветра на высоте около 2500 метров. Я тоже вывел свой планер против ветра, с параллельного курса были хорошо видны буксировщик и буксируемый.

Планер отцепился, самолет устремился вниз. Прошло не более минуты, и вот планер стал ступенями увеличивать угол планирования — сперва полого, потом круче, еще круче...

Вдруг... Что это?! Похоже на взрыв! Мгновенно на месте планера образовалось облако. Оно медленно растет, вытягиваясь вширь и особенно вниз,— серебристое, сверкающее на солнце. Отдельные части планера, обгоняя друг друга, сыпались на землю. Где же Сергей?

Наконец-то! Купол, спасительный белый купол парашюта примерно на тысяче метров раскрылся.

Когда первые участники слета, бросившиеся к подножию северного склона, добрались до Анохина, он уже сидел на об-ломках фюзеляжа и курил свою трубку. Возле него лежал на ранце свернутый парашют. Последующие два дня все были под впечатлением необычайного испытания. В газетах печатались статьи, посвященные подвигу Анохина. Западная печать назвала полет «игрой со смертью», необычайным испытанием на прочность».

И все же самое лучшее средство против флаттерного пикирования — не попадать в него. Это возможно, если крыло будет устойчиво. Тогда оно само выйдет на планирующий режим из любого положения.

Аппараты с продольной неустойчивостью могут попасть в режим кувыркания.

Рис. 36. Придание профилю крыла дельтаплана S-образной формы:
а- центральной нервюре; б — боковым нервюрам; в максимальные плечи у крыльев малого и большого удлинения; г — установка жестких элементов

Установлено, что кувырок происходит в результате потери

скорости. При срыве потока центр давления крыла уходит далеко назад, так как с ростом угла атаки подъемная сила падает, а пикирующий момент продолжает расти. Он и заставляет аппарат опустить нос и перейти в пикирование. При этом дельтаплан с пилотом вращаются вокруг горизонтальной оси. В режиме пикирования восстанавливается плавность обтекания, центр давления возвращается на место и уходит дальше вперед. Возникают аэродинамические силы, стремящиеся остановить вращение и вернуть аппарат в исходное положение. Но дельтаплан с пилотом обладают определенным моментом инерции. Поэтому нужно какое-то время, чтобы остановить вращение и начать его в противоположную сторону. Это время тем короче, чем больше силы вращения.

В режиме пикирования, когда угол атаки мал, а скорость еще невелика, восстанавливающие силы могут оказаться недостаточными. Вращение может затянуться настолько, что угол атаки станет меньше некоторого критического, и аэродинамические силы заставят аппарат вращаться в ту же сторону с ускорением. Начнутся кувырки.

Выдержки из актов летных происшествий. «Во время проведения соревнований чемпионата УССР пилот совершал нормальный полет. Неожиданно дельтаплан совершил несколько кувырков с разрушением правого полукрыла. Дальнейшее падение происходило неупорядоченно. Пилот не мог
предпринять каких-либо действий из-за полной потери ориентировки и большой скорости падения. Парашют отсутствовал».

«Дельтадром Дрокино Красноярского края. Пилот выполнял очередной испытательный полет на новом дельтаплане собственной конструкции с высоты 127 м. Спустя несколько секунд после старта дельтаплан «клюнул» носом. Пилот стал плавно выводить его из пикирования. При этом возник крен вправо, развилось скольжение на правое крыло и началась раскачка. В конечной фазе дельтаплан перешел в крутое пикирование с последующим кувырком через нос. Дельтаплан разрушился. Падение с высоты 50 м».

Тенденцию дельтаплана к переворачиванию можно установить еще при прохождении испытаний на сертификацию. Но опасность «кувырка» остается. С каждым годом аппараты становятся все более чувствительны к продольной устойчивости. Возможен переворот любого высококачественного спортивного дельтаплана,. Это может произойти при совокупности двух условий: экстремальной термической активности и неправильных действиях пилота.

Рассмотрим, к примеру, действия пилота, выполняющего «горку». При подходе к верхней точке траектории пилот постепенно начинает брать ручку на себя. В верхней точке дельтаплан зависает и пилот еще более притягивает ручку к себе. На нисходящей части полета, когда дельтаплан набирает ско-рость, пилот, боясь переворачивания аппарата, резко отдает ручку от себя. Этим самым он перемещает свой вес за центр тяжести аппарата, создавая все необходимые условия для переворота: центробежная сила вырывает трапецию из рук, пилот вдавливается в купол. Конструкция, как правило, не выдерживает возникающих перегрузок и ломается.

Как же правильно поступать в такой ситуации? После зависания в высшей точке траектории пилот должен полностью взять ручку на себя. Вращение прекратится и дельтаплан перейдет в отвесное пикирование, которое хотя и неприятно для пилота, но для прошедшего сертификацию аппарата не представляет опасности. Чтобы правильно действовать в подобной ситуации, надо заранее себя психологически подготовить. Для этого нужно провести соответствующую тренировку. В нормальном полете надо довести аппарат до срывного режима и, когда он проявит стремление опустить нос, не препятствовать этому, а помочь взятием ручки на себя. Важно заставить себя держать ручку в таком положении, пока дельтаплан сам не выйдет в нормальный режим полета. Повторение этого упражнения снимет волнение, сопутствующее первой попытке. Это упражнение надо выполнять с парашютом на достаточной высоте и в условиях отсутствия турбулентности. Если пилот научится справляться со страхом, вполне понятным в такой ситуации, то он сможет правильно действо-вать в нужный момент. Внимание! В сомнительном случае — ручка полностью на себя!

На современных дельтапланах значительно уменьшена крутка и угол стреловидности, а значит и запас устойчивости. Наличие только одних концевых (антипикирующих устройств) не гарантирует не только от кувырков, но и от затягивания в пикирование. Практика показала, что необходима подвязка к мачте задних концов первых нервюр, а хвостовики нервюр должны быть гибкими для создания 5-образного профиля.

Требования к статической боковой устойчивости обычно менее жестки, чем к продольной и заключаются в том, что неустойчивое спиральное движение должно иметь период, вдвое превышающий недопустимый минимум (обычно 4 с за полный виток спирали).

Боковая устойчивость состоит из путевой и поперечной устойчивости. Путевая (флюгерная) статическая устойчивость — это способность дельтаплана самостоятельно противодействовать изменению угла скольжения. Флюгерной эта устойчивость называется потому, что в данном случае дельтаплан ведет себя как флюгер. Дельтаплан будет обладать статической путевой устойчивостью, если его боковой фокус находится позади центра тяжести. Чтобы увеличить расстояние между ЦТ и боковым фокусом, на некоторых дельтапланах ставятся килевые поверхности. Боковая неустойчивость может привести к штопору.

Штопор — это полет, при котором центр тяжести дельтаплана перемещается по крутой спирали малого радиуса, а дельтаплан вращается вокруг оси, близкой к продольной. При этом угол атаки больше критического, а это значит, что на крыле происходит срыв потока.

Долгое время физическая сущность явления штопора оставалась неясной, и поэтому не могли быть разработаны практические меры по борьбе с ним. На заре авиации попадание в штопор часто заканчивалось катастрофой. Теория штопора была разработана А. Н. Журавченко и В. С. Пыш-новым. Причиной штопора является авторотация (самовра-щение) крыла, возникающая на закритических углах атаки.

При авторотации разные подъемные силы на правом и левом полукрыле создают вращающий момент. Кроме разности подъемных сил возникает разность сил лобового сопротивления, которое у опускающегося полукрыла из-за увеличения угла атаки станет больше, чем у поднимающегося. В результате начинает действовать момент, разворачивающий дельтаплан в сторону опускающегося полукрыла.

Чем больше момент инерции дельтаплана относительно его продольной оси, тем сложнее остановить его вращение вокруг оси х. У дельтаплана основная масса сосредоточена в центре аппарата (тело пилота), поэтому момент инерции мал. Кроме того, чем резче выражен срыв потока с крыла на закритических углах атаки, тем более

склонен дельтаплан к штопору.

У дельтапланов, как правило, коэффициент Су на больших углах атаки имеет более плавный переход к падению подъемной силы, чем у планеров и самолетов. Поэтому штопоры на дельтапланах — явление очень редкое (рис. 37). Но если дельтаплан все же попал в штопор, то необходимо знать, что выход из него не составляет больших затруднений: пилоту необходимо зафиксировать тело и поставить рулевую трапецию в нейтральное положение. Дельтаплан сам имеет тенденцию к выходу из штопора, и ему не надо мешать.

Поперечная статическая устойчивость — это способность дельтаплана устранять возникший в полете угол крена или сохранять полет с заданным углом крена. Для того, чтобы дельтаплан мог самостоятельно устранять возникший угол крена, необходимо, чтобы появлялся поперечный момент, вызывающий вращение в сторону отстающего полукрыла. Но крен непосредственно не влияет на величину поперечного момента; влияние это проявляется через появляющееся скольжение. Для этого необходимо, чтобы боковой фокус находился выше ЦТ дельтаплана.

Все виды устойчивости дельтаплана зависят от расположения центра массы по высоте; чем ниже он расположен относительно хорды крыла, тем более устойчив летательный аппарат. При этом дельтаплан уподобляется маятнику часов: у маятника часов центр массы так же, как у дельтаплана, рас-положен достаточно низко. Если мы отведем маятник вбок, то он будет тем быстрее возвращаться в исходное положение, чем ниже расположен ЦТ.

Увеличение длины подвески значительно повышает стабильность полета, продольную и боковую статическую устойчивость, уменьшает опасность полета на малых углах атаки и усилия пилота, необходимые для управления, но, к сожалению, при этом уменьшается управляемость дельтапланом. Ее оптимальная длина рекомендуется порядка 1500 мм.

В 1985 году наши дельтапланеристы впервые столкнулись с явлением раскачки дельтапланов по курсу и по крену. «...Через несколько секунд после старта вертикальный порыв
накренил правое крыло моего дельтаплана. Опасаясь разворота на склон или потери скорости, я взял ручку на себя и переместился в противоположную сторону. Дельтаплан быстро восстановил первоначальное положение, но затем так же быстро приобрел крен в противоположную сторону. Сначала мне показалось, что это случайное чередование двух вертикальных порывов, но колебание повторилось вновь, затем еще и еще... С каждым разом угол крена и рысканья возрастали, амплитуда увеличивалась. Дельтаплан больше не подчинялся управлению, его словно подменили...» Это рассказ опытного пилота, впервые попавшего в режим раскачки. С этим режимом столкнулся целый ряд пилотов, и часть из них

не смогла выйти из этой ситуации благополучно.

В погоне за максимальным качеством некоторые спортсмены форсируют геометрические и аэродинамические параметры своих аппаратов: чрезмерно

уменьшают угол стреловидности крыла и крутку. Иногда это происходит при попытках восстановить первоначальную форму купола его растягиванием. Слепая погоня за качеством может привести к снижению боковой устойчивости, которое и проявляется в опасном явлении раскачки, так называемом «голландском шаге». В этом режиме дельтаплан на повышенной скорости раскачивается с крыла на крыло с нарастающей амплитудой. Явление можно связать с потерей поперечной устойчивости вследствие слишком большой отрицательной К-об-разности крыльев. Если оценивать V дельтапланов по взаимному расположению его центральной хорды и передних кромок (боковых труб), то у всех дельтапланов V окажется отрицательным. Тем не менее дельтапланы летают устойчиво и противодействуют отклонению пилота в сторону, то есть ведут себя как летательные аппараты с положительной V-об-разностью. Поверхность крыла дельтаплана криволинейна и поэтому сказать заранее, какова их V-образность, невозможно. Это определяется только экспериментально по характеру полета.

Предположим, что в прямолинейном полете пилот случайно отклонился влево. При этом левое крыло оказывается более

нагруженным, чем правое. Согласно теореме Жуковского о подъемной силе

Из формулы следует, что левое крыло должно приобрести большую скорость, а правое замедлить свое движение. Дельтаплан поворачивается вокруг вертикальной оси левым крылом вперед. Это явление называется обратным вращением. Вследствие отрицательного V угол атаки правого крыла увеличивается, а угол атаки левого — уменьшается. По той же формуле скорость левого крыла еще более увеличивается, а правого — уменьшается. Это заставит правое крыло подняться, а левое опуститься. Благодаря стреловидности дельтаплан поворачивает влево. Когда пилот отклонится вправо, это явление повторится в обратном порядке. Правое крыло, прежде чем опуститься, продолжит вращение под возросшей нагрузкой. Пока оно будет обгонять левое крыло, на левом увеличится угол атаки, и оно начнет подниматься. В целом весь процесс выглядит, как колебания с постоянной или возрастающей амплитудой. Если пилот займет неподвижно нейтральное положение, то вместо колебаний аппарат будет совершать спираль, так как при отрицательном V положение с креном для него является устойчивым.

Если у дельтаплана положи-тельная V-образность, то при отклонении пилота влево и после обратного вращения угол атаки увеличится на левом крыле, а не на правом. Это заставит приподняться левое полукрыло, что затруднит и задержит поворот. Этим объясняется тяжелое управление аппаратом с большой положительной V-об-разностью. Но зато у такого дельтаплана устойчивым является прямое положение.

Практика показывает, что голландский шаг начинается при повышенной скорости и для выхода из него достаточно отдать ручку на себя. Обратное вращение, а значит, и раскачивание более выражены при малых углах атаки.

Голландский шаг зависит от устойчивости дельтаплана по тангажу, то есть от крутки, стреловидности и от профилей. При большом запасе продольной устойчивости крылья интенсивнее стремятся изменить свой угол атаки в сторону оптимального.

В результате изучения этого явления Наставление по производству полетов на дельтапланах (НППД-84) дополнилось положением: «При возникновении в полете раскачки дельтаплана по курсу и крену, перемещением ручки управления от себя уменьшить скорость до экономичной. Восстановив нормальный режим полета, незамедлительно произвести посадку для выяснения причин раскачки».

Это сглаживает голландский шаг. Иногда достаточно немного на концах крыла увеличить
крутку и сделать крылья мягче, и аппарат станет послушнее.

Если посмотреть, как меняется положение центра давления относительно центра массы, то можно увидеть, что коническое крыло дельтаплана подобно игрушке-неваляшке. Правильно спроектированный дельтаплан сам стремится занять сбалансированное положение и создать восстанавливающие моменты.

Советы по пилотированию дельтаплана. Расскажем здесь

о некоторых приемах пилотирования на примере дельтаплана «Атлас».

На старте при слабом ветре для ненагруженного крыла характерно рыскание. При небольшом увеличении угла атаки рыскание прекращается. «Атлас» снабжен мощной антипикирующей системой, поэтому на старте он любит «задирать нос». Не надо бояться этого, утверждает А. Кареткин, который считается большим знатоком управления «Атласом». Не насилуйте аппарат — с первых же шагов разбега он сам примет нужный угол атаки. Стартовать всегда нужно против ветра, так как за счет развитой консольной части крыла он чувствителен к боковому ветру. Если оторвавшись от земли вы почувствуете, что скорость мала, притяните ручку управления к себе: используя высоту склона и экранный эффект, вы выйдете на нормальный режим полета. При скорости ветра 5—6 м/с уже на разбеге можно легко достичь полетной скорости и, круто взмыв вверх, выйти в вос-ходящий поток над склоном. «Атлас» позволяет достаточно эффективно выполнять этот маневр. Аппарат обладает большим запасом продольной устойчивости (его диапазон углов тангажа ±30°) и при перемещении ручки «от себя» и «на себя» возникают ощутимые восстанавливающие усилия. Благодаря этому пилоту легко установить обратную связь и осуществить контроль скорости полета. «Атлас» хорошо предупреждает пилота о приближении скорости сваливания — увеличением скорости снижения, усилием на ручке управления и, главное, появлением вялости в управлении. На около-срывной скорости аппарат перестает реагировать на поперечное управление, это сигнал: «Увеличить скорость!».

Минимальную скорость снижения аппарат имеет при скорости полета 27—29 км/ч. При увеличении скорости свыше наивыгоднейшей скорость снижения и скорость планирования увеличиваются пропорционально, но при скорости более 40 км/ч аэродинамическое качество аппарата резко падает. Этой областью скоростей пользуются только при разгоне или необходимости быстрого снижения.

Для этого аппарата наиболее эффективен разворот с отдачей ручки. Выход из разворота надо делать с некоторым упреждением. Максимально допустимый крен 60°. Понятие «штопор» для этого аппарата не существует. Он не сохраняет режим вращения после сваливания даже на спирали. Чтобы удержать его в спирали, нужно постоянно прикладывать усилие. После прекращения действия усилия аппарат самостоятельно переходит в нормальный режим полета. Вспоминается, что в первых руководствах запрещалось совершать спирали без значительного запаса высоты. Одному из авторов этой книги пришлось на «Атласе» выполнять спираль на высоте 15 м. После ее завершения был еще запас метров пять, необходимый для выполнения дальнейшего прямолинейного полета.

Посадка на «Атласе» имеет свои особенности, особенно проявляющиеся в штиль. Дистанция выдерживания может составлять 25—30 м.

«Атлас» летуч, поэтому преждевременная отдача ручки в конце режима выдерживания приведет к взмыванию аппарата вверх, а запоздалая — к уты-канию аппарата носом в землю. Момент своевременной отдачи ручки пилот определит, совершив несколько полетов. Отдачу надо совершать энергично, на полностью вытянутые руки, с перехватом за вертикальные стойки трапеции. Сохранив относительную простоту управления своих предшественников, «Атлас» позволяет осваивать приемы управления современными спортивными дельтапланами. Этот дельтаплан представляет на сегодняшний день наиболее оптимальный компромисс в вечном споре качества, безопасности и удобства.

Особенности пилотирования мотодельтаплана. Взлет одного из наиболее известных совре-менных мотодельтапланов — «Космоса» (табл. 1) имеет очень существенную особенность по сравнению с другими мотодельтапланами: несмотря

на избыточную мощность, «Космос» не может оторваться ранее, чем достигнет скорости, превышающей полетную. Ход ручки управления вперед ограничивается расположенным перед ней пилоном, что, в свою очередь, ограничивает угол атаки крыла. Благодаря этому свойству аппарата практически невозможен срыв потока при взлете. Здесь действует правило: ручку от себя и — полный газ. Таким образом безопасный взлет будет обеспечен.

Так как траектория такого взлета не очень смотрится со стороны, то опытные пилоты в момент отрыва координированно уменьшают тягу и угол атаки. Часто применяют другой метод, когда позволяет длина и качество взлетной площадки,— разбег выполняют на минимальном угле атаки, а при достижении скорости, превышающей полетную, плавным движением ручки управления от себя производят отрыв.

Длина пробега в штилевых условиях не превышает 50 м.

В двухместном варианте длина пробега лишь незначительно увеличивается и колеблется от 50 до 60 м.

«Космос» — это довольно тяжелый летательный аппарат. К такой мысли приходишь, когда впервые вводишь его в разворот. Несмотря на значительную мощность двигателя, радиус разворота составляет более 40 м, а в двухместном варианте — до 80 м. Конечно, тут приходится забыть об эффективных разворотах «на крыле», которые можно позволить себе на легком одноместном мотодельтаплане.

Для координированного разворота требуется поддерживать аппарат газом,как на винтовых самолетах. Навык приходит довольно быстро.

За счет запаса мощности и меньшей удельной нагрузки в одноместном варианте «Космос» несравненно более манев-рен, чем в двухместном. Это надо учитывать при выборе тактики полета, особенно вблизи земли. Сказывается запаздывание реакции аппарата на управляющие движения пилота.

Усилия на ручке управления выше, чем у безмоторного дельтаплана. А в двухместном варианте при выполнении крутых разворотов они могут достигать 30—35 кГ. Нагрузка особенно ощутима в полете при порывистом ветре и термических потоках. Практика показала также, что по мере вытяжки (деформации) купола усилия на ручке управления возрастают.

В целом же техника управления мотодельтапланом не отличается от управления дельтапланом — планером, за исключением посадки.

Посадка. Сбросив газ, вы планируете в направлении посадочной площадки. Затих рокот двигателя, и теперь только шумит в проушинах шлемофона встречный поток воздуха. Вариометр показывает 2,5 м/с. Ручка управления в нейтральном положении — руки не ощу-щают никакого усилия. Кажется, все нормально. Но когда до земли остается не более 2 м и вы начинаете, как обычно, выравнивать аппарат, приходит запоздалое осознание: поздно!

Действительно, «Космос» в силу большой массы требует более тщательного расчета высоты выравнивания. Особенно его инерция сказывается в двухместном варианте.

Таблица 1

Техническая характеристика мотодельтаплана серии «Космос»

Однако и это не все. Та же инерция еще более усложняет посадку в условиях ветра. При скорости ветра свыше 4 м/с
у земли, на высоте приблизительно до 10 м, формируется зона так называемого сдвига ветра. Имея вертикальную скорость снижения 2,5—3 м/с, «Космос» проходит ее за 3 с. Этого времени недостаточно для того, чтобы увеличить полетную скорость, и в результате — срыв потока. Ручка управления подается назад, на пилота, нос аппарата опускается, земля стремительно набегает и, несмотря на полностью отданную ручку, посадка происходит грубо, с ударом.

Чтобы избежать этого, уже на высоте 20—25 м необходимо взять ручку управления на себя и увеличить скорость. Запас скорости позволит миновать зону сдвига ветра без опасности срыва, а также уменьшить время ответной реакции аппарата при выравнивании. Конечно, дистанция выдерживания при этом несколько увеличится, но это увеличивает безопасность посадки.

В двухместном варианте «Космос» требует особенно тщательного расчета посадочной траектории. Здесь надо полностью отказаться от резкой манеры управления, постоянно учитывать инерцию аппарата. Когда масса пассажира и груза превышает 70 кг, рекомендуется производить посадку в режиме работающего двигателя с некоторой тягой. Одним запасом скорости не удается обеспечить плавного выравнивания.

Говоря о летных качествах «Космоса», нельзя не упомянуть об одном характерном яв-лении, которое также приходится учитывать,— это склонность к боковому скольжению. Спортсмены, летавшие на «Космосе», шутят: «На нем легче летать кругами, чем по прямой». Увы, в этом есть большая доля истины. Удержать «Космос» на одном курсе, особенно в термических потоках, либо при боковом порывистом ветре — дело непростое для начинающего пилота. Для этого требуется определенный навык.

Несколько сложнее дело обстоит с посадкой. Здесь должно действовать непреложное правило: не подходи к земле, пока полностью не устранишь скольжение. Посадка должна осуществляться только с прямой! «Космос» не простит вам небрежности, которую можно позволить себе, приземляясь на планере-дельтаплане. Особенно аккуратным следует быть при полете с пассажиром. Не забывайте, что 80 % всех летных происшествий приходятся на посадку.

содержание .. 3 4 5 6 ..