ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ ОСНОВЫ ПАРЯЩЕГО ПОЛЕТА (обзорная лекция)
advertisement
ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 2 ОСНОВЫ ПАРЯЩЕГО ПОЛЕТА (обзорная лекция) Планерный спорт является одним из наиболее интересных и интеллектуальных по той причине, что погода все время меняется, и нет двух совершенно одинаковых в этом смысле дней. Процессы образования вертикальных потоков воздуха достаточной для подъема планера энергии и размеров не являются в определенной степени случайными. Поэтому в лекциях рассматриваются идеализированные представления о вертикальных движениях в атмосфере. Потоки, пригодные для использования при полетах на планерах можно разделить на четыре большие группы: 1. Потоки обтекания; 2. Термические потоки; 3. Волновые потоки; 4. Потоки в струйных течениях. Основная схема парящего полета. Различают парящие полеты в потоках обтекания, волновых потоках и термических потоках. При полетах по маршруту используются, как правило, термические потоки. В некоторых случаях как дополнительное средство увеличения путевой скорости используются остальные типы потоков. Полеты в волновых потоках используют, как правило, при полетах на большие высоты с целью достижения рекордов высоты и выигрыша высоты. Полеты в потоках обтекания использовались ранее из-за относительно дешевого способа поднять в воздух планер, а также с целью достижения рекордов продолжительности полета (в настоящее время этот вид рекорда упразднен). Рассмотрим подробнее полеты в термических потоках. При достаточном прогреве поверхности возникают теплые пузыри воздуха, которые, поднимаясь вверх, сливаются в вертикальные струи более теплого воздуха. При достаточном температурном градиенте (как правило, более 6,5°С/км) теплый воздух, поднимаясь и охлаждаясь от расширения, все равно является более теплым относительно окружающего воздуха. Этот воздух поднимается до тех пор, пока его температура не станет равной окружающему. Планеры набирают высоту в восходящих струях воздуха и далее, снижаясь, делают переход к следующему восходящему потоку. Влияние скорости планера на скороподъемность в восходящем потоке. Скорость восходящего теплового потока увеличивается от периферии к центру, поэтому, чем меньше скорость планера, тем меньший радиус спирали он описывает, тем выше его скороподъемность. Исключение составляют полёты на критических углах атаки, когда с уменьшением скорости полёта резко увеличивается вертикальная скорость снижения планера, а, следовательно, падает его скороподъемность относительно потока. Для уменьшения радиуса спирали в потоках, особенно узких, необходимо пользоваться закрылками. Чем выше скороподъемность восходящего потока, тем при прочих равных условиях выше средняя скорость полета по маршруту и выше оптимальная скорость перехода от одного потока к другому. Естественным является и тот факт, что чем выше качество планера и чем менее выраженно оно падает при отклонении скорости полета от наивыгоднейшей скорости, тем выше средняя скорость полетов по маршруту (при сравнении планеров с мало отличающимися минимальной и наивыгоднейшей скоростями полета). Если не выполняется последние условия, то может возникнуть случай, когда планер с более высоким качеством может показывать меньшую среднюю скорость по маршруту (например планер с высокой минимальной скоростью, на котором нет возможности эффективно использовать энергию восходящего потока). Влияние ветра на скороподъемность в восходящем потоке. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 3 При потоке, не связанном с землей он близок к вертикальному (на заключительном этапе развития облака). Поэтому в этом случае ветер не оказывает влияния на скороподъемность планера в потоке. Если поток формируется над конкретным местом поверхности, то при воздействии ветра он является наклонным. При этом возникает эффект "выдувания" планера из потока (см. рис.1). Рис.1 "Выдувание" планёра из потока. Влияние водобалласта на среднюю скорость по маршруту. Чем выше удельная нагрузка на крыло, тем больше скоростная поляра (см. рис.2) смеV G1 поток G2 Vу Vу Vпот планер G1<G2 Vу наб u щается в сторону больших вертикальной и горизонтальной скоростей: Рис.2. Более тяжелый планер выигрывает на переходах (большая скорость перехода при том же качестве), однако проигрывает в скороподъемности в потоках. По этой причине существует оптимальное количество водобалласта в конкретных условиях. Метеорологические условия, благоприятствующие парящим полетам. а) Морской умеренный воздух сильно увлажнен и неустойчив. При продвижении на континент нагревается и становится еще более неустойчивым. Образуются мощные облака высотой 4-5 км. Если воздушная масса остается на следующий день, то холодный воздух на высотах, опускаясь, нагревается и образует слой инверсии на высотах 2 - 3 км. Мощность кучевых облаков - меньшая при хороших восходящих потоках. б) Холодный фронт. Холодный воздух, натекая на теплую поверхность, прогревается и становится неустойчивым. После прохождения и прекращения осадков возможны успешные полеты планеров по маршрутам. Успешными полетами на дальность являются полеты перед холодным фронтом, особенно второго рода. в) Циклоны. Полеты после прохождения циклона в тыловой части холодного сектора наиболее благоприятны для скоростных полетов по замкнутым маршрутам. Ниже рассмотрены более подробно вопросы теории и тактики парящих полетов по маршрутам. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 4 ТЕМА № 1 ПАРЕНИЕ В ПОТОКАХ ОБТЕКАНИЯ. Зависимость интенсивности восходящего потока от формы склона, ветра, рельефа наветренной стороны склона. Вихри на склоне. Техника парения в потоках обтекания. Меры безопасности. Переход от потоков обтекания в термические потоки. Именно с полетов в потоках обтекания и зарождался планеризм. На горе Усть-Кут близь Коктебеля проводились первые слеты планеристов. Схема полетов в потоках обтекания представлена на рис.3. Рис.3 Полёт в потоке обтекания. В потоке обтекания можно летать до тех пор, пока ветер, дующий поперек гребня, не затихнет или не сменит направление. С наветренной стороны имеется слой восходящего воздуха, который уравновешивает собственное снижение планера. Сила восходящего потока зависит от силы ветра, высоты гребня и его конфигурации. При склоне, выгнутом в сторону ветра (рис.4) потоки выше. В таких потоках установлены рекорды продолжительности полета до 3-х суток, однако, планер как бы привязан к склону горы. Рис.4 Оптимальная форма склона. При полетах на дальность, до цели с возвращением, практикуемых за рубежом, значительная часть полета проходит вдоль скалистых гор, что наряду с термическими потоками позволяет держать среднюю скорость на некоторых участках полета, превышающую 200 км/час. Наветренный вихрь перед крутыми склонами. Такой вихрь часто возникает у подножия особенно крутых склонов или частей склонов. Поэтому слишком крутой склон не всегда благоприятствует развитию восходящего потока, более пологий склон может оказаться эффективнее. Оптическое впечатление, что крутой склон опаснее, чем пологий, обманчиво. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 5 ТЕМА №2 ПОИСК ВОСХОДЯЩИХ ТЕРМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ . Образование пузырей теплого воздуха над земной поверхностью и формирование термика. Динамика развития термика и его структуры. Виды термических потоков. Условия, влияющие на образование и параметры термиков. Поиск восходящих потоков в зависимости от их характера и высоты полёта. В зависимости от состояния атмосферы и подстилающей поверхности возникают либо отдельные пузыри, либо устойчивые восходящие потоки. При относительно малых контрастах поверхности, малом прогревании поверхности или достаточно устойчивой атмосфере возникают разрозненные пузыри теплого воздуха. Схема циркуляции воздуха в воздушном пузыре представлена на рис.5: Рис. 5 Упрощенный разрез пузыря. Схема образования пузыря представлена на рис.6: Рис. 6 Этапы образования восходящего "пузыря". В центре имеется ядро с вертикальной скоростью потока, выше средней скороподъемности. В такую погоду нельзя ориентироваться по летящим по маршруту планерам, ибо приход в предполагаемый поток ниже планеров, набирающих высоту, может привести к тому, что потока не окажется вследствие ограниченной зоны действия пузыря. Теплый воздух, являясь более легким, поднимается вверх, расширяется и вследствие этого охлаждается. Если высотный градиент температуры мал (температура воздуха с ростом высоты падает медленно, например, меньше 5° С на 1000 м.), то температура поднимающегося воздуха быстро уравновешивается с температурой окружающего воздуха. С этой высоты восходящие термические потоки отсутствуют. Если температурный градиент достаточно высок (для средних широт более 6…6,5° С на 1000м), то теплый воздух, расширяясь с подъемом вверх по сухо адиабатическому (без обмена энергии с окружающей средой) закону, остается более теплым по сравнению с окружающим воздухом и поднимается до больших высот, нежели в первом случае. Охлаждаясь, теплый воздух, может достигнуть точки росы. В этом случае из воздуха начинает выделяться растворенная в нем влага, т.е. появляется облако. За счет скрытой теплоты, выделяющейся при конденсации пара, скороподъемность потока может увеличиться. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 6 Воздушные потоки в кучевых облаках. Кучевые облака зарождаются, развиваются и распадаются. Этот процесс представлен на рис. 7. Рис. 7 Жизненный цикл облака. Из рисунка видно, что в последних стадиях развития облака восходящие потоки находятся только под кромкой облака. Это следует иметь в виду, так как под набирающим высоту планером потока может не быть. Ниже рассмотрим процессы образования и распада мощных кучевых облаков и кучево-дождевых. В первой стадии развития они довольно тонкие. Нижний край - на высотах 0,5-2,5 км и толщина - от нескольких десятков метров до 2-3км. Восходящие потоки наиболее велики в центре и достигают 3-5 м/сек. Сбоку от облака - слабые нисходящие потоки. У самого облака нисходящие потоки усиливаются вследствие испарения облачных капель. Горизонтальные размеры - до 2-3 км. Такие облака полностью располагаются в слое с положительной температурой, и обледенение не происходит. Во второй стадии развития облака становятся мощно-кучевые. Вершины облаков достигают 4-6 км. Наблюдается обледенение. Как правило, являются многокупольными. Вокруг облака в зоне 3 - 5 км - нисходящие потоки до 0,5 м/с и у облака на расстоянии сотен метров до 1-2 м/с. Умеренная или даже сильная болтанка. Все кучевые облака имеют четкий суточный ход. Отдельные облака существуют до 10 -20 мин., а мощно - кучевые до 30 - 40 мин. Расположение зоны нисходящих потоков зависит от характера изменения ветра с высотой так, как представлено на рис. 8. Рис. 8 Расположение нисходящих зон возле облака. Третья стадия развития конвективных облаков - перерастание мощно - кучевых облаков в кучево-дождевые и далее в грозовые. На вершинах таких облаков образуется ледяные кристаллы. Характерной особенностью является наличие ливневых осадков в виде дождя и града. Вертикальное развитие - до 10 -12 км. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 7 Наиболее мощные облака образуются во фронтальной области. К конвективным процессам в этом случае добавляются динамические, поэтому максимум развития таких облаков не всегда совпадает с максимумом нагрева земли. Так в близи теплых фронтов максимум развития кучево-дождевых облаков приходится на вечер или начало ночи. Мощные кучеводождевые облака, в которых отсутствуют разряды, называются ливневыми. Перед фронтами часто образуются облачные гряды, район образования которых может измеряться сотнями километров. Типичный вид мощного кучево-дождевого облака приведен на рис. 9. Рис. 9 Строение мощно-кучевого (грозового) облака. Потоки в таких облаках достигают 50-80 м/с, а нисходящие до 30 м/с. Средний радиус восходящих потоков - 700-1000 м, нисходящих - 700 м. Максимальная ширина потоков достигает 10-12 км. Около 2/3 объема занимаемой восходящие потоки, 1/3 - турбулентность, в которой нет возможности набрать высоту. Соотношения поднимающегося и опускающегося воздуха внутри облака меняется в ходе развития облака. В растущих облаках преобладают восходящие потоки, в разваливающихся - нисходящие. Максимальное развитие облака внешне заметно по растеканию верхней части облака, т.е. началу формирования так называемой ”наковальни’’. В кучево-дождевых облаках град выпадает не в центре восходящего потока, а на его периферии. Все облако переносится как единое целое со скоростью ветра на высотах 3-5 км. С подветренной стороны могут возникнуть волны со скоростью набора 1-3 м/с. Условия полета в кучево-дождевых облаках Преднамеренно входить в облака запрещается! Грозовые разряды могут вывести аппаратуру из строя или сделать невозможным ведение радиосвязи, временно ослепить экипаж. Обледенение происходит очень интенсивно и особенно велико в центральной части восходящего потока и в верхушке зоны осадков. Град в десятки граммов - почти в любом градовом облаке. Встречаются градины до нескольких килограммов. Зона наибольших градин - в центре восходящего потока. Высока турбулентность, которая может разрушить конструкцию. Опасные явления происходят в облаках, находящихся в стадии наибольшего развития, когда вершина имеет вид обширной наковальни, над которой выступают один или несколько куполов. Такая стадия развития имеет продолжительность 2030 мин. при общей жизни облака 1,5-2 ч. Однако по внешнему виду трудно судить о стадии Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 8 развития облака, поэтому полеты в кучево-дождевых облаках следует считать рискованными. Особенно это относится к фронтальной облачности, большие размеры которой и повышенная грозоопасность особенно опасна для полетов самолетов и планеров. Парение над облаками. Для набора высоты выше нижней кромки облака без входа в него могут использоваться потоки обтекания облаков (см. рис. 10). Рис. 10 Обтекание облака ветром. Условия возникновения: 1) прирост силы ветра с высотой не менее 5 м/с на 1000 м высоты; 2) облако должно иметь достаточно большую ширину (чем шире облако, тем сильнее поток); 3) близость градиента температуры к адиабатическому. Невыполнение условий 2 и 3 приведет к тому, что облако будет обтекаться сбоку, а не сбоку и сверху. Внешне можно судить о наличии таких потоков по форме облаков, имеющих загнутую форму, а также при наличии чечевицеобразного облака над кучевым облаком. Такие потоки, как правило, имеют малую скороподъемность. Другой случай, при котором можно подняться выше основания облаков - при наличии гряд. Распределение ветра с высотой показано на рис. 11. Рис. 11 Для набора высоты выше кромки облака необходимо после набора высоты под облаком выйти на наветренный слой грядой. В таких потоках планеристы поднимались в непосредственной близости от облака. Следует помнить, что при полетах на соревнованиях полеты выше нижней кромки облаков жестоко штрафуются. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 9 Волновые потоки. При обтекании препятствий, в особенности горных массивов, возникает ряд интересных явлений. Используя их, планеристы могут подниматься до границ стратосферы. При обтекании горных хребтов могут возникать волновые движения, возникающие на границе раздела двух различных воздушных слоев. Картина образования волновых потоков представлена на рис. 12. Рис. 12 Возникновение волновых движений. Натекая на горный гребень, воздух поднимается вверх по склону. Над гребнем по закону Бернулли статическое давление вследствие сужения потока падает и далее воздух подсасывается вниз. Вынужденные волновые движения могут стать стационарными, т.е. возникает ’’стоячая’’ волна. Вертикальное распространение волны зависит от амплитуды волны. Длина волны возрастает с высотой, что согласуется с постепенным усилением ветра с высотой. Длина волны колеблется от 5 до 20 км. Расстояние между хребтами в большинстве случаев составляет 2/3 длины волны. Для возникновения волны необходима скорость ветра над хребтом порядка 10 - 15м/с и направление ветра перпендикулярно хребту с отклонением не более ±30°. Рис. 13 Влияние расположения хребтов на интенсивность волны. Возникают волны чаще всего вблизи фронтов в обширном теплом секторе, когда ветер усиливается с высотой по направлению от периферии к центру. Большое значение имеет географические особенности хребта. Так, на рис.13 показано влияние расположения горных хребтов на интенсивность волнового движения. Первый признак ослабления волнового движения - приближения ротора к гребню и перерастания фенового вала в кучевые облака. Характер облачности при образовании стационарных волн показан на рис.12. Наиболее характерными являются чечевицеобразные облака, Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 10 которые могут быть многоярусными. Облачная область зависит от многих факторов, но главным образом от влажности воздуха. Техника и тактика полета на волне. Полеты в волновых потоках по сложности различаются на 3 категории: Первая категория наиболее простая. Аэропоезд набирает высоту до волнового потока. Отцепка - в зоне восходящих потоков. Восходящая зона располагается под углом к горизонту как показано на рис.10 и угол тем больше, чем сильнее ветер. Если скорость ветра меньше экономической, то можно лететь по "восьмерке", т.е. как в потоках обтекания. Если выше, то можно методом зигзагов, как показано на рис.14, т.е. манипулируя скоростью. Иногда из тактических соображений необходимо перейти с волны на волну. Это можно сделать переходом по ветру. Потеря высоты невелика. При переходе на гребень волны против ветра потери - 1-1,5км из - за малой путевой скорости (сильный ветер). Имеется слабое обледенение, и кристаллы льда могут забить ПВД. Кабина изнутри покрывается инеем вследствие разности температур и влажности внутри и вне кабины. Вторая категория (наиболее сложная): Полет начинается в роторном потоке. Самое сложное Рис. 14 - буксировочный полет из-за сильной болтанки. Возникают значительные перегрузки, доходящие до 4g и более. В зависимости от скорости ветра на высоте набирают высоту в роторе так, как изображено на рис.15 Рис. 15 Способы перехода в волновой поток. Иногда от облака сверху ротора отрываются куски, которые не следует догонять. Когда станет заметно, что движения в роторе затихнет, необходимо перейти на волну, направив планер ближе к хребту. Важно уловить момент перехода от ротора в волновой поток, который характеризуется переходом от потока с высокой турбулентностью к практически ламинарному потоку. Это важно вследствие различной тактики полета в роторе и волне. Третья категория (наиболее редкая): переход в волну осуществляется из термического потока. Основная сложность - перейти из термического потока в волновой вследствие малости времени, когда этот переход возможен. При сильном ветре термические потоки сильно уносятся ветром, тогда как волновые потоки практически неподвижны. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 11 Для достижения максимальных высот лучше первый способ, а для достижения максимального выигрыша высоты - второй и третий. Полеты на волне происходят, как правило, на больших высотах, крайне важно поэтому обеспечить безопасность полета. Так утечка кислорода, ухудшение видимости, ухудшение самочувствия пилота, натекание сплошной облачности и т.д. требует прекращения задания и энергичного снижения. Нельзя забывать и о том, что на высоте сумерки наступают позже, чем на земле, особенно если солнце садится со стороны гор. При хорошей организации полеты в волновых потоках вполне доступны спортсменам второго разряда. В конце темы 2 следует еще раз подчеркнуть, что данное изложение - только вводная к той обширной области знания о потоках и погоде, столь необходимой для спортсмена высокого разряда, стремящегося быть в лидирующей группе. Анализируйте погоду, полеты, потоки. Именно здесь кроется опыт, а, следовательно, и залог успеха истинного спортсмена. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 12 ТЕМА №3 СПИРАЛИ ПЛАНЕРА В СПОКОЙНОЙ АТМОСФЕРЕ Силы, действующие на планер в спирали. Связь между скоростью, снижением планера, радиусом спирали и углом крена. Спиральные поляры и их огибающая. Наивыгоднейшие скорость и угол крена для заданного радиуса спирали. Рассмотрим скоростную поляру планера, представленную на рис.16. Vкр Vнв Vэк Vмакс V Vуmin 2 режимы 1 режимы Vу Рис.16. Скоростная поляра планёра. Для набора высоты в потоке спиралями на планере используют, как правило, вторые режимы полета. Подробнее рассмотрение сил, действующих на планер на вторых режимах необходимо для обеспечения максимальной скороподъемности и безопасности полетов на таких режимах. Схема сил, действующих на планер на спирали представлена на рис.17 и 18. Rсп Х Y Х К Вид А Y К G А Gcosпл Рис 17. Рис 18 Рассмотрим, какую скорость необходимо держать при выполнении спирали. Для этого рассмотрим следующие формулы: ρV 2 X Cx S; 2 ρV 2 Y Cy S; 2 GV 2 K , gR где: G – вес планёра; R – радиус спирали; K – центробежная сила, направлена вдоль радиуса спирали параллельно горизонту. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 13 ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ Условия равенства сил на спирали имеют вид: 2 ρVсп X сп Cx S G sinθ сп ; 2 (4) проекция на вертикальную ось: Yсп cos γ G cos θ сп C y 2 ρVсп S cos γ ; 2 2 2 ρ Vсп G Vсп . Yсп sin γ C y S sin γ 2 gR (5) (6) Индекс "СП" относится к режиму на спирали в отличие от индекса "ПЛ", который относится к режиму горизонтального полета. Уравнения для прямолинейного полета, необходимые для дальнейших рассуждений имеют вид: 2 ρ Vпл X пл C x S G sin θ пл ; 2 (7) 2 ρ Vпл (8) Yпл C y S G cos θ пл ; 2 Величины Сх и Су зависят только от угла атаки. Из (5) и (8) следует, что: Yпл Yсп , т.е. Yсп > Yпл (9) cos γ Увеличить У можно как увеличением Cy, так и увеличением скорости. При условии Cy=const из (5) и (8) получим: 2 2 ρ Vсп ρ Vпл Cy S cos γ C y S , или: 2 2 Vсп Vпл . (10) cos γ Из (10) видно, что при неизменных углах атаки, в том числе и критическом необходимо на спиралях держать большую скорость, нежели в прямолинейном полете. Так, при крене 60° скорость срыва увеличивается в 1.4 раза. Рассмотрим, как увеличивается вертикальная скорость снижения на спирали: (11) Vy сп Vсп sin θ сп , V Vy 2 С x ρ Vсп S θ из (4) следует: sin θ сп , (12) 2G 2 из (10): Vсп 2 Vпл . cos γ Подставив (13) в (12), получим: (13) 2 С x ρ S Vпл . sin θ сп 2 G cos γ Подставляя (14) и (10) в (11), получим: (14) Vy сп 3 Vпл Cx ρ S . 2G cos γ cos γ (15) Аналогично (11) рассмотрим значение вертикальной скорости в режиме планирования: (16) Vy пл Vпл sin θ пл , Подставляя (7) и (16) получим: Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 14 ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 3 C x S ρ Vпл . 2G Подставим (17) в (15) : 1 Vy сп Vy пл . cos γ cos γ Vy пл (17) (18) Из (18) видно, что на спирали при условии = const вертикальная скорость снижения относительно потока возрастает. Так при крене 600 Vy возрастает почти в 3 раза! Для полноты картины рассмотрим - каков радиус спирали на той или иной скорости. Разделив (6) на (5) получим: 2 2 Vсп Vсп , или: R g R cos θ сп g cos θ сп tg γ Подставив (10) в (9) получим: tg γ (19) 2 Vпл . R g cos θ сп sin γ Так как cos θ сп 1 , то 2 Vпл . R g sin γ Так, при 45o Vкр=55 км/ч, Rмин=33.7 м – для планёра Л-13 "Бланик", Vкр=82 км/ч, Rмин=74.9 м – для планёра Янтарь-ст 2 с балластом. Важной характеристикой планера, кроме скоростной поляры, является спиральная поляра, т.е. зависимость вертикальной скорости снижения планера не от скорости, как в скоростной поляре, а от радиуса спирали. Эту зависимость можно вывести из формул (18) и (20). Для получения этой зависимости следует исключить величину из расчетов. Это сделать не очень сложно, однако получаемое выражение достаточно громоздко, в данном изложении приводить его не обязательно. Можно поступить иначе, определяя зависимость V y=f(R) следующим образом : 1. задать угол крена ; 2. задать Vпл; 3. определить по скоростной поляре Vy пл ; 4. Вычислить из (18) Vyсп ; 5. вычислить из (20) или (21) R; Семейство спиральных поляр планера имеет вид, представленный на рис.19. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 15 Рис. 19 Семейство спиральных поляр планёра. Огибающая спиральных поляр показывает минимальное снижение планера при фиксированном радиусе спирали. Если планер имеет закрылки, то строятся спиральные поляры и для этого случая. В полете, пилот не измеряет радиус спирали, поэтому необходимо связать оптимальные спирали с контролируемыми показателями полета, такими как скорость и крен. Для того, чтобы сказать, насколько планер хорош или плох в потоке необходимо вместе с радиусом спирали и собственным снижением планера рассмотреть распределение вертикальной скорости полета. Об этом речь - в следующей теме. Следует сказать, что для начинающих парителей в начале обучения нет необходимости работать в потоках в режимах, близких к критическим, т.к. такие пилоты не обладают соответствующей техникой пилотирования, однако обладают, как правило, излишней самоуверенностью. Следует сказать, что при полетах в группе планеров необходимо работать на несколько больших скоростях для того, чтобы обезопасить себя и остальных от неконтролируемых режимов полета, а также для нужного запаса в скорости при выполнении вынужденных маневров, которые, к сожалению, имеют место при полетах в группе малоопытных спортсменов. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 16 ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ СПИРАЛИ ПЛАНЕРА В ВОСХОДЯЩЕМ ПОТОКЕ. Основными факторами, определяющими скороподъемность планера в потоке, являются характеристика потока, летно-технические данные планера и мастерство пилота. Восходящие потоки можно охарактеризовать максимальным и минимальным временем существования, размером горизонтального сечения, распределением скоростей в сечении, а также величиной и направленностью закрутки. Точка горизонтального сечения потока, где вертикальная скорость максимальна - называют центром потока, а линию, соединяющую центры потока на различных высотах - его осью. В теоретических расчетах приняты две наиболее употребимые модели распределения вертикальных скоростей потока: по закону распределения 1/7, т.е.: 1 Vy R 7 (1 ) ; Vy макс R0 и по параболическому закону: Vy Vy макс 1 ( R 2 ) ; R0 что представлено на рис.20: Рис. 20 Принятые модели восходящих потоков. Наиболее вероятны встречи с термиками или струями размерами порядка 50 - 60 м (для погоды в средних широтах, см. рис. 21) и вертикальными скоростями 0,5 - 1 м/с (рис.22). 50 100 150 Рис.21. 200 R(м) 1 2 3 4 Vy пот, м/с Рис.22. Реально большинство конвективных потоков имеют несколько максимумов - вдвое больше, нежели потоков с одним ярко выраженным максимумом. При увеличении радиуса спирали скорость снижения планера уменьшается, что можно видеть из спиральных поляр планера, характерный вид которых показан на рис.23. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 17 R Vу Рис. 23. Огибающая спиральных поляр. Однако вертикальная скорость термических потоков при удалении от центра потока также падает. Для среднестатистического термика наибольшая скороподъемность планера достигается при радиусе спирали, равной Rсп = 0,4 0,7 Rпот . Vy пот R R R3 R1 – оптимальный радиус спирали с закрылками; С закрылками R2 опт – оптимальный радиус спирали без закрылков; Без закрылков Vу R3 – радиус спирали, при котором планера с закрылками и без закрылков имеют одинаковую скороподъемность в потоке. Vy пот-Vy R1 опт R2 опт R Рис. 24 Определение оптимального радиуса спирали. Режим поиска центра потока для планера ’’Бланик’’ в связи с обстоятельствами, отмеченными выше, следует выполнять без закрылков на скорости ~ 80 км/ч и крене ~ 35 0 и с закрылками на скорости ~ 64 км/ч и крене ~ 250 . Режим поиска реально может существенно отличаться от рекомендуемого сообразно отличию термиков в конкретный летний день от среднестатистического термика. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 18 Теоретически наивыгоднейший радиус спирали планера в потоке, соответствующий максимальной скороподъемности можно определить, зная характеристику потока и спиральную поляру планера так, как показано на рис.24. Анализируя кривые на рис.24, можно сделать вывод о том, что в слабых, но широких потоках лучше пилотировать без закрылков при малых углах крена (20 - 300). В сильных, но узких потоках выгоднее пилотировать с закрылками и углами крена, как правило, больших 40 - 450 . Необходимо помнить, что при увеличении крена резко растет вертикальная скорость снижения планера. И хотя скороподъемность потока в центре выше, при больших углах крена скороподъемность планера в потоке падает. Чем меньше минимальная скорость планера и меньше вертикальная скорость снижения, тем быстрее планер набирает высоту в конвективных потоках спиралями. Такой планер должен обладать малой удельной нагрузкой на крыло. Однако, выигрывая у планера с большей удельной нагрузкой (например, у планера, заправленного водой), такой планер будет проигрывать на переходах. Поэтому существует оптимальная удельная нагрузка на крыло для конкретных метеоусловий, определяемое экспериментально. Более подробно данный вопрос будет рассмотрен в теме №6. Теплая воздушная масса, питающая поток, стекается не точно по центру потока вследствие различия рельефа местности, а также вследствие сил Кориолиса. Первая причина приводит к тому, что закрутка потока в ту или иную сторону равновероятна. Кориолисовы силы возникают вследствие вращения Земли и в северном полушарии закручивают поток по часовой стрелке. Поэтому в северном полушарии потоки закрученные по часовой стрелке (если смотреть снизу), более вероятны. При пилотировании против вращения потока планер имеет ту же скорость относительно потока, что и планер в случае, пилотирования в сторону вращения потока. Однако в первом случае на планер действуют меньшие центробежные силы, и при прочих равных условиях такой планер выполняет спираль с меньшим радиусом, т.е. в зоне больших скороподъемностей потока. Чем сильнее и уже поток, т.е. чем сильнее закрутка потока, тем больше различие в скороподъемностях планеров, выполняющих спирали по или против вращения потока. Выводы: 1. Для конкретного типа планера с конкретной удельной нагрузкой на крыло существует оптимальное значение крена и скорости на спирали с точки зрения получения максимальной скороподъемности планера в потоке. 2. Большую скороподъемность в потоке имеет планер с меньшей удельной нагрузкой на крыло (без балласта), а также планер с меньшей минимальной скоростью и меньшей вертикальной скоростью снижения. 3. Для планера ’’Бланик’’ веса 472 кг поисковая спираль выполняется на скорости 80 км/ч и крена 350 без закрылков и 64 км/ч и 250 с закрылками. 4. Оптимальный крен на спиралях для получения максимальной скороподъемности чаще всего равен 400 . Экспериментально оптимальное значение крена на спирали подбирается по значению вариометра путем его вариации при отцентрированном потоке. 5. Более выгодным является выполнение спирали против вращения потока. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 19 ТЕМА № 4 ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ПАРЯЩЕГО ПОЛЕТА ПО МАРШРУТУ Схема сил, действующих на планер при входе в поток. Определение скороподъемности потока, центрирование потока. Принцип работы компенсаторов полной энергии, их типы и конструкция. Выход из потока. Центрирование потока - один из важнейших элементов полета. Центрирование потока можно проводить двумя способами. Первый – "вытягивание" спирали в сторону большей скороподъемности так, как показано на рис.25: Рис. 25 Метод вытягивания спирали. Реже используют метод вхождения "восьмеркой". Применяется в случае, когда поток достаточно узкий и планер находится существенно в стороне от потока. Метод показан на рис. 26: Рис. 26 Метод "восьмерки". Необходимо помнить, что смена направления спирали при работе в группе планеров запрещена! В этом случае можно воспользоваться следующим способом. Если планерист ошибся с местонахождением потока, начав выполнение спирали в противоположную от него сторону (вариометр начал показывать неожиданный спуск вместо подъема), то ему необходимо, увеличив крен, энергично продолжать эту спираль, пока угол разворота не составит ~270° (рис. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 20 27). После этого, убрав крен необходимо пролететь по прямой ~2…3 с, после чего завершить центрирование потока "вытягиванием" спирали. Рис. 27 Метод 270°. При работе в потоке в штиль после центрирования необходимо поварьировать углом крена для выбора его оптимального значения. При работе в потоке в потоке в ветер необходимо вытягивать спираль против ветра вследствие выноса планера из потока. Причина выноса планера из потока поясняется на рис. 28: 1 (поток) Vyпот Vy 2 (планер) Vyнаб u Рис. 28 Цифрой 1 обозначена траектория потока при его скороподъемности Vy наб и ветре силой U, а цифрой 2 - траектория планера. Для исключения этого явления при развороте планера против ветра необходимо уменьшить, а при развороте "по ветру" - увеличивать крен. Визуальное определение местонахождения потока Каждое облако проходит стадию зарождения, развития и распада. Молодое, развивающееся облако напоминает компактные комочки ваты, которые быстро увеличиваются в размерах, становясь все плотнее. По мере роста размера облака все труднее найти под таким облаком поток. Для быстрейшего нахождения потока можно дать несколько советов: 1.Та сторона облака, под которой имеется поток, как правило, имеет четко очерченную нижнюю кромку, отличающуюся более плотной синевато-серой окраской. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 21 2.Со стороны потока облако имеет округлые, плотные формы, тогда как со стороны нисходящего потока облако рыхлое, более блеклое. Иногда со стороны нисходящего потока вниз свисают как бы космы. 3. Самое темное пятно под обширным облаком, как правило, указывает на самый мощный поток. 4. В месте действия восходящих потоков из облака выступают облачные горки. Высококучевые облака нередко начинают распадаться снизу - разрушается основание облака. Под таким облаком восходящего потока, как правило, не бывает. Компенсирующие устройства для вариометра. Компенсирующее устройство для вариометра предназначено для устранения реакции вариометра на изменение режима полета от органов управления, сохранив функцию вариометра в установившемся режиме планирования. Так, при входе в поток необходимо уменьшить скорость, однако вариометр в этом случае должен показывать только скороподъемность потока, а не сумму скороподъемности потока и планера за счет преобразования скорости в высоту. Суть всех применяемых компенсирующих устройств – занизить показания вариометра при уменьшении скорости полета и завысить их при увеличении скорости. Это значит, что в вариометре необходимо использовать не только такой параметр как статическое давление, но и скорость полета (динамическое давление). Практически в спокойной атмосфере при выполнении вертикальных маневров, например горки, вариометр должен плавно перейти от одного режима (до выполнения маневра) в другой (после выполнения маневра). Компенсатор настраивается на такой темп выполнения маневра, который характерен для данного спортсмена, при ином темпе движения ручкой управления компенсация будет неполной. Компенсатор полной энергии типа "коробочка". Схема компенсированного вариометра представлена на рис.29: 1. Эластичная мембрана. 2. Пружина. 3. Барометрическая коробка. 4. Стрелка 5. Капилляр. При увеличении скорости полета внутренний объем вариометра уменьшается, что приводит к уменьшения показаний вариометра по отно- Рис. 29 Компенсатор типа "коробочка". шению к некомпенсированным показаниям. Настройка компенсационной коробки производится регулировочным винтом путем изменения сжатия, следовательно, и жесткости пружины. Чем более жесткая пружина, тем меньше степень компенсации и наоборот. Нельзя допускать перекомпенсации вариометра, т.к. такая настройка компенсации скорее дезориентирует пилота, нежели помогает. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 22 Схема подключения компенсационной коробки к вариометру типа ЛУН-1141 соответствует рис.29. Для подключения необходимо просверлить отверстие в корпусе прибора и вставить штуцер присоединения к выходу компенсационной коробочки. При подключении вариометра типа WRS–5 (польский) между компенсационной коробочкой и вариометром устанавливается термос объемом 425 см3 (рис. 30) для увеличения внутреннего объема прибора (внутренний объем ЛУН-1141 = 400 см3). Используется на планерах "Кобра –15" и "ЯнРис. 30 Схема подключения польтарь". ского вариометра. Компенсатор полной энергии на базе трубки Вентури. Трубка Вентури изображена на рис. 31. Чем выше скорость полета, тем больше разрежение в минимальном сечении трубки Вентури (по закону Бернулли). Подключив трубку Вентури вместо приемника статического давления, получаем компенсированРис. 31 Трубка Вентури. ный вариометр. При неизменной скорости полета давление на выходе трубки Вентури равно статическому давлению минус постоянная величина, что и требуется для вариометра. При изменении скорости полета происходит компенсация вариометра. Степень компенсации регулируется винтом, изменяющим характер движения воздуха внутри трубки. Недостатки компенсирующей коробочки – изменение со временем гибкости мембраны и жесткости пружины, что требует ее периодической перенастройки, а также ее сложность. Недостатки трубки Вентури или аналогичных ей турбулизаторов заключаются в высоких требованиях к точности изготовления деталей устройства, а также в его сложности. Компенсирующие трубки. В последнее время все чаще применяют компенсирующие трубки, вид которых представлен на рис. 32. Рис. 32 Компенсирующие трубки. Принцип работы трубок аналогичен принципу работы трубки Вентури. За трубкой при движении воздуха образуется зона разрежения, давление в которой тем меньше, чем выше скорость . Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 23 Сверху трубки заглушены и ровно отпилены, фаски сверху снимать нельзя. В силу сложности турбулентных движений за трубками отверстия (их форма и расположение) подбираются экспериментально. Для регулировки при недокомпенсированном вариометре немного подпилить трубку сверху, при перекомпенсированном – выбросить трубку или ее нарастить. В настоящий момент трубка с пропилами зарекомендовала себя достаточно хорошо. Длина трубки должна быть достаточно большой (350-700 мм) и зависит от места ее расположения. Цель - устранить влияние частей планера на поток. Места установки трубок показаны на рис.33. Рис. 33 Места установки компенсирующих трубок. Наилучшие места установки – 3, затем 2, затем 1. При полетах в дождь или зонах с повышенной влажностью, при использовании трубок иногда возникают сбои в показаниях вариометра, длительностью 5-10 сек из-за стекания сконденсировавшейся на трубке влаги. В зоне обледенении вариометр, компенсированный трубкой может давать неправильные показания или отказать полностью. С компенсированным вариометром существенно легче обрабатывать потоки. При компенсации можно воспользоваться кружком Мак-Креди для оптимизации скорости перехода. В настоящее время все спортивные планеры оборудуются такими вариометрами, ибо без их применения средняя скорость на маршруте может существенно уменьшаться, полет способом "дельфин" невозможен без грамотного применения компенсированного вариометра. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 24 ТЕМА №5 ОСНОВЫ ПАРЯЩЕГО ПОЛЕТА ПО МАРШРУТУ. Переход от потока к потоку. Зависимость средней путевой скорости от скорости перехода и скороподъемности в потоке. Оптимизация средней путевой скорости. Графический метод. Нахождения оптимальных режимов. Методы реальной оптимизации переходов в полете: кольцевой калькулятор, нетто вариометр, оптимизатор скорости перехода. Учет ветра в парящем маршрутном полете. Оптимальный выход на поворотный пункт. Техника отметки на ППМ. Различаются две задачи при определении оптимальных режимов при полете по маршруту: нахождение оптимальной скорости при выполнении переходов (полет относительно воздуха)и нахождение оптимальной скорости при долете (полет относительно земли). Оптимальные скорости перехода Целью скоростного, как и дистанционного маршрутов является достижение максимальной средней скорости. Данная задача сводится к нахождению такой скорости перехода, при которой достигается максимальная средняя скорость полета. Во время перехода достигается средняя скорость полета. Во время перехода на планер, снижающийся с вертикальной скоростью Vy, действуют в среднем нисходящие потоки с вертикальной скоростью Vy нисх. Расчеты приведены для "классического" способа полета. Для простоты расчетов без потери их общности будем считать, что планерист начал набор в потоке со скороподъемностью планера Vy наб на высоте H, набрал высоту Н+Н и далее совершил переход со скоростью Vпер. до первоначальной высоты Н. Полет происходит при встречном ветре U. Схема такого полета представлена на рис.34: Рис. 34 Расчетная схема полёта "классическим" способом. Средняя скорость полета Vср вычисляется по формуле: L Vср , t наб t пер где: (1) tнаб - время набора высоты ΔН, tпер - время перехода с высоты Н+Н со скоростью Vпер. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 25 ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ Ниже приведены две очевидные формулы: ΔH t наб ; Vy наб t пер (2) ΔH L ΔL . Vy Vy нисх Vпер U (3) где ΔL – расстояние, на которое при встречном ветре U снесло планер при наборе в восходящем потоке высоты ΔН. Значение Vy нисх вычисляют по следующей формуле: Vy нисх=BVy наб, где значения B, определенные опытным путем лежат в диапазоне: B=0,1…0,2. Из уравнения (3) следует: Vпер U L t пер (Vпер U) ΔL ΔH ΔL , Vy Vy нисх Т.к. (4) ΔL U t наб , а ΔH Vy наб t наб , то: ΔL U , и следовательно: ΔH Vy наб ΔL ΔH U Vy наб . Подставив уравнение (5) в уравнение (4), получим: (Vпер U)V y наб U(V y Vy нисх ) L ΔH . (Vy Vy нисх )Vy наб (5) (6) Далее найдем сумму tнаб+tпер, необходимую для расчета формулы (1). Из уравнений (2) и(3): 1 V Vy Vy нисх 1 ΔH y наб . (7) t наб t пер ΔH Vy наб (Vy Vy нисх ) Vy наб Vy Vy нисх Подставив выражения (6) и (7) в уравнение (1), получим: Vпер Vy наб Vср U. (8) Vy Vy нисх Vy наб где знак "–" соответствует полету со встречным ветром. Это и есть формула для расчета средней скорости на маршруте. Так как величины вертикальной скорости набора Vy наб и скорости ветра U при идеальном пилотировании не зависят от планериста, то для нахождения оптимальной средней скорости на маршруте необходимо определить максимум отношения: Vпер макс (9) Vy Vy наб Vy нисх Отношение Vпер Vy для планера, как известно, определяется скоростной полярой, общий вид ко- торой представлен на рис. 35. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 26 V Vу Рис. 35 Скоростная поляра планёра. Отношение (9) графически можно представить с помощью скоростной поляры, добавив к Vy значение Vy наб и Vy нисх. Это отношение представлено на рис. 36. Оптимальная скорость перехода определяется касательной к смещенной на Vy наб + Vy нисх. скоростной поляре планера. Отклонение скорости перехода от оптимального значения в большую и меньшую сторону ведет к уменьшению средней скорости полета. Vперопт V Vунаб+Vунисх V (скоростная поляра) Vу Рис. 36. Определение оптимальной скорости перехода. Анализируя выражение (8) и соответствующий ему графический метод, можно сделать следующие выводы: 1. Ветер не влияет на оптимальную скорость перехода. 2. Чем выше скороподъемность восходящих потоков, в которых планерист набирает высоту спиралями, тем выше оптимальная скорость перехода. Это утверждение просто поясняется рис. 37: Vперопт 2 Vунаб 2 V Vперопт 1 V Vунаб 1 V Vу Рис. 37 Зависимость оптимальной скорости от скороподъемности потоков. 3. Чем больше нисходящий поток на переходе, тем выше оптимальная скорость перехода. Данное утверждение легко иллюстрировать аналогично утверждению 2. Вышеперечисленные выводы положены в основу расчета кольцевого калькулятора, называемого также "кружком Мак-Креди" по имени австралийского пилота, впервые предложившего его для использования в маршрутных парящих полетах. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 27 ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ Кольцевой калькулятор Предназначен для определения оптимальной скорости перехода при воздействии на планер вертикальных движений атмосферы. Представляет собой кольцо, надеваемое на вариометр с постоянной шкалой с указанием требуемого значения скорости. Рассмотрим принцип построения кольца Мак-Креди и использование его при полетах по маршрутам. 2=f2(V) 1,2 Vу 1=f1(V) Vунисх Vунаб+ Vунисх Vунаб Vэк Vперопт Vнв Vумин V Vу Vу Рис.38 Определение данных для кольца Мак-Креди. Построение зависимостей оптимальной скорости перехода в зависимости от характеристик планера и вертикальных потоков воздуха осуществляется на основе поляры планера. Так как Vпер Vy наб Vср U, Vy Vy нисх Vy наб то необходимо определить максимальное отношение Vпер макс . Vy Vy наб Vy нисх вычисляем Vy нисх 0.1...0.2Vy наб и откладываем вверх по оси абсцисс. Далее проводим касательную к поляре. Точка касания соответствует оптимальной скорости перехода в зависимости от Vy наб, Vy, Vy нисх. Определив Vy опт, соответствующую Vпер опт, построим кривую 1 f(Vпер ) , 1 Vy наб Vy нисх . Нам же необходимо Для этого для конкретного Vy наб иное соотношение: 2 f 2 (Vпер ) , где: 2 1 Vy , Vy – собственное снижение планера. Графически это нетрудно построить, добавив к кривой 1 f(Vпер ) значения Vy. Это и есть зависимость оптимальной скорости перехода в зависимости от скороподъемности потока. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 28 ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ Кривая 1 f(Vпер ) касается оси ординат в точке Vнв, а кривая 2 f 2 (Vпер ) – в точк+е Vэк. При использовании кружка Мак-Креди удобнее, если оцифровка шкалы осуществляется цифрами с кратностью порядка 10 км/ч. Для построения такого кружка строим расчетную таблицу: Vпер опт Vy наб ∑Vy наб км/ч м/с м/с Vэк 90 100 и т.д. Оцифровку шкалы делаем так, как представлено на рис.39. Рис.39 Расположение кольца Мак-Креди на шкале вариометра. Для использования калькулятора в полете необходимо установить начало шкалы на ожидаемую или среднюю скороподъемность поток – среднюю, а не максимальную. Путем сличения указателя скорости и значения скорости на кружке Мак-Креди устанавливают оптимальную скорость перехода. Использование калькулятора при решении тактических задач. Точное значение скороподъемности устанавливается тогда, когда ее величина заведомо известна (например, сообщена по радио), а запас высоты и расстояние до потока обеспечивают переход на оптимальной скорости. В противном случае необходимо по линейке долета посчитав допустимый расход высоты и поставить начало шкалы на посчитанную скороподъемность. В этом случае начало шкалы ставится на набор меньше ожидаемого, вплоть до нулевого, т.к. повышенная скорость, хоть и оптимально, не позволяет подойти к потоку на достаточной высоте. Установка шкалы на ноль производится при малой базе потоков, так и при достаточно большом расстоянии между потоками. Если ноль шкалы установлен на средний поток дня и процессе полета стрелка указывает на все меньшую скорость и переходит экономическую, то это говорит о том, что скороподъемность потока выше средней и необходимо, если нет достаточной высоты для тактического маневра, встать в спираль для набора высоты. На данное решение указывает и вариометр. На долете кружок Мак-Креди используется следующим образом. По линейке долета расЦентральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 29 считывается потребная высота долета в зависимости от средней скороподъемности потока и после набора этой высоты калькулятор устанавливается на это значение. При долете необходимо контролировать фактический расход высоты и при излишнем расходе высоты по линейке долета по истинной высоте и расстоянию до финиша определяется иная, как бы меньшая скороподъемность потока и ноль шкалы кружка устанавливается на рассчитанное значение. Таким образом, оптимальный режим полета обеспечивается путем сличения показаний указателя скорости и вариометра и соответствующей корректировкой режима полета. Потери средней скорости при неточности выдерживания оптимальной скорости перехода в пределах 5 км/ч приводит к потере средней скорости не более 0,5 км/ч. Недостаток кольца в том, что пилоту необходимо постоянно сличать показания вариометра и указателя скорости, что отрицательно сказывается на осмотрительности полета. При исключении снижения планера из показаний вариометра можно получить оптимизатор, реализованный в электронных вариометрах. В этом случае оптимальный режим полета поддерживается при удерживании стрелки оптимизатора в нулевом положении. Такой оптимизатор установлен на планере ЛАК-12. Использование кружка Мак-Креди совместно с компенсированными вариометрами позволяет существенно увеличить средние скорости планера при маршрутных парящих полетах. Выход на поворотный пункт. При встречном ветре лучше проходить поворотный пункт в нижнем рабочем диапазоне высот, т.е. лучше набирать высоту при боковом или попутном ветре, нежели при встречном (см. рис.40). Рис. 40. Тактика прохождения поворотного пункта. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 30 ТЕМА №6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЛАЧНЫХ ГРЯД. Отклонение от линии пути, использование облачных и термических гряд. Основы полета стилем "дельфин". Использование водобалласта. Облачные гряды. Полет способом "дельфин" Эта статья предназначена прежде всего для молодых спортсменов и ставит целью показать взаимосвязь теории "классического полета" (с набором высоты спиралями) и способа "дельфин", а также раскрыть физический смысл величин, восходящих в основное уравнение теории. Способ полета "дельфин" освоен сравнительно недавно и обязан своим рождением росту летных данных планеров. Современные ламинарные профили в сочетании с большим удлинением крыла, высокой удельной нагрузкой и другими факторами обеспечивают малое снижение планеров на больших скоростях. Если оказывается, что восходящие потоки широкие и расположены достаточно часто вдоль линии пути, то после перехода от одного потока к другому потеря высоты мала и нет необходимости становиться в спираль. Высота восстанавливается путем пролета зоны восходящего потока на некоторой небольшой скорости, например, на экономической. Полет планера с частым чередованием восходящих и нисходящих потоков напоминает движение Рис. 1 дельфина (рис.41) в воде, откуда и название способа. Наиболее подходящие условия для полета этим способом существуют под облачными грядами. Приняв модель распределения вертикальных потоков вдоль линии пути планера, изображенную на рис.42., рассчитаем среднюю скорость на отрезке ОМ. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 31 Рис. 42. Модель распределения скороподъемностей. Рис. 43. Траектория полета методом "дельфин". Но это при условии, что высота, теряемая при полете через нисходящий поток, равна высоте, набираемой планером при прямолинейном полете через восходящий поток. Траектория полета показана на рис.43. Средняя скорость на отрезке определяется формулой: LD Vср , (1) Т пер Т наб где L – протяженность нисходящего потока (длина перехода между восходящими потоками); D – протяженность восходящего потока; Тпер – время перехода (полета через нисходящий поток); Тнаб – время полета через восходящий поток (набора высоты). Поскольку L=Vпер Тпер, (2) D=Vнаб Тнаб, (3) где Vпер – скорость полета в области нисходящего потока (скорость перелета); Vнаб – скорость полета в восходящем потоке, то получается: Т пер Т наб Vср Vпер Vнаб , (4) Т пер Т наб Т пер Т наб Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 32 где Vср – средняя скорость полета. Тнаб G / S = 50 = кг/м2 1.00 0.75 Vунисх=0 0.50 0.25 1 2 4 3 5 Vунаб Рис. 44. Относительное время набора высоты. Введем обозначение: Т наб Т наб , Т пер Т наб (5) Т наб - относительное время, затраченное на набор высоты; Т пер Т пер Т пер Т наб , (6) где Т пер - относительное время, затраченное на переход между восходящими потоками. Тогда уравнение (4) примет вид: Vср Vпер Т пер Vнаб Т наб . Преобразуем формулы (5) и (6), использую следующие зависимости: ΔН Т пер , Vунисх Vу Т наб ΔН , Vунаб (7) (8) (9) где Н – потеря высоты в нисходящем потоке, равная набору в восходящем; Vу нисх – вертикальная скорость нисходящего потока; Vу наб – скороподъемность планера в восходящем потоке, Получаем: ΔН Vyнисх Vy Vyнаб Т пер . (10) ΔН ΔН Vy Vy Vy наб нисх Vyнисх Vy Vy Т наб ΔН Vyнаб Vyнисх . (11) ΔН ΔН Vyнаб Vyнисх Vy Vyнисх Vy Vyнаб Подставим формулы (10) и (11) в уравнение (7), получаем общее уравнение для определения средней скорости полета планера: Vyнаб Vyнисх Vу Vср Vпер Vнаб . (12) Vyнаб Vyнисх Vy Vyнаб Vyнисх Vy Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 33 ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ Первое слагаемое правой части – суть. Это отражение теории Мак-Креди, определяющее среднюю скорости при "классическом" полете со спиральным набором высоты. Второе же слагаемое определяет приращение средней скорости за счет того, что при наборе планер не кружится на месте, а летит по прямой (по маршруту) с поступательной скоростью. Таким образом, формула средней скорости "классического" полета получается из уравнения (12) как частный случай при Vу наб =0 (набор в спирали). Представим уравнение (12) в следующем виде: (13) Vср Vср ΔVср , где V/ср – средняя скорость полета со спиральными наборами в заданных метеоусловиях; Vср – приращение средней скорости при полете способом "дельфин" в тех же условиях. Тогда можно написать: Vунаб (14) Vср V , Vу пер ΔVср Vунисх Vу Vу Vнаб . (15) Каждое из уравнений (14) и (15) позволяет дать весьма наглядную интерпретацию в виде геометрического построения. Для этого перепишем уравнения (14) и (15) в виде пропорции: Vср Vпер , (16) Vунаб Vу ΔVср Vунисх Vу В Vнаб Vу . (17) С Vнаб Vунаб в ΔVср Vсркласс d a Vунисх o V Vпер1 A Vпер класс Vу D Рис. 45. Геометрическая интерпретация метода. Использование водобалласта в тактических целях Рассмотрим пример: Пусть распределение скорости потока - по закону параболы Центральный Аэроклуб Республики Татарстан ТЕОРИЯ И ТАКТИКА ПАРЯЩИХ ПОЛЕТОВ ПО МАРШРУТУ 34 R Vy Vyмакс )) 2 , где: пот (1 ( R макс макс - максимальная скорость в центре потока радиуса R. Vyпот Скороподъемность планера, выполняющего спираль с радиусом Rcn можно найти по формуле: R Vy Vyмакс )2 ; пот (1 ( R макс Vy сп=Vy п – Vy сп ,где: Vy пл ; Vy сп cos γ cos γ Vy cn - вертикальная скорость снижения на спирали; Vy пл - вертикальная скорость снижения на планировании; Скорость на спирали принимаем равной экономической, вычисляемой как Vпл эк Vсп . cos γ Радиус спирали можно вычислить по формуле: 2 Vпл 2G , где: Vпл . Cy ρ S g sin γ Для планера "Янтарь-стандарт" посчитаем среднюю скорость на маршруте для весов 385, 485 и 535 кг, что соответствует наличию водобалласта в 0, 100 и 150 кг. Расчеты проводятся для Vy пот макс = 2....5 м/с и радиуса потока 200 и 300 м. Средняя путевая скорость рассчитывается как: Vпер (Vy п Vy сп ) Vср . Vy п Vy нисх Vy R Скорость на спирали принимаем равной экономической при полете в болтанку из условий соблюдения безопасности полетов. Результаты расчетов занесены в таблицу 2. Для оценки влияния водобалласта на среднюю скорость по маршруту рассмотрим планер "Янтарь-стандарт-2" в потоке Rпот = 300м и скороподъемностью потока 2, 3, 4, 5, 6 м/с. Результаты приведены в таблице 1 для веса 385, 485, 535 кг. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 35 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. Таблица 2. G 385 485 535 Vy пот макс Vy наб W Gопт ΔVy наб ΔW 2 0,94 58,9 385 - 0 3 1,83 80,3 435 - 0,3 4 5 6 2,74 3,66 4,58 94,2 105,4 115,2 535 535 535 - 2,6 4,3 5,3 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 0.71 1,56 2,43 3,31 4,20 0,59 1,42 2,27 3,13 4,00 53,2 80,2 96,5 108,8 119,3 48,7 78,8 96,8 109,7 120, 6 385 435 535 535 535 385 435 535 535 535 -0,23 -0,27 0,29 0,32 0,38 -0,35 -0,41 -0,47 -0,53 -0,58 5,7 0,5 0,3 0,9 0,9 10,2 1,9 0 0 0 Таблица 1. γ Rпот Vy пот макс Vсп м м/с км/ч градус 200 2 91 36 3 93 40 4 94 42 5 102 44 300 2 88 32 3 96 36 4 110 40 5 111 42 где: Rпот - радиус потока; Vy п макс – скороподъемность потока; V сп – скорость на спирали; γ -угол крена; Vy наб – скороподъемность набора; Vпер – скорость перехода; W – средняя скорость на маршруте; Gопт – оптимальный вес. Vy наб м/с 0,7 1,52 2,36 2,95 0,94 1,7 2,27 3,13 Vпер км/ч 115 132 146 164 122 142 162 180 W км/ч 50 74 89 101 59 81 97 110 Gопт кг 385 385 385 435 385 435 535 535 По величинам в графе W виден проигрыш в средней скорости полета по маршруту, а по величине Vy наб видна разница в скороподъемностях планеров относительно самого легкого. Несмотря на существенный выигрыш более легкого планера в потоке (указано в графе Vy наб) такой планер проигрывает даже самому тяжелому (для Rn = 300м) при скороподъемности планера более 3,2 м/с. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 36 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. Анализируя результаты расчетов, можно сделать следующие выводы, в том числе и очевидные: 1.Чем уже поток, тем больше оптимальный крен и меньше оптимальный вес планера. Под оптимальным креном понимается крен, при котором для заданного радиуса и скороподъемности потока, а также заданного веса планера достигается максимальная скороподъемность планера. Под оптимальным весом понимается вес, при котором достигается максимальная средняя скорость полета по маршруту. 2.При среднестатистическом радиусе потока в 300 м оптимальное количество водобалласта зависит от скороподъемности потока. Так для планера "Янтарь - стандарт -2(3)" при Vy наб < 1,5 м/с G H2O =0, при 1,5 м/с < Vy наб < 2,5 м/с G H2O =50, при 2,5 м/с < Vy наб < 3,2 м/с G H2O =100, при Vy наб > 3,2 м/с G H2O =150. 3.Оптимальный угол крена увеличивается при увеличении скороподъемности потока и планера. Для планера ’’Янтарь - стандарт -2’’при Rn = 300 м, = 320 420 и лежит ближе к 400 , нежели к 450 , как считалось оптимальным ранее. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 37 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. ТЕМА № 7 ДОЛЁТ ПЛАНЕРА Условия долёта. Определение рубежа долёта. Расчет с помощью линейки долёта высоты и установки кольцевого калькулятора. Контроль высоты на долёте. Аэронавигационная линейка планериста. Счетная линейка предназначена для того, чтобы поставить в соответствие расход высоты и пройденное расстояние при полете на конкретном планере в конкретных метеоусловиях. Счетные линейки планеристов, как правило, круглые с логарифмической шкалой. Представляется, что спиральная линейка более удобна в обращении, поэтому ниже рассмотрим именно этот тип линейки. Двумя обычными линейками можно складывать числа, что пояснить просто. С помощью логарифмических линеек числа можно умножать и делить. Операция умножения представлена рис.46, а деления на рис.47. 1 второе число делитель второе число первое число результат делимое 1 Рис.46 Рис.47 Если обычную прямую логарифмическую линейку согнуть в кольцо, соединив начало и конец шкалы, то получится круглая логарифмическая линейка. Построение линеек долета. Для построения линейки долета необходимо сделать следующее : 1. Определить удобный размер линейки; 2. Начертить круг подходящего диаметра на листе плотной бумаги; 3. Нанести по внешнему обводу круга логарифмическую шкалу (см. рис.48); 4. Начертить круги долета соответствующие расчетной силе ветра; 5. На круги долета нанести расчетные дистанции долета, соответствующие расчетным скороподъемностям потока. В зависимости от скороподъемности изменяется скорость перехода, а, следовательно, и дистанция долета: чем выше скороподъемность потока, тем больше оптимальная скорость перехода и, следовательно, меньше расчетная дистанция долета. 6. Под расчетными скороподъемностями указываются: скорость перехода. Скорость снижения на переходе (для контроля) и средняя скорость на маршруте; 7. На отдельном месте наносится внешняя логарифмическая шкала; 8. Изготовляется и закрепляется на внешней шкале визир, по которому устанавливаются скороподъемность потока и скорость ветра. Правила пользования линейкой долета 1.Оценивается средняя ожидаемая скороподъемность потока и встречная составляющая ветра 2.Вращая внутреннюю шкалу по визиру, устанавливают скороподъемность и силу ветра; 3.По расчетной дистанции (на внутренней шкале) определяют расчетную потребную высоту. 4.В процессе долета по оставшемуся до аэродрома расстоянию контролируют расход высоты. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 38 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. Если расход больше ожидаемого, то внутреннюю шкалу устанавливают на большую скорость ветра и определяют - какой скороподъемности потока (а, следовательно, и скорости Рис. 48 Линейка долёта планёра "Бланик". перехода) соответствует дистанция и имеющаяся высота полета. В данном случае это уменьшение скорости долета. Использовать линейку долета можно при работе на маршруте в тактических целях. Пусть известно (по теням облаков, например) расстояние до ближайшего облака. По линейке можно определить расход высоты при полете до этого облака, а, следовательно, оценить - на какой высоте можно войти в поток. Если эта высота меньше 400 м., то необходимо рассчитать требуемую скорость перехода, меньшую оптимальной, для средней ожидаемой скороподъемности потока. Рассмотренная ситуация может встречаться при низкой базе облаков или больших расстояниях между облаками, а также при расчете потребной высоты при тактически грамотном прохождении поворотных пунктов маршрута. Число случаев, когда полезно в полете воспользоваться линейкой велико и зависит от приобретенных навыках в полете и на земле, а также от грамотности спортсмена. Многие спортсмены помимо указанных линеек долета используют прямоугольные линейки, а также расчетные таблицы долета. Такие средства расчета потребной высоты менее удобны при работе на маршруте, однако, менее трудоемки при изготовлении. В расчеты следует вносить поправки на случай непредвиденных нисходящих потоков и на неточности определения скорости ветра, которая может изменяться с высотой. Грамотно рассчитанный долет позволяет выиграть на маршруте до 5, а в отдельных случаях и более минут, особенно при низких скороподъемностях потока. Избыток высоты на финише необходимо убирать увеличением скорости и чем раньше пилот заметит этот избыток и увеличит скорость, тем меньше проигрыш от избыточной высоты по сравнению с оптимальной. Следует отметить, что, как правило, выгоднее лететь в рабочем диапазоне высот, т.е. в диапазоне максимальных скоростей набора планера в потоке. Определять силу и направление ветра проще в потоке по сносу. Так вы определили среднюю скороподъемность потока. Если, например, планер снесло по ветру так, что место, относительно которого был начат набор, проектируется под углом 450, то средняя сила ветра Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 39 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. равна средней скороподъемности потока. Направление ветра в потоке определяется достаточно просто и может быть иным, нежели у земли. При больших углах сноса лучше измерять расстояние, на которое снесло планер и по времени набора можно вычислить силу ветра. Для быстрейшего овладения расчетами на линейках в полете обязательна тренировка в расчетах на земле в кабине планера. Без грамотного использования линеек долета в настоящее время практически невозможно выигрывать на соревнованиях. Долет планера Расстояние, с которого обеспечивается гарантированный долет планера при правильно оцененных метеоусловиях их верхнего рабочего диапазона высот, назовем гарантированным расстоянием долета (ГРД). Это расстояние зависит от направления и силы ветра, рабочей высоты потоков, типа планера. По линейке долета это расстояние вычисляется следующим образом: 1. Вращая внутреннюю шкалу на линейке долета, устанавливают визир напротив средней ожидаемой скороподъемности потока и эквивалентной встречной (или попутной) составляющей ветра. 2. Напротив максимальной рабочей высоты потоков (которая может быть и значительно меньше нижней кромки облаков или максимальной высоты термиков) находится гарантированное расстояние долета. С расстояния ГРД необходимо набирать в потоке только расчетную высоту, соответствующую оставшемуся расстоянию до аэродрома и истинной скороподъемности потока, от величины которой зависит оптимальная скорость перехода. Для определения оптимальной высоты набора в потоке необходимо: 1. Определить среднюю скороподъемность потока. 2. Вращая внутреннюю шкалу, установить визир на пересечении средней скороподъемности потока и эквивалентной встречной составляющей ветра. 3. Напротив оставшегося до аэродрома расстояния считывается необходимая высота для долета на оптимальной скорости. 4. Кольцевой калькулятор или (и) оптимизатор устанавливается на значение средней скороподъемности потока. Во время долета необходимо контролировать расход высоты. При прохождении характерных ориентиров определяется расстояние до финиша и по линейке долета определяют расчетную высоту. Если расход высоты меньше расчетного, то либо планер идет под грядой облаков или невидимой грядой термиков, либо неверно определена сила и направление ветра. В первом случае есть опасность попасть в нисходящие потоки, поэтому нужно быть осторожным и внимательным, т.е. увеличение скорости полета может закончиться посадкой на площадку, особенно если нисходящие потоки интенсивно воздействуют на планер на высотах ниже 300 м (200 м). Во втором случае необходимо установить высоту относительно аэродрома напротив расстояния, оставшегося до аэродрома. По визиру считывается фиктивная оптимальная скороподъемность потока, больше истинной. По фиктивной скороподъемности устанавливается кольцевой калькулятор или (и) оптимизатор, что влечет за собой соответствующее расчетное увеличение скорости на долете. В процессе последнего набора может встретиться случай, когда скороподъемность потока с высотой растет. В этом случае необходимо установить на линейке скороподъемность в конце набора. Так, пусть была скороподъемность набора 1,5 м/с. Была определена расчетная высота в соответствии с Vу наб=1,5 м/с. Однако поток усилился до 2,5 м/с. Необходимо установить линейку на скороподъемность 2,5 м/с и продолжать набор высоты до расчетной, соответствующей набору 2,5 м/с. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 40 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. В расчеты следует вводить поправки на случай непредвиденных нисходящих потоков. Поправки можно вводить тремя способами: 1. Умножить расчетную высоту на коэффициент 1,15, что соответствует 15% запаса высоты. 2. Вводить в расчеты коэффициент на нисходящие потоки, зависящий от скороподъемности потока или планера. В литературе рекомендуется нисходящие потоки учитывать следующим образом: Vу нисх=bVу наб. При полетах на планере "Янтарь стандарт - 2", в отсутствии большого числа насекомых, налипших на крыло, как показывает опыт долетов, больше подходит коэффициент b=0,1. Для планеров типа "Кобра", больше подходит коэффициент b=0,2, что частично учитывает падение аэродинамического качества вследствие изменения со временем профиля и качества поверхности. 3. В расчеты вводится 5…10% запас по высоте, а так же вводится значение b. Этот случай наиболее правильный, но и громоздкий, поэтому рекомендовать его можно при правильном использовании первых двух вариантов. При избытке высоты проигрыш в средней скорости на долете тем меньше, чем раньше планерист это заметит и увеличит скорость, т.е. избыток высоты следует реализовывать в скорость. В этом случае необходимо помнить о скоростных ограничениях, т.к. планеры стандартного и открытого классов набирают скорость достаточно быстро. Особенно необходимо внимание при непосредственном приближении к финишной линии. Это объясняется тем, что внимание планериста сосредоточено на правильном пересечении финишной линии и последующем финишном маневре, во время которого необходимо зайти строго против ветра на свободное от планеров место, выпустить, выпустить на соответствующей скорости шасси и вспомнить о том, что водобалласт не слит. Особенно необходимо внимание при массовом финише, когда нужно построить маневр с тем расчетом, чтобы серьезно не помешать финиширующим за вами планеристами сделать то, что собираетесь сделать и вы. При приближении к аэродрому следует перейти на визуальный долет, т.к. атмосферное давление в течение полета могло измениться, что, естественно, вносит погрешности в определении истинной высоты относительно аэродрома. Наиболее сложным является случай, когда расход высоты оказывается больше расчетного. Необходимо прежде всего успокоиться и правильно оценить метеоусловия, условия подхода на аэродром, а так же степень риска не долететь до финиша. Излишний расход высоты на долете может возникнуть, если: 1. Неправильно проведены вычисления. 2. Во время долета, особенно на заключительном этапе, сливается водобалласт, что изменяет аэродинамические характеристики планера. В этом случае необходимо переключить оптимизатор и установить кольцо компенсированного вариометра в соответствие с изменившимся весом планера. 3. Сила и направление ветра, вводимые в расчет, определены неверно. 4. Планер попал в зону нисходящих потоков. 5. На крылья налипло большое число насекомых, либо планер мокрый, что влечет за собой резкое снижение аэродинамического качества. Действия планериста зависят и от оставшейся высоты. Если она достаточная и попадает в рабочий диапазон действия потоков, то необходимо добрать высоту и внести соответствующие коррективы. Если высота мала и набрать высоту в потоке, даже если такой имеется, нельзя (высота полета меньше минимальной, на которой разрешено набирать высоту), то можно метров с 30 высоты разогнать планер в надежде на то, что ветер у земли меньше ветра на высоте (если ветер встречный) и на то, что планер идет на воздушной подушке и меньше теряет скорость. Данный вариант действий возможен при наличии открытых подходов к аэродрому или доскональном знании окрестностей аэродрома. Рекомендовать можно только Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 41 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. пилотам с большим опытом долетов. В любом случае является вынужденным, а следовательно, нежелательным вариантом долета, т.к. граничит с летным происшествием. Правильно построенный долет позволяет выигрывать несколько десятков секунд и даже минут, особенно в слабую погоду. Пилот, не овладевший элементарными правилами долета, как правило, не может рассчитывать на успешное выступление в соревнованиях. Особенно следует избегать неоправданного риска, т.к. в случае не долета до финиша проигрыш в очках является весьма значительным, а иногда и решающим при борьбе за призовые места. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 42 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. ТЕМА №8 ПАРЯЩИЕ ПОЛЕТЫ С ПОСАДКОЙ ВНЕ АЭРОДРОМА Порядок подбора с воздуха площадки, пригодной для посадки. Выполнение посадки на площадку. Посадка в особых случаях. Действия планериста после посадки на площадку. Подготовка штурманской карты при полетах на планерах по маршрутам Для сохранения карты ее следует положить в полихлорвиниловый пакет. При полетах с посадкой на аэродроме: 1.Нанести на карте концентрические окружности в точке посадке через 10 км отрезок; 2.Повротные пункты отметить красными кружками; 3.Нарисовать маршрут синей пастой; 4.Проставить курсы красным цветом. Рекомендуется: 1.Выделить дороги, прочертив на карте желтым карандашом; 2.Обвести характерные отметки высот; 3.На штурманском наколенном планшете отметить поворотные пункты и зарисовать их; В процессе выполнения полета - отмечать время и высоту прохождения стартов, поворотных пунктов и финиша. 4.Карту сложить так, чтобы не разворачивать ее в полете (по возможности весь маршрут - на одной стороне). Штурманский расчет маршрута 1.На основе метеоданных определяется средняя скороподъемности потоков, уточняемая во время разведки погоды. 2.По Vy наб определяется средняя скорость на маршруте в штиль и выбирается дистанция. 3.На каждом отрезке маршрута определяется средняя скорость полета с учетом силы и направления ветра, угол сноса и упреждения на переходе. 4.Расчитывается время прохождения каждого отрезка маршрута. 5.После полета анализируются метеусловия с целью определения технических и тактических просчетов, а также с целью получения собственного опыта в определении метеоусловий, основываясь на различии времени прохождения отрезка маршрута фактического и расчетного. Ведение визуальной ориентировки Вопросы навигации в планеровождении существенно отличаются от самолетовождения вследствие неизбежных отклонений от линии пути, изменения метеоусловий, изменением средней скорости по маршруту и т.д. - Для лучшего освоения района полетов рекомендуется по памяти нарисовать его, выбрать наиболее характерные ориентиры. - При полете по маршруту по мере его прохождения ставить крестики на карте по фактическому местонахождению планера. - При полете к ориентиру стараться держаться повыше с целью более раннего обнаружения. - При сомнениях в ориентире следует его проверить по дополнительным ориентирам. - Следует карту держать так, чтобы ее ориентация совпадала с местностью. - После прохождения поворотного пункта следует сверить новый курс по компасу и сориентировать карту. - В условиях плохой видимости следует проводить счисление пути по времени. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 43 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. - Не рекомендуется уклоняться от маршрута в сторону ветра. - При потере ориентировки следует набрать максимальную высоту и восстанавливать по наиболее характерным ориентирам, отталкиваясь от местоположения планера до потери ориентировки с учетом возможного пройденного расстояния по маршруту. Успокоиться, насколько это возможно. Подбор площадки с воздуха Площадки, пригодные для посадки: - площадки аэрохимических работ (АХР); - выгодны для скота; - скошенное поле; - низкорослые посевы; Если нет иного выхода - посадка на пашню с убранным шасси. Не пригодны для посадки: - площадка с высокой растительностью; - площадки с камнями, глубокими канавами. При заходе не площадку осмотреть ее, выполняя спирали: - высоту посева; - наличие препятствий со стороны подхода (телефонные линии и ЛЭП, лес, овраги) – помните о турбулентном обтекании препятствий; - возможные уклоны; - ограждения пастбищ; - наличие труб оросительных систем; - сельскохозяйственной техники; - стожков; На построение маршрута для посадки Н=300 м Осмотр площадки Н=100 м Н=160 м Н=240 м Рис. 49. Схема посадки на площадку. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 44 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. - наличие скота (определить, куда движется для того, чтобы при заходе на посадку полоса была свободной). После принятия решения о месте посадки: - доложить РП: "Щепка. Я 37-ой. Произвожу посадку северо-западнее 2-го поворотного 4км". Заход на посадку производить по схеме на рис.1: - при заходе высота над препятствием - не менее 10м. Заход - с полностью выпущенными интерцепторами; - при пробеге - полностью открыть интерцепторы и интенсивно тормозить. При посадке в посев интерцепторы должны быть закрыты. - после посадки доложить РП: "Щипка. Я 37-ой. Совершил посадку северо-западнее 2го поворотного 4км нормально". Далее тщательно осмотреть площадку для приемки самолета и дальнейшего взлета. В случае непригодности или пригодности доложить РП: "Щепка. Я 37-ой. Самолет принимаю (не принимаю)". При невозможности взлета принять меры по эвакуации планера на пригодную площадку. Если это невозможно - вызвать по радио транспортную тележку. При посадке на посев: - заход строго против ветра; - поверхность посева принимать за поверхность посадки. Над площадкой при выдерживании максимально погасить скорость (перед погружением в посев убрать интерцепторы и немного отдать ручку от себя). Шасси должно быть выпущено. Ручка отдается от себя для того, чтобы поднять хвост при циркуле: на ’’Бланике’’ можно выломать стабилизатор, на планере "Кобра" или "Янтарь – стандарт" - сломать хвостовую балку из-за воздействия инерционных нагрузок при "циркуле". Планер может совершать "циркуль" еще в воздухе в начальный момент погружения в посев. При посадке в зрелую пшеницу, рожь или овес происходит захлестывание крыла, поэтому высота этих посевов может быть значительно меньше высоты на лугах, при которой происходит "циркуль". Посадка на пашню совершается с убранными шасси и особенностей не имеет. Сложности возникают при эвакуации планера с площадки. Самолет на пахоту принимать нельзя. Определение ветра при заходе на площадку: - зоны затенения ветра на воде (берег, островок), рябь на воде. - вывернуты листья деревьев, наклоны деревьев. - волна на посевах. - дым из труб. - пыль на дороге (но не от движущихся машин!). - по сносу планера при выполнении спирали (у земли направление ветра может не соответствовать направлению на высоте). Определение твердости грунта: Отпечаток обуви должен иметь глубину не более 5 см. При наличии гряд твердость определять следует по макушкам гряд. Высота растительности - 35-40 см для "Вильги". Густота посева - не должна затруднять движение быстрым шагом. При густом посеве - высота не более 15 см. (при посадке в пшеницу, рожь, овес, горох возможно повреждение винта самолета). Нельзя принимать самолет при попутном и боковом уклоне площадки. Не допускать посадки самолета под уклон, особенно на мягких площадках. Предупреждать летчика о необходимости посадки в гору, об особенностях площадки. Если нет уверенности, что РП принял доклад о месте приземления - продублировать доклад через самолет или планер. Если нет связи, то сообщить на аэродром по телефону или дать телеграмму. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 45 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. При транспортировки планера на другую площадку - проинструктировать водителя или зрителей о порядке транспортировки и объяснить, за какие детали можно брать планер. Выбрать среди зрителей сопровождающего и проинструктировать его. Убрать посторонние предметы с площадки, мешающие взлету (если это возможно). При приближении самолета убедиться в том, что это самолет, который летит для того, чтобы отбуксировать вас на аэродром. Далее сообщить условия посадки. Планер установить против ветра. После посадки самолета - удалить зрителей на безопасное расстояние. Обговорить с пилотом действия на случай самоотцепки, отказа двигателя и т.д. Закрыть переднюю форточку, чтобы пыль не попала в глаза. После выбора слабины фалы доложить о готовности по взлету. Левая рука - на замке отцепки. Характерные ошибки: - поздний подбор площадки; - выбор неправильного направления посадки из-за неправильного определения ветра или уклона площадки; - спортсмен увлекается подбором и осмотром площадки и забывает выпустить шасси; - большая скорость планирования и следовательно, большая дистанция пробега; - перемена решения о выборе площадки и посадки на другую, не осмотренную; - не инструктируются местные жители при перекатывании планера на иное место. При полетах по маршруту на борту планера необходимо иметь: - фал с кольцом для замка - не менее 5м; - штопор с веревкой - 2шт; - НЗ на 3 дня; - спички в герметичной упаковке; - теплая одежда или спальник; - желательны сигнальные средства (дым от костра виден достаточно далеко); - документы и деньги. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 46 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. ТЕМА № 9 ОСНОВЫ ТАКТИКИ ПАРЯЩЕГО ПОЛЕТА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СОРЕВНОВАНИЙ Выбор наилучшего времени старта. Особенности полёта в паре. Использование радиосвязи. Психологическая борьба. Влияние положения в турнирной таблице на тактику. Правила соревнований. Изучение формулы подсчета очков. Подготовка к полету. Накануне летного дня: - обработать карту; - тренироваться в запоминании характерных мест по маршруту; - рассмотреть возможные обходные пути по маршруту; - проанализировать возможные действия при изменении погоды. План тренировочного дня. По возможности пролететь небольшой тренировочный маршрут. Варианты действий в зависимости от погоды: 1. Потоков нет. Расчет долета на дальность с возвращением. Цель – проверить планер, осмотреть ориентиры, долет, площадки на подходе, опробовать фототехнику, ознакомиться с прилегающей местностью, опробовать посадочный маневр, проверить связь и взаимодействие с РП и судейским стартом. Проверить приборное оборудование. 2. Сомнительная погода. Выполнить несколько стартов, отойти на расстояние гарантированного долета и далее по пункту 1. 3. Хорошая погода. От первого поворотного вернуться к аэродрому для просмотра подходов со стороны первого поворотного. Полет ко второму поворотному выполнять с целью знакомства с местностью. Рассчитать долет на оптимальной скорости с целью проверки планера, ориентиров долета и далее по пункту 1. Провести анализ тренировочного дня – с момента подготовки и до послеполетного осмотра. Составить план следующего дня с учетом анализа тренировочного полета. На соревнованиях. При подготовке к следующему полету – хладнокровный анализ предыдущего полета. Продумать тактику старта применительно к маршруту, погоде, участникам. Вечером отдохнуть, расслабиться, иметь четкий план подготовки к полету. Самому подготовить и сопроводить планер на старт. На предполетных указаниях рассчитать варианты маршрута. В случае задержки начала полетов – отвлечься, расслабиться, вести разговоры на отвлеченные темы. Не суетиться! Четкие действия при посадке в кабину. Садиться не ранее, чем за 5 минут до взлета. Кабину перед взлетом зачехлить, иначе нагреется. Учесть особенности взлета. В процессе буксировки проанализировать погоду. Визуально и по связи определить местонахождение отцепившихся планеров. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 47 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. После отцепки произвести разведку погоды. При разведке погоды грамотно уложиться в стартовое время. Не попасть на малые высоты на недолетном расстоянии. Знать количество севших планеров и наличие свободных буксировщиков в случае посадки на аэродром. Строго соблюдать сектор выпаривания. Внимательно следить за погодой. Просмотреть варианты вождения в поток с различными курсами, определить расположение нисходящих потоков относительно восходящих. В случае, если разведка невозможно – произвести старт, выбранный после отцепки, на буксире или с земли. Старт. Переделать с учетом регистрации GPS. Первый переход – в намеченное место. Большие высоты при старте в хорошую погоду не нужны. При старте соблюдать дистанцию и скорость. Запрос при развороте над направляющим полотнищем. Возможны варианты, когда надо уйти со стартового полотнища (если запрос другого участника раньше, а запросить до пересечения стартовой линии не успеть). При нормативных полетах быть осторожным при тактической борьбе на старте. Стартовый переход – короткий и в сторону ветра. Необходимо владеть отработанным стартовым маневром. В слабую погоду необходимо подбирать состав группы. Отрываться от группы можно только в том случае, если можно догнать другую группу. Отрываться от группы в слабую погоду не целесообразно. В сильную – можно. При ухудшении погоды – уменьшить скорость и перестроиться на максимальную дальность. Процедура старта. Переделать с учетом регистрации GPS. 1. Стартовая линия открывается через 20 минут после последнего правильного взлета соответствующего класса. 2. До открытия стартовой линии по радио на установленных высотах будут сделаны 4 объявления: - стартовая линия для открытого класса (или мужчин) будет открыта: а) через 15 минут; б) через 5 минут; в) через 1 минуту; г) стартовая линия для открытого класса (или мужчин) открыта. Все пилоты, желающие стартовать, выполняют следующее: - из зоны ожидания летят по направлению к направляющему знаку и слушают эфир на частоте старта; - при подходе к направляющему знаку снимают СИВ (если он выложен); - над направляющим знаком пилот запрашивает СТАРТ (но не ранее 10 сек после предыдущего запроса): "21 прошу старт"; ответ судьи "21 Вам старт" или "21 ждать". 3. Если получена команда "21 Вам старт", пилот молча летит по прямой к линии старта до получения команды от судей "21 линия, старт засчитан" и пилот может выполнять задание дальше. При получении команды "21 Вам негатив", пилот должен подтвердить, что понял команду "21 понял, негатив", вернуться в зону ожидания и выполнить другой старт. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 48 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. 4. Если пилот получил команду "21 Вам ждать", пилот должен дать квитанцию "21 понял, ждать" и начать выполнение спирали над направляющим знаком до получения команды: "21 Вам старт". Если ожидание затягивается и пилот раздумал стартовать, он должен передать: "21 отказ" и уйти с направляющего знака. Пока длиться команда "ЖДАТЬ" ни один пилот не может запрашивать старт. 5. Все пилоты обязаны соблюдать 10 – секундный интервал и избегать сближения во время старта. 6. После открытия стартовой линии не разрешается никаких полетов, кроме старта, между направляющим знаком и линией старта. Процедура финиша и посадки. 1. Все пилоты на частоте финишной линии, приблизительно за три минуты до финиша, должны запросить: - "21 три минуты". Финиш обязан ответить: - "21 понял, три минуты". 2. Общие указания о приземном ветре, давлении и времени захода солнца даются на частоте финишной линии в соответствующие интервалы времени без запроса пилотов. 3. Пересечение финишной линии планером рекомендуется производить перпендикулярно к ней. 4. После пересечения финишной линии участники должны немедленно произвести посадку согласно предполетных указаний. 5. Для обеспечения безопасности полета участники, находясь на долете, обязаны так рассчитать высоту пересечения финишной линии, чтобы произвести посадку с прямой или иметь запас скорости и высоты для выполнения необходимого маневра. Технические ошибки и несоблюдение условий выступления вследствии небрежности, не принесшие участнику никакой пользы (проверить по Спортивному Кодексу) 1. Опоздание на предполетную подготовку – штраф 10 очков. 2. Отсутствие снимков, доски задания, знака ожидания (кроме случая, когда знак ожидания является СИВ), хвостового номера (при посадке вне аэродрома с характерными ориентирами окружающей местности) – штраф 20 очков. 3. Посторонние (не связанные с полетным заданием) кадры на пленке – штраф 20 очков. 4. При установке барабанов перепутаны барографы – штраф 20 очков. 5. При фотографировании на поворотном пункте маршрута: - в секторе съемки вне зоны наблюдения – штраф 50 очков; - вне сектора съемки в квадрантах №1,2 – штраф 100 очков; №3, 4 – очки снимаются полностью; 6. Умышленный слив водобалласта в потоке на другой планер – штраф 50 очков; 7. Нарушение по вине спортсмена пломбировки фотоаппарата или барографа – штраф 50 очков; 8. Сдача документов в судейскую коллегию позже одного часа с момента прибытия на стоянку – штраф 25 очков; 9. Необоснованный протест – штраф 20 очков. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 49 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. Рискованные или опасные полеты, включая нарушения воздушного пространства и полеты за пределами сертификата летной годности лететельного аппарата 1. Балласт не предусмотренный в планере – штраф 100 очков. Примечание: разрешается дополнительный груз (песок) для пилотов, имеющих собственный вес менее допустимого летно-техническими данными планера (размещение груза по указанию старшего инженера). 2. Заход на старт не со стороны знака ожидания – штраф 50 очков. 3. Запрос старта не над знаком – 30 очков. 4. Обгон при выполнении старта – 50 очков. 5. Выполнение правой спирали в десятикилометровой зоне, центром которой является стартовая линия – 50 очков. 6. Нарушение указаний по выполнению маневра и посадки после финиша (при условии записи всех ограничений на предполетной подготовке) – 50 очков. 7. Нахождение между стартовой линией и направляющим знаком после открытия стартовой линии – 50 очков. Мошеничество, фальсификация документов и применение запрещенного оборудования. Фальсификация документов, использование запрещенного оборудования в полетах, фальсификация о месте посадки планера, фиктивная подпись сведения с места посадки, заранее отмеченные поворотные пункты маршрута, полеты в облаках влекут отстранение от участия в соревнованиях и дисквалификацию. Психологическая подготовка перед ответственным полетом. Спортсмен лежит на спине, руки вытянуты вдоль корпуса. При ярком свете глаза закрываются полотенцем, шапочкой, капюшоном. В первую очередь проводятся интенсивные поглаживания складок лба по направлению к бровям с внутренними словами: "Расслабляются мышцы лба, разглаживаются складки, мышцы лба расслаблены". 3атем пальцы легко прижимают глазные яблоки со словами: "Мышцы глаз расслаблены. Взгляд устремлен далеко, далеко...". Пальцы удерживаются на глазах около 1 мин. За это время произносятся слова: "Щёки расслаблены, зубы разжаты, губы мягкие, расслабленные, вялые губы". Движениями пальцев вниз производятся лёгкие поглаживания щёк и подбородка. Следует фраза: "Лицо полностью расслаблено. Лицо неподвижно, как маска". После этого последовательно расслабляются мышцы рук: пальцев, кистей, предплечий, плеч. Затем расслабляются ноги: пальцы, стопы, голени, бёдра. Расслабляются мышцы век, затылка, плеч и спины со словами: "Совершенно свободно, легко лежит голова. Расслабление приятно успокаивает. Сбрасывается ненужное напряжение. "Затем внушаются теплота рук, ног, всего тела. При этом рука свободно кладётся на солнечное сплетение со словами: "От руки мягкие, тёплые волны расходятся по всему телу, окутывают, обволакивают расслабленное тело мягким, тёплым покрывалом. На фоне сниженной психологической активности примерно за 5-8 минут до старта внушаются спокойствие и уверенность в себе. Примерное содержание этих внушения следующее: "Спокойная уверенность. Спокойная боевая уверенность. Ты знаешь о своей отличной подготовленности. Ты проделал огромную подготовительную работу. Заложена новая мощная база для скачка твоих возможностей. Всё было выполнено качественно и своевременно. Планером ты владеешь хорошо. Техника пилотирования хорошая. Тебе приятно летать. Ты Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 50 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. подошел к старту в прекрасной форме. Всё, что было необходимо, ты сделал, и сделал в высшей степени качественно. Планёр прекрасно подготовлен. Всё оборудование в норме. Теперь остаётся только спокойно и уверенно реализовать то, что в тебе заложено. Хорошая работа с полней отдачей сил. Надо хорошо и спокойно работать. Это будет хорошая работа. Собраться. Сосредоточиться. Думать о радости хорошей работы. Терпеть. Красиво, хорошо работать и терпеть. Небо и земля очень красивы. Тебе будет доставлять радость преодоления самого себя, радость хорошей работы. Всё, что надо для хорошей работы, в тебе заложено. Ты готов к работе экстракласса. Всё будет наилучшим образом. Спокойная, гибкая воля делает тебя уверенным и твёрдым. Ты подготовлен блестяще, работай спокойно и уверенно и ты испытаешь радость приятной работы. Когда встанешь и пойдёшь – взгляд твёрдый и уверенный. Чётко помни всё, что тебе нужно делать с момента открытия фонаря и старта. Выходи с переживаниями счастья, что тебе дано вступить в эту интересною борьбу, которая доставит огромную радость. Вставай и спокойно и уверенно иди на старт. Пора. Подбодри своих товарищей по команде. Они чуть-чуть нервничают. Успокой их, ведь ты сам очень спокоен. Вы все отлично подготовлены. Но ты подготовлен лучше. На маршруте возможны ловушки. Но ты прекрасно о них знаешь и пройдёшь их чисто и уверенно. Финиш будет красивым. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан 51 Теория и тактика парящих полетов по маршруту. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гончаренко В.В. Техника и тактика парящих полетов (практические советы). – М.: ДОСААФ, 1975. 2. Руденскии Е. Полет на планере. Пособие для планеристов. – М.: ДОСААФ, 1977. 3. Хмелев В.Ф. Планеровождение. – М.: ДОСААФ, 1977. 4. Коновалов Д.М. Метеорология для планеристов. – М.: ДОСААФ, 1961. 5. Эксплуатация и техника пилотирования серийных планеров. – М.: ДОСААФ, 1989. 6. Шевченко В. Полеты способом "Дельфин". – М.: Крылья Родины, 1983. 7. Кузнецов Ю. Оптимальные режимы парения. – М.: Крылья Родины, 8. Гончаренко В. Парящие полеты. – М.: Крылья Родины, 1968, №4. 9. Сабецкис В. В неоднородном восходящем потоке. – М.: Крылья Родины, 1980, №8. 10. Шметер С. Вертикальные потоки в конвективных облаках. – М.: Крылья Родины. Центральный Аэроклуб Республики Татарстан
