Как построить поляру парараплана
и как ей пользоваться.
(Теория оптимальной скорости (ТОС))

     Изредка дух слова оптимальной скорости появлялась на сцене дельта и планеризма. В 1999г. я попробовал применить эту теорию и пришел к заключению, что эта теория подходит и к парапланеризму.

     Т.к. это очень объемная тема я разделил ее на две части со следующим содержанием: 1. Поляра скоростей и классическая теория оптимальной скорости по Макреди. 2. Практическое применение абсолютной скорости и полет «Дельфином».

     Уже в 1949г. Пауль Макреди обнародовал свои мысли об оптимальной скорости и своей функции Макреди. В 1956г. он стал чемпионом мира по планеризму. В 1978-79г.г. занимался аэропланом с мускульной тягой для военных целей. Сегодня в каждом современной планере ставится прибор оптимальной скорости. На соревнованиях и при длительных полетах нужны знания об оптимальной скорости между восходящими потоками наряду с теоретическими знаниями пилота.

     Официально теория оптимальной скорости (ТОС) применятся редко или вообще не применятся. Ведущие пилоты мира вероятно так хорошо знают летный материал, что приспосабливаясь к местности и ветру они интуитивно, приблизительно подбирают наилучшую скорость для наилучшего качества. То есть они знают когда и на сколько нужно ускориться, что бы пройти определенный участок за кратчайшее время. И только в последнее время пилоты все чаще используют эту теорию и стали появляться приборы с функцией Макреди.

Информация о полетном отрезке.

      На соревнованиях с таким большим количеством пилотов, летающих на похожих парапланах, участник сразу замечает, получили ли конкуренты преимущества на переходах между потоками. И как он при этом летел быстро или медленно.

     Но в жизни часто получается так, что пилот летит по маршруту один. При этом он может повысить свою скорость и лететь с оптимальной скоростью на данном отрезке и тогда бы ТОС была бы для него очень интересна.

Материал для ТОС

     Когда подсчитывался материал для ТОС понадобилась поляра скоростей. Но как мы ее получаем?

     К сожалению мало производителей занимаются подготовкой поляры, которая как и у планера само собой есть и должна относится к техническим характеристикам параплана. Но т.к. у нас без поляры нет ТОС, мы должны ее сами замерить и посчитать.

     Принципиально построить поляру для определенной высоты, нагрузки на площадь крыла. И эта поляра будет действительна только для измеряемой модели параплана данной высоты и загрузки крыла. Рекомендую не использовать предлагаемые в интеренете поляры крыла, т.к. они обычно обобщенные или усредненные или вообще не правильные, как я часто встречал на www.para200.org

     Мы хотим по возможности наиболее точную скоростную поляру, но это не получится без десятка измерительных полетов. В данной ситуации количество перейдет в качество. Как мы увидим во второй части это на практике большое количество замеров с последующим усреднением их даст нам наиболее точный результат.

Установка и подсчет поляры

     Так как в утренние часы, за пол часа до восхода солнца воздух стабилен и в нем отсутствует какая либо термическая активность я проводил замеры именно в этот период. Для этого мне понадобился диктофон и вариометр и подключенный к нему датчик скорости ветра (вертушка). Точность моего прибора позволяла показывать скорость моего снижения с точностью до 0,1 м/с. На приборе я установил усреднение на 10 секунд.

Параплан: NOVA Mentor (LTF 1-2)
Место: Австрийские Альпы
Высоты: 650 - 1200 метров
Дата: март 2009 года 6 часов утра
Условия: -3, +3 гр. С

     В течении полета я различным образом торможу и ускоряю крыло, проходя через все скоростные режимы. При этом на каждом скоростном режиме я проговаривал данные с приборов: скорость полета и скорость снижения с интервалом в одну, две секунды. Если снижение чрезмерно вырастало или резко снижалось, я прекращал начитывание измерений и тем самым препятствовал грубым измерительным ошибкам. После полета все устные показания были перенесены на бумагу.

После усреднений моих записей (см. таблицу) я перенес точки на график.

Когда все пункты были нарисованы, они были соединены одной изогнутой линией. На этом построение поляры закончено, сделал первый шаг к ТОС.

Оптимальная скорость при горизонтальном ветре.

     Прежде чем мы в плотную подойдем к ТОС, я бы хотел пройти по одной принципиальной и не мало важной выгоде скоростной поляры. Она показывает как с ее помощью можно оставаться долго на высоте и пользуясь направлением ветра и присутствующими нисходящими и восходящими потоками, далеко летать. Ошибкой в разнице между горизонтальной скоростью и скоростью полета по траектории я пренебрегаю, для большей простоты. Разница не значительная и это не сильно влияет на результат. На графике 2 мы видим 3 примера:

• Пример 1
  проводим касательную к поляре скоростей. Точка касания показывает нам, что наилучшее качество будет при скорости 34 км/ч при отсутствии ветра. Если скорость наилучшего качества мы переведем в метры в секунду (коэф. 3,6) и поделим на скорость снижения при такой скорости - 1,07 м/с. (см. таблицу данных), то получим качество равное 8,8. Возможно это измерительная ошибка из-за малого количества полетов, но это удивительно высокий результат, особенно для параплана класса LTF 1-2. Для большей скорости и меньшего сопротивления и большей скорости в верхнем ряду использованны стропы без оплетки.
• Пример 2
  если мы захотим вычислить оптимальное качество, к примеру, при попутном ветре 15 км/ч, мы находим на оси точку -15 км/ч и проводим из нее касательную к графику. Точкой пересечения является оптимальная скорость при таком ветре. Она равна 31 км/ч. Так как скорость относительно земли у нас 46 км/ч (31км/ч + 15 км/ч попутного ветра), а при отсутствии восходящих и нисходящих потоков мы получаем супер качество – 12,8
• Пример 3
  но как это выгляди при встречном ветре 15 км/ч? Для оптимального качества нам нужно незначительно увеличить скорость до 36 км/ч. При этом с одной стороны мы улучшаем качество, так как мы чуть-чуть увеличиваем скорость относительно земли, а с другой стороны слегка увеличиваем скорость снижения и это резко сказывается на результат качества – 4,7.

Оптимальный полет при вертикальных потоках

     Для вычисления оптимальной скорости полета при вертикальных потоках, сдвигаемся по шкале скорости снижения при нисходящем потоке – вверх, при восходящем потоке - вниз. Приведем здесь два примера на графике 3.

      Нисходящий поток движется со скоростью 3 м/с, а на приборе при легком торможении мы видим -4м/с (Vснижения: 1,07м/с). Но и в данной критической ситуации существует тоже оптимальная скорость полета. Она составляет 42 км/ч. Известным нам уже способом вычисляем качество и, к сожалению, получаем всего 2,5 единицы! Такое же качество было бы и при встречном ветре около 27 км/ч. Касательная из точки 3м/с, проходит через горизонтальную ось и пересекает ее в точке 27 км/ч (см. график 3). Но если бы летя на том же параплане мы не воспользовались бы акселератором, то при подсчете качества мы видим результат почти на 10% меньше, т.е. 2,3 единицы.

     Теперь рассмотрим обратную ситуацию. Если воздушный поток будет поднимается со скоростью около 1 м/c, то качество становиться величиной бесконечной.

     Графическая конструкция ТОС является довольно простой, но тем не менее основывается на математических расчетах. С помощью графика 4 мы видим к поляре проведены по касательной красные линии из разных пунктов. При отсутствии нисходящих и восходящих потоках оптимальная скорость 34 км/ч. А при нисходящем потоке 1 м/с оптимальная скорость будет 37 км/ч и такая же скорость будет оптимальной при встречном ветре 17 км/ч и т.д. Таким образом я могу составить небольшую табличку которую могу взять с собой в полет. И выглядела бы она следующим образом.

     Но все не так просто. Не редко бывает, когда при полете против ветра попадаешь еще и в нисходящий поток. Тогда нужна немного другая таблица. Я умышленно ее сокращу. Потому как такой точности при работе акселератора не получишь. По этому я буду отталкиваться от длинны хода акселератора. Так как у меня две ступеньки акселератора, то и писать я буду соответственно:

• 1 - 1/2 (первая ступень выжата на половину),
• 1 - 1 (первая ступень выжата полностью),
• 2 - 1/2 (вторая ступень выжата на половину),
• 2 - 1 (вторая ступень выжата полностью)

     А так как в полете я пользуюсь прибором и GPS, то для простоты я напишу показания приборов которые я увижу. То есть к скорости нисходящего потока прибавиться скорость снижения моего параплана, а из горизонтальной скорости вычтется скорость ветра. Данные в этой таблице даны приблизительные и не претендуют на абсолютную точность.

     И вот что у меня получилось:

     Во всех остальных случаях, когда скорость снижения больше или путевая скорость меньше, я полностью выжимаю акселератор. При этом достигается оптимальная скорость. И на последок… Так как технические характеристики большинства парапланов стали похожи, то большинство пилотов сможет использовать эти данные для своего параплана. Хотя для более результативных полетов вам надо построить поляру именно вашего параплана и с учетом именно вашей загрузки.

Желаю вам интересных полетов и мягких посадок.

Другие нужные статьи

Тронин Александр
Руководитель paraclub.ru