Статьи

«Фактор платформы». Насколько эллипс эллиптичен?

«Фактор платформы». Насколько эллипс эллиптичен?

За прошедшие несколько лет мы вошли в новую эру разработки основных парашютов. В настоящее время большинство основных парашютов производится из тканей с нулевой проницаемостью. В то же время эволюционировала и форма купола — мы больше не видим такого количества куполов строго прямоугольной формы, как некоторое время назад. Большинство куполов имеют сужение различной степени. Что мы в действительности знаем о важных физических характеристиках своих куполов?

Термины, применяемые для описания парашютов, включают:

  • Площадь (Square, size) – обычно это теоретическая площадь купола парашюта, измеряемая по его нижней поверхности без учета площади стабилизаторов, выраженная в кв. футах (sq.ft.) или реже в квадратных метрах - 135 квадратных футов, 124 квадратных фута, 24 м2 и т.д.

  • Хорда (Chord) - это теоретическая длина между передней носовой точкой профиля и точкой на задней кромке купола, замеренная параллельно нервюрам и выраженная в футах (ft) или реже в м.

  • Размах (Span) - это максимальный абсолютный размер купола между его концевыми нервюрами, измеренный по нижней поверхности и выраженный в футах (ft) или реже в м.

  • Удлинение (Aspect Ratio) - это безразмерный параметр, определяемый как отношение квадрата размаха купола к его площади. 2.1:1, 2.5:1, 2.7:1, и т.д.

  • Сужение (chord root/tip) – это безразмерный параметр, определяемый как отношение центральной хорды купола к концевой (максимальной к минимальной).

  • Форма (Planform)

Купол прямоугольной формы в плане – это купол с равными вдоль размаха хордами. Сужение купола равно единице, а удлинение выражается простым отношением размаха купола к его хорде.

Купол эллиптической формы в плане – это купол с хордами, длина которых уменьшается к концам по близкому к эллипсу закону. Сужение купола всегда больше единицы.

Диагональный парашют, “косач” – купол с дополнительными промежуточными и силовыми диагональными (“косыми”) нервюрами, уменьшающими деформации оболочки вдоль размаха.

  • Количество секций (number of cell) – это число замкнутых ячеек оболочки купола, образованных парами соседних силовых нервюр.

  • Тип воздухозаборника – условная принадлежность конструкции воздухозаборника парашюта к одному из двух крайних решений: прямоугольный, максимально открытый или косой, максимально прикрытый.

Пока мы полагаем, что знаем большинство этих характеристик, так как производители сообщают нам эти значения, однако многие владельцы парашютов могут быть удивлены тем, что, казалось бы, простые значения, такие как площадь купола, могут быть совсем не теми, что они думали. Производители применяют различные методы измерения размеров куполов. То, что одна компания называет площадью в 150 кв. футов, другая может называть 135 кв. футов, хотя физические размеры куполов абсолютно одинаковые. Размах (расстояние от одного стабилизатора до другого), варьируется, так же, как и хорда (расстояние от носа купола до его хвоста)

Почему же нас должны волновать все эти расхождения? Ответ прост: когда мы сравниваем характеристики куполов, их производительность - как нам узнать, что мы сравниваем купола одинакового класса? Можно ли сказать, что например, какой-нибудь купол площадью 130 кв. футов можно сравнить с куполом другой модели, площадью, скажем, 150 квадратных футов? Должны ли мы принимать во внимание различие в конструкции куполов, или же просто сравнивать их площади?

Целая индустрия задается этим вопросом. Производители, с помощью PIA, работают над новыми стандартами измерения куполов. Но тут существует один вопиющий недосмотр: не делается никаких попыток объективно измерять двухмерную форму(planform) купола — как она выглядит со стороны. Эта характеристика может сильно влиять на такие факторы производительности, как скорость разворота (turn rate), излишняя управляемость (amount of oversteer), чувствительность к вводам управления (control input sensitivity), максимальная подъемная сила (lift capability), аэродинамическое качество, эффективность подушки и т.п.

Все, что мы слышим — это множество маркетинговых терминов. Посмотрите, может быть некоторые вам знакомы: "слегка эллиптический", "легкоэллиптический", "полуэллиптический", "полностью эллиптический", "сильноэллиптический". Кто-нибудь знает, что эти термины означают в действительности? На самом деле, они бессмысленны, потому что совершенно непонятно, чем отличается, например, "высоко эллиптичный" от "слегка эллиптичного". Все конструкторы куполов соглашаются с тем, что значение сужения крыла важно для достижения желаемых летных характеристик, но пока ни один не предложил простой объективный метод донесения данной информации до пользователя.

В начале 2002 года мы исследовали эту проблему. Результатом была простая формула, которая давала значение, которое мы назвали «Planform Factor» или Pf(Фактор формы). Это значение позволяет объективно сравнить эллиптичность куполов. Обсуждения этого фактора с другими производителями пока в процессе; могут быть легкие модификации этой формулы, пока мы не достигнем соглашения о стандарте, но основа очень проста:

За основу взято отношение хорды краевой секции к хорде центральной секции, умноженное на отношение количества сужающихся секций к общему количеству секций. Результирующее значение принимается за показатель эллиптичности и его легко сравнивать.

Pf = (1-(EC/CC))(N/C)100

Где:

EC = хорда концевой секции

CC = хорда центральной секции

N = количество сужающихся секций

C = общее количество секций

Пример:

Модель: Vision 124 Модель: Pilot 124
EC = 5.384 ft EC=6.143 ft
CC = 7.020 ft CC=7.228 ft
N = 6 N=4
C = 9 C=9Pf = 6.67
Pf=(1-(5.384/7.020))(6/9)100
Pf = 15.5

Теперь рассмотрим Pf применительно к некоторым популярным моделям парашютов:

Модель Pf N
Springo 110 28.0 8 сужающихся секций
Crossfire2 21.6 8 сужающихся секций
Safire2 16.4 8 сужающихся секций
Vision 124 15.5 6 сужающихся секций
Stiletto 120 13.3 6 сужающихся секций
Diablo 120 10.7 4 сужающихся секций
Electra 150 9.5 4 сужающихся секций
Pilot 124 6.7 4 сужающихся секций
Sabre2 120 5.7 6 сужающихся секций

Теперь мы можем объективно измерять эллиптичность любого купола.

(все значения взяты на основании информации, предоставленной производителями)

Одно это значение не может дать всю необходимую информацию о куполе, но рассмотренный в совокупности с площадью и удлинением купола, фактор формы (planform factor) помогает нам понять, каких характеристик мы можем ожидать от различных куполов, включая время разворота, излишнюю управляемость (oversteer), эффективность подушки и т.д.

Конечно, знание этой информации не заменит настоящих пробных полетов под данным куполом, однако этот стандарт, вероятно, сможет помочь сделать более обоснованное (информированное) решение при выборе купола, сводя на нет маркетинговые усилия производителей относительно эллиптичности, и даст нам объективный критерий, который может быть применен к парашютам всех производителей.

Классификация парашютов типа ”крыло”

Парашюты общего назначения

Студенческие парашюты

  • назначение: первоначальное обучение пилотированию парашюта типа “крыло” или использование в качестве основного купола парашютистами большого веса

  • тип конструкции: 9-тисекционные парашюты прямоугольной формы в плане или эллиптические с небольшим до 1.1 сужением, умеренным удлинением 2.5-2.6, прямоугольным открытым воздухозаборником, площадью в диапазоне 200-300 кв.футов, обычно выполнены из воздухопроницаемой ткани или в комбинации с воздухонепроницаемой

  • группа загрузки: низко загруженные, рабочий диапазон загрузок в пределах 0.6-1.2 фунта/кв.фут, на рекомендуемых загрузках средняя горизонтальная скорость до 11 м/с, средняя вертикальная скорость до 3.5 м/с

Переходные парашюты

  • назначение: использование в качестве основного купола парашютистами среднего уровня подготовки или парашютистами начального уровня подготовки на низких загрузках

  • тип конструкции: 7-ми или 9-тисекционные парашюты эллиптической формы в плане, среднего сужения 1.1-1.2, с удлинением около 2.1-2.3 для 7-ми и 2.55-2.65 для 9-тисекционной модели, прямоугольным открытым или слегка косым прикрытым воздухозаборником, площадью 100-230 кв.футов, обычно выполнены из воздухонепроницаемой ткани

  • группа загрузки: средне и низко загруженные, рабочий диапазон в пределах 1.0-1.6 фунта/кв.фут для 7-ми и 1.0-1.75 фунта/кв.фут для 9-тисекционной модели, на рекомендуемых загрузках средняя горизонтальная скорость до 15 м/с, средняя вертикальная скорость до 5.5 м/с

Скоростные парашюты

  • назначение: использование в качестве основного купола парашютистами высокого уровня подготовки или парашютистами среднего уровня подготовки на невысоких загрузках

  • тип конструкции: 9-тисекционные парашюты эллиптической формы в плане с большим до 1.3-1.4 сужением, высоким порядка 2.6-2.75 удлинением, маленьким прямоугольным или маленьким косым воздухозаборником, площадью 90-170 кв.футов, выполнены из воздухонепроницаемой ткани

  • группа загрузки: средне и высоко загруженные, рабочий диапазон загрузок в пределах 1.3-2.0 фунта/кв.фут, на рекомендуемых загрузках средняя горизонтальная скорость до 16 м/с, средняя вертикальная скорость до 5.5 м/с, на высоких загрузках 1.8-2.0 фунта/кв.фут средняя горизонтальная скорость до 17 м/с, средняя вертикальная скорость до 6 м/с

Диагональные парашюты (“косачи”)

  • назначение: использование в качестве основного купола парашютистами высокого уровня подготовки

  • тип конструкции: 7-ми или 9-тисекционные диагональные парашюты эллиптической формы в плане, с большим до 1.3-1.4 сужением, высоким до 2.7-2.85 удлинением, маленьким косым воздухозаборником, площадью 60-130 кв.футов, выполнены из воздухонепроницаемой ткани

  • используемых загрузках 2.1-2.3 фунта/кв.фут средняя горизонтальная скорость превышает 18 м/с, средняя вертикальная скорость более 6 м/с

Парашюты специального назначения

Парашюты для точности приземления

  • назначение: выполнение прыжков на точность приземления

  • тип конструкции: обычно 7-мисекционные парашюты прямоугольной формы в плане, маленького удлинения близкого к 1.75, с прямоугольным открытым воздухозаборником, иногда с дополнительными воздухозаборниками на нижней поверхности, площадью 220-300 кв.футов, обычно выполнены из воздухопроницаемой ткани

  • группа загрузки: низко загруженные, рабочий диапазон загрузок в пределах 0.4-0.9 фунта/кв.фут, на рекомендуемых загрузках средняя горизонтальная скорость до 10 м/с, средняя вертикальная скорость до 5 м/с

Парашюты для купольной акробатики

  • назначение: выполнение прыжков на купольную акробатику

  • тип конструкции: обычно 7-мисекционные парашюты прямоугольной формы в плане, маленького удлинения в пределах 1.95-2.15, имеют прямоугольный открытый воздухозаборник с дополнительным усилением и стропы повышенной прочности, площадью 130-250 кв.футов, обычно выполнены из комбинации воздухонепроницаемой и воздухопроницаемой ткани

  • группа загрузки: низко и средне загруженные, рабочий диапазон загрузок в пределах 0.9-1.6 фунта/кв.фут, на рекомендуемых загрузках средняя горизонтальная скорость до 13 м/с, средняя вертикальная скорость до 5 м/с

Запасные парашюты

  • назначение: спасение жизни в аварийных ситуациях

  • тип конструкции: 7-мисекционные парашюты прямоугольной формы в плане, маленького удлинения в пределах 2.0-2.1, с прямоугольным открытым воздухозаборником, оборудованы уменьшенным слайдером для максимально быстрого открытия, площадью 100-280 кв.футов, выполнены полностью из воздухопроницаемой ткани

  • группа загрузки: средне загруженные, рабочий диапазон загрузок в пределах 1.0-2.0 фунта/кв.фут, на рекомендуемых загрузках средняя горизонтальная скорость до 15 м/с, средняя вертикальная скорость до 5.5 м/с

Тандемные парашюты

  • назначение: выполнение прыжков с пассажиром

  • тип конструкции: 9-тисекционные парашюты прямоугольной формы в плане или эллиптические умеренного сужения до 1.1-1.2, среднего удлинения в пределах 2.6-2.75, с прямоугольным открытым или косым прикрытым воздухозаборником, площадью 330-450 кв.футов, обычно выполнены из комбинации воздухонепроницаемой и воздухопроницаемой ткани или полностью из воздухонепроницаемой ткани

  • группа загрузки: средне загруженные, рабочий диапазон загрузок в пределах 1.0-1.25 фунта/кв.фут, на рекомендуемых загрузках средняя горизонтальная скорость до 13.0 м/с, средняя вертикальная скорость до 3.5 м/с

Источник
skysport.ru
Перевод
Дмитрий Зуйков (идея перевода Алексей Рубинштейн).
Добавлены материалы из статьи
skycentre.net
Автор: Ian Bellis

Если вы считаете эту статью интересной и полезной, поделитесь ею в социальных сетях на личной странице или в вашей группе. По всем интересующим вопросам можете обращаться по адресу info@skycenter.aero
С уважением Ваш Skycenter