Начальная подготовка парашютистов в Аэроклубе «ОДЕССА» Тема 2. Теоретические основы прыжка с парашютом.

Тема 2.  Теоретические основы прыжка с парашютом.

Основные вопросы:

  • Принцип действия парашюта.
  • Взаимодействие частей парашюта.
  • Аэродинамика парашюта.
  • Основы управления парашютом.
  • Взаимодействие основного купола с запасным.

1. Принцип действия парашюта «Крыло».

 

. Принцип действия парашюта «крыло» основан на использовании подъемной силы, которая возникает благодаря горизонтальной скорости.
 Парашют «Крыло» - это верхняя и нижняя оболочки, конструктивно выполненные так, что используется закон Бернулли, т.е. давление газа меньше там, где скорость больше. Отсюда (разность скоростей обтекания верхней и нижней оболочек) и возникновение подъемной силы. Она присутствует всё время, пока есть скорость.
При одновременном затягивании клевант ещё больше увеличивается давление под крылом, за счёт дополнительного торможения воздушного потока, отсюда увеличение подъёмной силы (подушка), но с потерей скорости давление уравнивается, подъемная сила уменьшается, и начинает расти вертикаль.
Подушка тем длиннее, чем была больше скорость перед её выполнением. 
Задавливая правую клеванту мы увеличиваем сопротивление правой части купола, за счет чего уменьшается скорость правой части и купол входит в правый разворот. В результате уменьшения горизонтальной скорости правой части купола уменьшается и подъемная сила купола с правой стороны тем сильнее, чем сильнее затянута клеванта. При этом купол наклоняется вправо и значительно возрастает вертикальная скорость. Именно поэтому развороты на малой высоте могут привести к травмированию или гибели       парашютистов.

 

2. Взаимодействие частей парашюта.
ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ РАСКРЫТИЕ.
При отделении от самолета
 
 веревка, закрепленная в самолете, вытягивает шпильку, раскрываются клапана ранца, 
 
веревка вытягивает камеру из ранца,
 
 под действием веса парашютиста стропы выходят из резиновых сот камеры; камера раскрывается и из нее выходит купол.
 
 Купол под действием набегающего потока воздуха, преодолевая силу сопротивления слайдера, наполняется.
 
 Слайдер под действием натяжения строп скользит по стропам вниз к свободным концам подвесной системы. Он препятствует быстрому наполнению купола, чем снижает динамические нагрузки.
Полное наполнение купола происходит за 3-5 сек.
 При закрутке строп не трогая стропы управления, взяться за свободные концы и  помогая своим телом, раскрутиться.
 
  Парашют начинает планирующий спуск в режиме средней горизонтальной скорости вперед - 3 -5 м/сек. (пока не расчекованы стропы управления), при этом вертикальная скорость снижения - 4 - 5 м/сек. При наполнении купола скорость падения парашютиста замедляется с 50 м/сек. до 4-5 м/сек. Это замедление скорости падения парашютист ощущает как динамический рывок. Усилие от купола передается по стропам на лямки подвесной системы.
 
Взявшись за звенья управления, надо натянуть их и тем самым расчековать стропы управления и если необходимо «стянуть» слайдер в нужное положение. Парашют планирует в режиме максимальной скорости.

3. Аэродинамика парашюта.
Подъемная сила 
Существует всего две основные составляющие, которые заставляют наш купол замедлять наше снижение - подъемная сила и сопротивление. Купол типа "крыло" создает себе Подъемную силу, приложенную к "крылу" в зависимости от формы купола и его положения по отношению к набегающему потоку. Контролирование потока воздуха над "крылом" и есть искусство пилотирования парашютом.
Сама по себе форма крыла уже создает Подъемную силу. Из-за его формы, его изогнутости, воздуху приходится быстрее протекать над куполом, чем под ним. Согласно законам физики, когда скорость воздуха повышается, его давление уменьшается. Это создает область низкого давления над куполом, и соответственно высокого под ним.
Если какое-либо тело движется в воздушной среде, оно испытывает сопротивление воздуха. Сопротивление воздуха при движении складывается, в основном, из сопротивления трения воздуха о поверхность тел, и из сопротивления, которое зависит от разности давления впереди и позади движущегося тела. Впереди образуется повышенное давление, а позади тела  - пониженное. Чтобы тело опускалось медленнее, надо создать для него возможно большее сопротивление воздуха.
Сопротивление 
Сопротивление так же является к нам в двух своих проявлениях, которых я назвал сопротивлением крыла и паразитным сопротивлением. Говоря проще, сопротивление крыла - это результат трения воздуха о крыло. Это наказание всех без исключения крыльев, имеющих, хоть какую ни будь площадь, и вы можете говорить об этом как о Подъемной силе, толкающей назад! Паразитное сопротивление есть результат разрушения формы потока воздуха неравномерностями крыла, и все что с ним связано. Отверстия секций вызывают турбулентность. Швы, укладочные петли, стропы и их держатели, "медуза", слайдер и даже вы - пилот - способствуете сопротивлению, при этом, абсолютно не повышая Подъемной силы. Парашюты никогда не будут такими же хорошими крыльями, как крылья самолета, из-за своего структурного свойства порождать неимоверное количество паразитного сопротивления.
Подъемная сила и сопротивление - два результата обтекания воздушным потоком верхней части крыла. Именно поток воздуха над крылом создает эти силы для полета, отсюда - быстрее поток - больше значения этих сил. Подъемная сила и сопротивление возрастают в геометрической прогрессии по отношению к скорости: Увеличение скорости вдвое повышает Подъемную силу и сопротивление вчетверо. А это значит только одно: скорость - это ключ ко всему. Двигаться быстро - значит, в данном случае, большая Подъемная сила и четкая реакция в управлении.
Срыв потока 
Купол имеет возможность изменять форму до определенных состояний без разрушения потока. Направление потока так же можно слегка изменить, не нарушая его, но если сделать это слишком быстро и резко, происходит т.н. "срыв потока". Вместо того, что бы плавно повторять контуры тела, поток разбивается в беспорядочные волны и водовороты. Это очень важная для парашютистов деталь, потому что, в сущности, это значит что любой внезапный, радикальный маневр значительно уменьшает эффективность купола из-за падения Подъемной силы, вызванной изменением формы крыла. Самые распространенные и драматические примеры срыва потока с парашюта вызывают его т.н. "свал", который происходит при глубоком и длительном «задавливании» купола, хотя, тут есть много всяких тонкостей: чрезмерное задавливание передних свободных концов, "прокачка" клевантами, резкое затягивание клевант и т.д.
Тяга и Масса 
Для крыла, двигающегося сквозь воздушный поток и порождая Подъемную силу, необходима так же сила, толкающая его вперед. Назовем ее тягой. С самолетом все понятно - эту проблему тут решает мотор. У спортивных куполов этим занимается гравитация. В парашютах - крыло стропы передней кромки (А) короче, чем стропы задней кромки (D), что вызывает наклон купола вниз. Поток, отклоняющийся у задней кромки, вызывает горизонтальное перемещение. Вес всей системы (вы плюс снаряжение) давят купол вниз. Крыло скользит, как санки с горы, согласно уклону, выставленному передними и задними стропами.
Чем больше масса, давящая купол вниз - тем эта самая тяга больше. Мы будем считать отношение массы к площади купола т.н. "загрузкой купола", которая является очень важным показателем для пилота. В Америке загрузка купола считается отношение полного веса парашютиста и системы в фунтах к площади купола в квадратных футах. Это заставляет нас быть уверенным в том, что при постоянной неизменной загрузке купола его перемещение по вертикали и горизонту так же буде постоянным.
Однако загрузка купола может катастрофически изменятся во время поворота. Это легко понять, вспомнив, как начинают давить обхваты во время поворота. Чем быстрее вы его совершаете, тем больше увеличивается ваша масса. Что же происходит во время поворота клевантой? В момент поворота купола тело пилота продолжает двигаться в прямолинейном направлении, пока купол не повернет его в новом направлении. Если поворот еще продолжается, центробежная сила продолжает удерживать пилота под уклоном, как бы вытягивая его из-под купола. При этом действующая на вас Центробежная сила здорово увеличивает вашу массу. Если поворот прекратить, под действием своей массы вы вернетесь под купол. Именно это перемещение из положения "вне купола" под купол и есть тот самый момент, когда достигается самая высокая скорость. Достигается она благодаря тому, что в этот момент, благодаря вашей возросшей массе, критически повышается загрузка купола. Кстати, скорость снижения тоже повышается по тем же причинам. Чем быстрее вы поворачиваете, больше Центробежная сила увеличивает ваш вес, ни чуть не изменяя вашу реальную массу.
Кстати, заметьте, что при некоторых маневрах вы можете так же здорово уменьшать загрузку крыла на какой-то момент. На многих куполах пилоты могут совершать повороты, которые подбрасывают их тело вверх, в то время как купол уходит вниз, при этом, на какое то время стропы ослабляются - что означает уменьшение загрузки практически до нуля на какое-то мгновение.
В то же время, большая масса (тяга) значительно улучшают управление. 
Центр Тяжести, Центр подъемной силы 
Центр подъемной силы находится в точке крыла, где она сконцентрирована. Центр тяжести - там, где сфокусирован вес всей системы. У спортивных куполов вес сконцентрирован прямо под крылом, и имеет форму парашютиста, т.е. Вас. Изменяя положение Центра Тяжести к Центру подъемной силы, мы изменяем наклон купола, вызывая тем самым изменение угла атаки.
Угол Атаки 
Многие парашютисты считают угол атаки - положение купола по отношению к Земле. Это абсолютно не так! Углом атаки называется угол между хордой купола и набегающим потоком. Изменяется угол атаки путем применения некоторых усилий на крыло. В самолетах это делается посредством хвостового оперения, а вот парашюты лишены этой счастливой возможности. "Подушка"- вот единственный способ изменить угол атаки купола-крыла. Во время использования "подушки" в качестве тормоза, происходит перемещение веса (в смысле вас) под куполом, передвигая вас вперед, т.к. легкий и высокосопротивляемый потоку парашют замедляется гораздо быстрее, чем тяжелый малосопротивляемый потоку парашютист. Результатом будет являться временное увеличение угла атаки, генерируя тем самым большую Подъемную силу из-за более сильного отклонения потока.
Заметьте, что во время "подушки" изменяемый угол Атаки происходит из-за фактического изменения набегающего потока, т.к. вес внизу уходит вперед - происходит в точности такое же воздействие на крыло, какое применяют при посадке на дельтаплане. И хотя несомненно затягивание клевант изменяет форму крыла, что так же имеет свои последствия, но если бы перемещение веса не вызывало бы значительного изменение угла атаки, то увеличением изгиба крыла создавалась бы очень мизерная Подъемная сила. Глубокое низкое торможение при точностных прыжках является типичным примером приземления с использованием торможения, а не "подушки". При хорошей правильной "подушке" равномерное торможение заставит купол двигаться все медленнее и медленнее; при этом пилот будет находиться чуть впереди своего нормального положения под куполом, удерживая тем самым повышенный угол атаки и усиленное отклонение потока. В какой-то момент скорость купола иссякнет, и пилот вернется назад на свое место. В этот момент уже не остается скорости на создание Подъемной силы никаким известным способом, и высокая скорость падения начинает перетягивать вас к себе, пока в конце концов либо купол снова обретет горизонтальную скорость, либо уже земля прервет этот поучительный полет.
Угол Снижения 
Теперь посмотрим на угол Снижения, который часто путают с Углом АтакиУглом Снижения можно назвать дифферент, продольный наклон (нос вверх или нос вниз) купола и он строго закреплен на куполе выставленной разницей между передними и задними рядами строп. Но его можно изменять, если затянуть передние или задние свободные концы. Натянув вниз передние свободные концы, вы измените угол снижения, но не угол атаки. При таком крутом угле, купол начнет снижаться быстрее, но набегающий поток будет все равно удерживать купол в довольно спокойном стабильном состоянии, хотя и изменяется на какое-то мгновение в начале и конце маневра. У большинства куполов, дифферент при помощи строп выставлен таким образом, что наклон, по которому купол скользит вниз, описывается как три фута вперед при одном футе вниз, другими словами купола имеют качество глиссады 3 к 1. Увеличение дифферента позволит куполу летать дальше по горизонту, но взамен придется пожертвовать тем, что купол не будет находится под необходимым давлением, для того, что бы быть не подвластным различным турбулентным явлениям по сравнению с теми, у которых глиссада круче. Крутая глиссада увеличивает скорость снижения и давление в куполе, но тут уже в жертву приносится длина глиссады, плюс еще теряются некоторые возможности и характеристики "подушки".
Форма купола 
При затягивании клевант вниз вы меняете не только Угол Атаки но и изменяете саму форму купола. Крылья с большим изгибом генерируют большую Подъемную силу на маленьких скоростях, но обладают огромным сопротивлением. Если вы затяните клеванты вниз и будете ровно удерживать их - это изменит изгиб купола, вызывая тот эффект, благодаря которому парашют летит. Скорость снижения вырастет, порождая горизонтальную скорость. Современные купола в основном свою "подушку" строят на угле атаки, поэтому самая лучшая "подушка" получится только при полноскоростной глиссаде. Высокая скорость снижения переходит в подъемную силу при выполнении "подушки". Но в ситуации, когда вы просто хотите замедлить свою скорость снижения на некий длительный период, самый эффективный способ - повышение изгиба крыла притормаживанием.

4. Основы управления парашютом.
Парашютист управляет парашютной системой с помощью двух строп, одни концы которых закреплены на задней кромке купола, а вторые выведены на задние свободные концы подвесной системы и заканчиваются звеном управления для удобства захватывания руками - КЛЕВАНТАМИ.
Управление парашютной системой также может осуществляться натяжением задних или передних свободных концов подвесной системы.
Парашютная система обеспечивает при снижении парашютиста горизонтальное перемещение вперед, уменьшение горизонтальной составляющей скорости планирования и разворот в любую сторону с помощью затягивания строп управления.
1. Развороты производятся путем натяжения соответствующей стропы управления: Разворот на 360º происходит примерно за 7 сек. с потерей высоты около 35 м. Для более быстрого разворота с меньшим радиусом по горизонту рекомендуется сначала втянуть обе стропы управления до уровня плеч, а затем одну стропу управления натянуть вниз, а другую отдать вверх. По окончании разворота обе стропы управления вернуть в среднее положение.
2. Режим торможения - так называемая «подушка».
. При одновременном втягивании строп управления из верхнего положения в крайнее нижнее вертикальная скорость снижения впервые 3-5 сек. падает до 0-2 м/сек. Этот режим используется для обеспечения мягкого приземления.
. При удерживаниистроп управления в нижнем положении дольше 5 сек вертикальная скорость увеличивается до 6 м/сек, парашют входит в так называемый режим «свала», появляется ощущение «лифта». При этом горизонтальная скорость минимальна, купол неустойчив по крену. Режим безопасен на высоте, но у земли вводить купол в режим «свала» нельзя, во избежание травм на приземлении. Выйти из режима «свала» нужно путем плавного возврата строп управления в среднее и верхнее положение. При резком отпускании строп управления купол приобретает продольное раскачивание, которое исчезает через 2-3 сек.
В прямолинейном полете применяется три режима управления парашютом:
ВЕРХНИЙ - стропы управления полностью отпущены (максимальная вертикальная и горизонтальная скорость)
СРЕДНИЙ – стропы управления затянуты до середины на уровне плеч (вертикальная и горизонтальная скорость уменьшена на половину)
НИЖНИЙ – стропы управления вытянуты на длину рук вдоль тела вниз (вертикальная и горизонтальная скорость плавно уменьшается до «нуля»)

Полная (максимальная) скорость

Верхнее положение рук с клевантами (10-12 м/сек)

Средняя скорость

Руки с клевантами на уровне плеч (4-5 м/сек)

Минимальная скорость

Руки с клевантами на уровне пояса (1 - 2м /сек)

При очень большом удалении от точки приземления возможно управление куполом передними лямками путем вытягивания их до уровня плеч, что увеличивает горизонтальную и вертикальную скорость. Данный маневр должен быть прекращен до высоты 100 метров.

5. Взаимодействие основного купола с запасным.
Возможны следующие варианты расположения куполов:

  • Биплан.

Оба купола будут лететь в одном направлении, в положении один за другим, данную конфигурацию куполов легко контролировать, когда вы держите себя в руках. При стабильном биплане оставьте зачекованными стропы управления заднего парашюта и мягко управляйте с помощью переднего. Не делайте торможение при приземлении. Отцепка основного запрещена во избежание запутывания. НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ОТЦЕПЛЯЙТЕСЬ! При отцепке вероятней всего купола спутаются. Купола должны лететь с одинаковой скоростью. Что бы развернутся, используйте КРАЙНЕ плавное натяжение одного из клевант ПЕРЕДНЕГО купола. Третье, для приземления нужно выбирать большие, открытые площадки. Четвертое, не пытайтесь менять комбинацию куполов. 
 
Отцепленный основной может попасть в запасной. После чего запаска может не восстановится! Не нужно отцепляться при стабильной конфигурации куполов "Биплан".

  • Веер.

В положении "веер" оба купола будут лететь в одном направлении, один около другого, касаясь друг друга крайними секциями, или же крайняя секция купола с меньшей длиной строп будет касаться боковых строп купола у которого стропы длиннее. Когда эта комбинация стабильна, мы можем ею управлять крайне плавным натяжением клевант большего, доминирующего купола.
 При данной комбинации куполов можно совершать отцепку. 
При стабильном положении рядом друг с другом (веер) основной парашют может быть безопасно отцеплен. Отсоедините RSL (Транзит) перед отцепкой. Убедитесь в том, что свободные концы парашютов не перепутаны. Если высоты недостаточно управляйте мягко используя большой парашют, не делайте торможения на приземлении. На приземлении приготовьтесь сделать перекат.

  • Колокол.

С переходом куполов в положение "колокол" возрастает скорость! Искать выход нужно НЕМЕДЛЕННО! При пикировании двух куполов (колокол) отсоедините RSL (Транзит) и выполните отцепку.