ПАРАПЛАН ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

На первый взгляд, что может быть проще учебно-тренировочного параплана? Малое удлинение крыла, профиль толстый, стропы короткие. Весь этот небольшой набор характеристик, казалось бы, обязан обеспечивать начинающему пилоту спокойный и комфортный полет. Так-то оно так, но, к сожалению, новичку быстро надоедает просто планировать, ему хочется все выше и выше. И начинается борьба между летными качествами аппарата и безопасностью полета.

Столкновение этих противоречивых требований породило множество различных моделей парапланов, используемых для обучения.

В СНГ по бедности частенько учат на чем попало. Купола, несколько лет назад считавшиеся полуспортивными, перекочевали в ранг учебных.

Созданием специальных парапланов занимаются немногие. Отечественным конструкторам гораздо интереснее экспериментировать в спортивном классе аппаратов — в вечной гонке скоростей и качества.

Еще хуже, если за учебный купол выдается неудачное детище горе-конструкторов, не обеспечившее желаемых рекордных летных характеристик и переведенное в связи с этим в ранг учебного (естественно, после нeкomopой доработки).

В конце зимы 1996года специалисты компании «Параавис» решили по-другому подойти к созданию учебного аппарата, использовав новую серию профилей, полученных в ходе работ над парапланом класса Competition. Профили этой серии имеют расширенный диапазон допустимых углов атаки, то есть противостоят складыванию купола на малых углах атаки и его срыву при незначительной скорости полета.

«Командор» (так назвали новый параплан) превзошел самые смелые ожидания конструкторов.

Купол его прост в подъеме и зависает над пилотом, обеспечивая так необходимые ему несколько секунд для разбега. Во время разбега купол занимает устойчивое положение над пилотом, а крены его легко устраняются подбегом и клевантой.

Полет на «Командоре» — одно удовольствие. Над головой — мощное монолитное крыло без каких-либо предпосылок к складыванию. «Дуракоустойчивость» этого параплана мы оценили после того, как новичок в одном полете долго висел с полностью затянутыми клевантами, а в другом раскачал купол по тангажу так, как даже тест-пилоты не раскачивают. И ничего, летает! С появлением «Командора» учить и учиться летать стало легче. Все больше людей предпочитают эту надежную и спокойную машину для любительских полетов по выходным и во время отпуска. Тем более что качество и скорость позволяют совершать не только парящие, но даже маршрутные полеты.

А теперь подробнее о том, как конструировался параплан.

С чего обычно начинают? В первую очередь ставят задачу или формулируют основные требования, которым должен отвечать учебный параплан. А они следующие:

— легкие старт и посадка;

— надежность, устойчивость и «дуракоустойчивость»;

— хорошая (но не избыточная) маневренность;

— широкий диапазон скоростей полета;

— небольшая скорость снижения, чтобы можно было парить.

Как всегда в авиации, требования эти весьма противоречивы. Первый и второй пункты легко обеспечить малым удлинением и толстым профилем, но подобное вряд ли удовлетворит остальным требованиям. Так что конструкторам пришлось попотеть.

Начали с выбора формы в плане. Здесь как нельзя лучше подходит эллипс (минимальное индуктивное сопротивление) или фигура, близкая к нему по форме (рис. 2).

Площадь параплана выбиралась с учетом удельной нагрузки на крыло q. Согласно статистике, существует диапазон значений q(3 — 3,8 кг/м²), используемый для учебно-тренировочных парапланов. При этом границы диапазона служат компромиссом между скоростью снижения (больше площадь — меньше скорость полета и снижения) и устойчивостью параплана (меньше скорость полета — меньше давление в куполе и он легче теряет устойчивость).

Взлетная масса системы пилот — параплан определяется по формуле:

Мвзл. = М0 + Мсн (1),

где: М0 — масса пилота, Мсн — масса снаряжения (примерно 15 кг).

Основные технические данные параплана «Командор»

Исходя из массы пилота в 80 кг и удельной нагрузки q=3,4 кг/м² (середина диапазона), была получена площадь крыла параплана:

Выбор удлинения (отношение квадрата длины крыла к его площади) существенно влияет на характеристики параплана: увеличение удлинения снижает индуктивное сопротивление и приводит к росту аэродинамического качества крыла, но при этом снижается безопасность полета за счет того, что узкое крыло более подвержено складыванию, а также осложняет старт и посадку.

Было решено остановиться на удлинении λ= 4,8. Хотя оно и великовато, но мы надеялись добиться хорошей устойчивости крыла и сопротивления его складыванию за счет нового профиля. Длина крыла (L) определялась по формуле:

В качестве первоначальной формы крыла в плане приняли половину эллипса, площадь которого равна:

где а, b — величины большой и половины малой осей эллипса.

Отсюда, приняв а = L нашли величину центральной хорды b:

Количество нервюр в крыле определяет качество его поверхности, скорость наполнения купола при складываниях и технологичность параплана в производстве. После анализа различных вариантов конструкции со всеми работающими (силовыми) или вспомогательными нервюрами (рис.2) было решено остановиться на первом варианте, как более соответствующем концепции учебного параплана, то есть сделать 37 секций (38 силовых нервюр) и только на консолях применить по две вспомогательные нервюры (рис.4).

Длина строп влияет на прочность параплана и натяжение его поверхностей. Схема ветвления строп определяет их суммарную длину. Анализ возможных вариантов ветвления при условии минимальной суммарной длины строп показал, что оптимальным является вариант, когда стропы первых двух шеренг («а» и «b») каждого полукрыла сводятся на соответствующие отдельные свободные концы (рис.1), а шеренги «с» и «d» — на общий (рис.3).

Самая ответственная работа при проектировании купола заключается в аэродинамическом расчете. Новый профиль (рис.5) с характеристиками Хс mах = 28% и Сmах = 17%, созданный на базе хорошо зарекомендовавшего себя профиля от параплана «Гранд», имеет характерное «брюшко». Он устойчив на малых углах атаки, что очень важно для безопасности параплана. Срывные характеристики профиля также оказались удачными.

Проводилась кропотливая работа по распределению геометрической и аэродинамической крутки, в результате которой нашли компромисс между устойчивостью, управляемостью и качеством.

Для получения выкроек деталей купола использовались программы на ЭВМ*.

Итак, что же вышло?

Рис.1. Параплвн «Командор»:

1 — полотнище купола верхнее; 2 — воздухозаборники; 3 — полотнище купола нижнее; 4 — концы свободные (лента ЛТКП-25-1000, L500 — 520); 5 — система подвесная; 6 —петля крепления строп к куполу (лента ЛТКП-15-185); 7 — стропа верхнего яруса; 8 — стропы второго яруса; 9 — стропа нижнего яруса; 10— стропа нижнего яруса консольной группы; 11 —стропа боковая; 12 — кольца; 13 — петля управления — клеванта (лента ЛТКкрП-25-600); 14 — карабин альпинистский; 15 — стропа управления.

Рис.2. К выбору формы крыла параплана.

Рис.3. Варианты конструкции купола:

а — все нервюры силовые; б — со вспомогательными нервюрами; 1 — полотнище нижнее; 2 полотнище верхнее; 3 нервюры силовые; 4 — стропы; 5 — нервюра вспомогательная.

Рис.4. Купол параплана (расстелен, вцд снизу):

1 — нервюра; 2 — полотнище верхнее; 3 — элементы усиления нервюр (дакрон); 4 — стропы; 5 — полотнище нижнее; 6 — стропа управления; 7 — петля крепления стропы.

Рис.5. Профиль крыла и его характеристики:

С mах — максимальная толщина профиля; b — хорда профиля; Хс max — координата максимальной толщины профиля;

Рис.6. Подвесная система (схема, вид сбоку, карманы и элементы активной системы защиты и спасения не показаны):

1 —ремни привязной системы; 2 — покрытие сиденья внутреннее (два слоя авизента + поролон s 15); 3 — карабин альпинистский; 4 — покрытие сиденья наружное (авизент); 5 — спинка жесткая (пластик); 6 — доска сиденья (фанера s 10).

Рис.7. Привязная система:

1 — лямка главная круговая: 2 грудная; 3 — обхват поясной; 4 спинно-плечевые; 5 — петля крепления спасательного парашюта: 6 — петля регулировочная (шнур капроновый Ø 5); 7 — блочок акселератора; 8— перемычка грудная с кольцом; 9 — кольцо пряжки (7 шт.); 10 — кольцо пряжки с перемычкой (7 шт.); 11 обхват ножной; 12 — перемычка наспинно-плечевого обхвата.

Рис.8. Основание привязной системы:

1 — перемычка грудная; 2 — лямка главная круговая; 3 — перемычка наспинно-плечевого обхвата; 4 — обхват поясной; 5 — обхваты наспинно-плечевые; 6 — основа (одинарный авизент или рюкзачная ткань); 7 — фальшборт (двойной авизент с прокладкой из полипропилена, s10); 8 — карман для доски сиденья (авизент); 9 — обхваты ножные.

Рис.9. Схема стропной системы (вид снизу, в рамках указаны длины строп):

1 — стропы вспомогательные (1-й и 2-й ярусы); 2 — стропа боковая; 3— стропа консольной группы; 4 — стропы основные.

Рис.10. Наспинно-плечевой обхват:

1— обхваты (ЛТК-44-1600, L2890); 2 — усилитель (ЛТКП-26-600, L135, 2 шт.); 3 — накладка (ЛТК-44-1600, L180, 2 шт.).

Характеристики швов, применяемых при сшивании лент ЛТК-44-1600

Рис.11. Наиболее удобное положение пилота в кресле.

Рис.12. Лямка главная круговая:

1—лента лямки (ЛТК-44-1600, 1Л880); 2 — петля (ЛТК44-1600, L195); 3 — кольцо пряжки (из парашютного комплекта, 2 шт.).

Рис.13. Перемычка наспинно-плечевого обхвата:

I 1 — кольцо пряжки (из парашютного комплекта, 2 шт.); 2— лента перемычки (ЛТК-44-1600, L600).

Рис.14. Обхват поясной:

1 — кольцо пряжки (из парашютного комплекта, 2 шт.); 2 — лента обхвата (ЛТК-44-1600. L830).

Рис.15. Перемычка грудная с кольцом:

1 — кольцо пряжки (из парашютного комплекта); 2 — лента перемычки (ЛТК-44-1600, L685); 3 — петля (ЛТКП-15-185, L120); 4 —блочок акселератора.

Рис.16. Перемычка грудная:

1 — лента перемычки (ЛТК-44-1600, L770); 2 — петля (ЛТКП-15-185, L120); 3 — накладка (ЛТК-44-1600, L145); 4 — блочок акселератора.

Крыло параплана выполнено из специальной воздухонепроницаемой ткани и сшивается из двух полотнищ (рис.4). Каждая секция купола имеет верхнее, нижнее полотнища и нервюры. По передней кромке полотнища не соединяются, образуя воздухозаборники. Для перераспределения воздуха по длине крыла в случае его неравномерного заполнения нервюры имеют отверстия, а в зонах крепления строп и по передней кромке они усилены нашивками из дакрона.

Стропы (рис.9) выполнены из шнура СВМ в капроновой оплетке. Концы их представляют собой петли длиной 55 — 70 мм. Монтировались стропы «удавкой» с верхнего яруса к нижнему (рис. 1). Причем их диаметр увеличивается от 0,8 мм до 1,6 мм в том же направлении. Стропы нижнего яруса прикреплены к кольцам свободных концов, выполненных из ленты ЛТКП-25-1000 и имеющих три ряда. Стропы управления зафиксированы на одной стропе, привязанной к клеванте. Свободные концы снабжены «триммерами» и акселератором, позволяющими менять полетную скорость в широком диапазоне. Однако пользоваться ими рекомендуется лишь опытным пилотам.

На определенном этапе развития парапланеризма выяснилось, что желание летать быстрее, выше и дальше всех не может быть обеспечено только конструкцией крыла параплана. Остро встал вопрос о создании новой подвесной системы, удовлетворяющей требованиям пилотов в первую очередь по эргономике и безопасности полета. Это повлекло за собой включение в состав подвесной системы ряда новых элементов и модернизацию традиционных узлов.

В зависимости от класса современная подвесная система состоит из привязной системы, кресла, карманов для снаряжения и оборудования, системы защиты и спасения (рис.6).

Привязная система (рис.7) соединяет пилота с парапланом или спасательным парашютом в случае его применения. Основным ее элементом является «каркас», сшитый из прочных капроновых лент, в состав которого входят: главная круговая лямка, наспинно-плечевые, ножные и поясные обхваты, грудные перемычки. Круговая лямка через два карабина (типа альпинистских) соединяется со свободными концами параплана. 

Важным здесь является расстояние между точкой крепления свободных концов и центром тяжести пилота. Обычно его стремятся максимально увеличить, уменьшив тем самым момент, опрокидывающий пилота назад при работе с акселератором или при полете в турбулентной атмосфере.

Кресло предназначено для равномерного распределения нагрузки на тело пилота, обеспечения комфорта и защиты его при столкновении с землей. На нем могут размещаться карманы, а также системы защиты и спасения.

Удобное для работы положение пилота, при котором он испытывает наименьшее мышечное напряжение и легче переносит воздействие перегрузок (ускорений), — при отклонении туловища назад на угол 16—18°.

Ширина сиденья рассчитывается по максимальной ширине таза человека с учетом некоторого запаса на одежду. В среднем она равна 390 — 450 мм. Форма спинки кресла, ее высота и ширина обеспечивают правильное и удобное положение пилота. Сиденье вместе со спинкой покрыты мягким амортизирующим рельефным материалом для устранения давления подвесной системы на тело пилота и улучшения вентиляции в области спины.

Параплан — летательный аппарат. Поэтому он, как и большинство его «старших братьев», снабжается системами защиты и спасения. Они делятся на активные и пассивные. К первым относятся спасательные парашюты, пневматические амортизаторы, наполняемые сжатым воздухом после введения пилотом в действие парашюта. А ко вторым — доска и жесткая спинка сиденья, пневматические амортизаторы, наполняемые перед полетом.

На «Командоре» используются подвесные системы типа «Классик» или «Профи», максимально отвечающие самым высоким требованиям.

Вот, собственно, и все. На первый взгляд кажется, что этот аппарат не очень сложен. Но всем, кто решит самостоятельно изготовить параплан, настоятельно рекомендую перед испытаниями показать его специалистам. И было бы неплохо первые полеты совершить под наблюдением инструктора.

И. ВОЛКОВ, руководитель клуба «Вектор»