Хвост, зачем он подвескам?

Сейчас все больше, даже ультралегких подвесок имеют длинные хвосты. Давайте разберемся, зачем он все-таки нужен, ведь от него столько неудобств.

Самое главное что дает хвост – это уменьшение сопротивления, и как следствие – увеличение аэродинамического качества системы параплан-пилот.

Для начала давайте “на пальцах” посмотрим на систему параплан-пилот.

Какие элементы формируют сопротивление?

  • Параплан.
  • Стропная система.
  • Пилот в подвесной системе.

Конструктора уже давно занимаются вылизыванием первых двух элементов, дальнейших прогресс в этих направлениях все время упирается в безопасность.

В стропной системе до минимума уменьшают диаметр строп, и их количество. За последние 10 лет в этом направлении уже почти достигли технологического потолка.  Общая длина строп уменьшилась в 1.5 раза (раньше это были длины более 300м, теперь чуть больше 200). Это произошло как за счет уменьшения ветвления строп по ярусам так и за счет сокращения количества рядов. Эти изменения затронули внутреннюю конструкцию крыла, из-за меньшего количества строп и менее оптимальных точек приложения усилия (короткое ветвление под крылом) – усложнилась внутренняя конструкция крыла, что привело к подорожаниям крыльев. Резкого уменьшения общей длины от текущего уже ждать уже не приходится, диаметры строп, лишившись оплетки, тоже почти достигли предела, как по допустимой нагрузке (строп стало меньше и удельная нагруженность возросла) так и по пределу безопасности – стропы не должны быть тоньше 0.5 мм по требованиям EN.

Отрицательной стороной подобного радикального снижения диаметров строп стала БОЛЬШАЯ требовательность к качеству покрытию старта. Тонкие, безоплетные стропы верхнего яруса (в первую очередь С-ряд, клевантный ряд и ушные) цепляясь за камни могут повреждать часть волокон, что потом ведет к разрыву строп. Так же тонкие стропы больше “закручиваются” и чаще подвержены завязкам. Так же чем более тонка стропа, тем больше она подвержена линейным изменениям (усадка и вытягивание).

С самим крылом тоже все ясно, тут постоянно конструктора ищут компромиссы между уменьшением сопротивления, вылизыванием профиля и устойчивостью параплана. Вылизывают поверхность (сложные внутренние косынки, полунервюры, всякие диагонал слайсы, больше секций и.т.д) добавляют шарк ноусы, для увеличения диапазона скоростей, стараются поддержать удлинение (уменьшает индукционное сопротивление которое пропорционально квадрату коэффициента подъемной силы и обратно пропорционально удлинению крыла) и вообще решают множество комплексных задач, в том числе и сопрягая их с параметрами стропной системы (количество и точки приложения строп).

Однако если параплан и стропы сильно связаны, а текущие пределы их оптимизации жестко упираются в скорость и безопасность, то сопротивление пилота в подвеске, составляющее значительную часть общего сопротивления системы, остается за рамками оптимизационной задачи конструкторов крыльев, этим занимаются конструкторы подвесок и возможности уменьшения сопротивлений тут имеет огромные резервы!

Важно помнить, что сопротивление пилота в подвеске – пропорционально квадрату скорости, следовательно при переходе на акселлераторные режимы оно нелинейно возрастает!

И если на больших углах атаки параплана (малых скоростях) в системе преобладает сопротивление крыла, то на малых углах атаки (акселлераторных режимах) из-за уменьшения доли индуктивного сопротивления и роста скорости – вырастает и доля сопротивления пилота в подвеске. Эта доля может достигать более 30% от общего сопротивления системы параплан-крыло.                                  Все как в мультфильме – крылья ноги или хвост.

 

Вообще некоторые конструкторы подвесок давно начали исследования в области аэродинамики подвесок, тем более что продуть ее в аэродинамической трубе – намного проще чем параплан.

Лет 14 назад, Nuno Filipe Esperança Virgílio проводил исследования 5-ти подвесок в аэродинамической трубе. Тогда коконы только начали завоевывать позиции в массовом сегменте, и эти тесты наглядно подтвердили, что и передний обтекатель (кокон) и задний стекатель – дают уменьшение сопротивления пилота.

Причем польза от хорошего заднего “стекателя” не ниже чем от от переднего кокона, ну а оптимально иметь и то и другое.

Еще в мануале на Impress2,  Advance тоже приводила таблицу с пристегнутым коконом и без него, Разница в качестве на полной скорости была порядка 0.75.

Тут Advance конечно немного лукавили, так как сравнивали посадку в подвеске без кокона с согнутыми ногами. Если ноги вытянуть на подножке, то разница поменьше. Тем не менее, исследования показали, что и в этом случае разница в сопротивлении будет весьма приличной. Например на подвеске Skyline Racer при продувке на 58 км/ч разница в сопротивлении между посадкой с вытянутыми ногами без кокона и с такими же ногами, но в коконе – была 9.2 N.

Много ли это в единицах аэродинамического качества? – Зависит от крыла и его поляры. Например для системы, с качеством 7,5 на этой скорости, при нагрузке 931.95N (95кг) получаем полное сопротивление – 124.26 N – это 7,4 %! от полного сопротивления только за счет применения кокона, а это увеличит качество системы до 8.1.

Итак мы выяснили – что правильно вытянуть и “прикрыть” ноги – уже очень хорошо! Но у нас ведь еще есть ХВОСТ!

Идем дальше, исследования 2004 года хорошо коррелируют с современными исследованиям спортивных подвесок от компании Kortel, описанными в журнале Cross Country и переведенными порталом ParaPort (рекомендую ее прочитать).

Процитирую ее часть:

  Kortel сделал некоторые расчеты со стандартным EN-B крылом с глайдом  8: 1 при полете в обычной сидячей подвеской. Они обнаружили, что глайд увеличился до 9: 1 с соревновательной подвеской с задним обтекателем, пилот при этом сидел прямо. В той же подвеске, когда пилот лежал, глайд улучшился до 9.3. А затем, когда пилот скрестил руки, глайд увеличился еще на 0,3 пункта до 9,6.
Эти расчеты немного менее оптимистичны, чем у Skywalk, которые рассчитали улучшение с 8:1 до 10.2: 1, но интересно, что обе компании признают важность формы подвески.

Статья очень интересная и полезная, в ней рассказывается так же и о том, как важно правильно настроить угол наклона кокона. Если принять во внимание цифру приводимую для полного сопротивления спортивной подвески в 3кг, при предыдущих условиях. То качество скакнет с 7,5 до 10.1.

Конечно это утрированный пример, данные для весьма “спортивных” режимов полета (скорость 58км/ч, качество 7.5 на этой скорости имеют только топовые крылья D и выше). На балансировочных скоростях разница будет меньше. Но все таки этот прирост качества, который дает и кокон и “хвост” он работает на вас в течении всего полета! И в наборе в потоке (меньше, из-за меньшей скорости) и особенно на переходах на акселлераторе.

Почему же тогда все подвески так быстро обрасли передними коконами, и так медленно обзаводились задним стекателем? Ведь выигрыш в 0.5-1 единицу качества – сопоставим с переходом на крыло классом выше!

Это есть ряд причин:

  1. Кокон, легко выполнить конструктивно. В то время как хороший задний хвост сделать не так-то просто, он должен хорошо держать форму (для этого в первых хвостах применяли полу-жесткие элементы (например лексановые пластины в WV X-rated, Надувная велосипедная камера в AVA Samurai, различные прутья). Ненадутый, флаттерящий хвост не даст выигрыша в уменьшении сопротивления.
  2. Кокон увеличивает комфорт подвески, в нем тепло, а его вес компенсируется уменьшением веса одежды. В коконе много полезных кармашков. Хвост – не дает этих преимуществ, более того он сильно усложняет пошив, и следовательно цену подвески, добавляет ей вес и объем.
  3.  Кокон не влияет на расположение спасательного парашюта. Задний же стекатель делает невозможным размещение парашюта “на спине”. Что резко ограничивает его применение в бездосочных подвесках “гамак”. В этих подвесках нельзя разместить парашют под сидением пилота (без доски, он может быть зажат в авторотации весом пилота, поэтому в “гамаках” его размещают сзади, почти на спине или в фронтальном контейнере).

Все эти различия привели к тому, что передние обтекатели “коконы” – быстро завоевали популярность, особенно у пилотов летающих длинные маршруты. Где важна и “интегральная” прибавка качества в течении всего маршрута и комфорт в длительном полете.

Хвосты, же оставались достаточно редкой экзотикой, в основном для спортсменов высокого уровня (уровень PWC и ЧМ). Так как и кокон и хвост работают тем лучше, тем выше скорость. Средние скорости полета тоже росли постепенно с середины 2000-х годов, и чем выше они становились, тем выше становился выигрыш от “вылизывания аэродинамики” и тем больше производители обращали на это внимание.

Длинные хвосты появились еще у подвесок AVA Sport (Skandal вначале у топовых производителей – Woody Valley (серия X-rated) и после у Gin (Серия Genie Race).

Хвосты первых подвесок были еще не развитыми, и конструкторы долго выбирали идеи как поддержать их форму. Например AVA Sport Samurai имел вначале внутри половину велосипедной камеры, которая надувалась перед полетом грушей от тонометра.

AVA Sport Samurai

WV X-rated 5 для поддержания формы имела лексановую пластину и большие воздухозаборники для “поддува” хвоста.

WV X-rated 5

В 2011 году вышел первый настоящий “длиннохвост” – Niviyk Drifter, с кучей полугибких вставок внутри.

Niviuk Drifter

Все эти первые “хвостатые” подвески были весьма тяжелыми (от 7 и выше кг) и поэтому использовались преимущественно спортсменами (так как они часто берут балласт то вес подвески не критичен для них). В сегменте средних и легких весов были просто коконы с обрубленным хвостом. И вот в 2010 году VW решила сделать выход в более легкий класс и сделала WV X-Alps GTO, с умеренно-выраженным хвостом. Эта подвеска завоевала огромную популярность, благодаря умеренно легкому весу (4.5-5 кг на тот момент один из самых легких коконов с протектором), хорошему протектору, большому удобству и неплохой аэродинамике, по сравнению с “бесхвостыми конкурентами” и популярна до сих пор! У нее кстати, была и сестра без протектора (без индекса GTO), с весом в районе 3 кг. И эту модель можно считать прародителем “легких хвостатых коконов”.

WV X-alps GTO

Скорости полета возрастали и конструкторы совершенствовали “хвосты”. Так как основная часть вихревого сопротивления создается за головой пилота, то генеральная линия была на поднятие хвоста вверх, и на удлинение стекания сзади.

Это хорошо заметно по эволюциям Genie Race и X-rated.

WV X-rated 4

WV X-rated 5

WV X-Rated 6 (XR6)

WV X-Rated 7 (XR7)

Gin Genie Race

Genie Race 2

Genie Race 3

Genie Race 4

Так же в гонку “Хвостов” включился Ozone с моделью Exoceat

Ozone Exoceat

Kortel с моделью Kanibal Race 2

Kortel Kanibal Race 2

 

Nearbirds с моделью Genesis (Сейчас Володя Перевалов делает ее обновленную, более “спортивную” версию).

Nearbirds Genesis

И даже Apco, с моделью Swift не осталась в стороне.

Apco Swift

Apco Swift

Какие подвески сейчас наиболее аэродинамически совершенны? Это вопрос, однако на соревнованиях на текущий момент правит бал “большая тройка хвостов” – Ozone Exoceat, Gin GR3/4 и WV XR7/XR6.

Например вот что использовали пилоты на крайнем суперфинале Кубка Мира (PWC) В Колумбии. 

  • Ozone Exoceat – 42
  • WV XR7 – 31
  • WV XR 6 – 2
  • Gin GR4 – 9
  • Gin GR3 – 18
  • Neabirg Genesis – 2
  • Ozone Ozium 2 – 1 (Ваш покорный слуга 🙂 )
  • Gin GenieLite 2 – 1
  • Kortel Kanibal Race 2 – 1

Так как безусловно кроме аэродинамического совершенства важны так же такие качества как управление в подвеске, безопасность, удобство пилота и т.д., а у топовых производителей – больше возможностей для сбора отзывов от топовых пилотов, которые выбирают лучшее снаряжение.

Что нас ждет в будущем ?

Безусловно спортивные коконы продолжат развиваться, стекатели полностью прикроют шлем пилота, конструкция их все усложнится (как и увеличится цена) для поддержания формы и уменьшения сопротивления уже сейчас GR4 использует трубку с забором воздуха у ножной площадки. Так как резервы улучшения аэродинамики уменьшаются, то больше внимания будет уделяться мелочам. Например форме загиба плавника “хвоста” как в вышеупомянутой статье Kortel. Однако изменение формы будет влиять на требовательность к настройке “угла наклона кокона” о чем справедливо написано в статье.

Так же для улучшения обтекания спереди пилота прикроют ветрозащитным щитком. Уже сейчас это штатная опция на GR4 и некоторые пилоты сами делают себе их на другие подвески. Щиток может дать еще несколько (4-5) процентов к уменьшению сопротивления подвески.

Штатный щиток GR4

Щиток Ричарда Галлона для WV XR7

Конструктора активно применяют программы численного моделирования обтекания пилота, а так же натурные продувки в аэродинамической трубе, что приведет к совершенствованию аэродинамики.

Совсем уж мелкие доводки применят  и пилоты, например – некоторые пилоты одевают на руки “плавники” для улучшения обтекания рук в потоке. Другие на переходе убирают руки внутрь подвески, это все тоже играет роль, но убирать руки – это уже явное снижение безопасности.

 

Почему же тогда “хвосты” все еще не завоевали себе место в массовом сегменте ?

Ну во первых “хвостатые” подвески заметно дороже своих “безхвостых” конкурентов, а для массового сегмента это важно.

Во вторых для массового сегмента не менее важны вес подвески. Не очень хочется таскать 8-ми килограммовую подвеску в поездку, а тем более если надо с ней идти на старт или после маршрута.

В третьих – объем подвески, в массовых сегментах за крайние 10 лет был устойчивый тренд на уменьшение массо-габаритных характеристик снаряжения. Спортивные коконы – огромны!

В четвертых – только в крайние годы, с активным применением новых технологий, парапланы массовых сегментов стали хорошо летать на акселлераторе. А именно на нем выигрыш от хвоста максимален. Как только пилоты большую часть своих переходов будут делать на повышенных скоростях –  они сразу ощутят пользу от хвоста.

Видя этот формирующийся запрос со стороны не только спортсменов производители начинают выпускать модели для удовлетворения спроса.

Skywalk еще несколько лет назад выпустила модель Range Air

Skywalk Range Air

В этом году на свет появилась доработанная после X-alps 2017 модель с улучшенной аэродинамикой. Вес ее не более 1.5 кг!

RANGE X-ALPS

Ну и Woody Valley тоже обновляет свою мега-популярную WV GTO – у новой модели GTO Light вес обещают в районе 3 кг!.

WV GTO Light

Думаю скоро в борьбу за этот сегмент включатся и другие производители. Ведь преимущества “хвоста” – очевидны!  Он работает на пилота весь полет с первой же секунды, и чем быстрее скорость, или чем больше мы летим против ветра – тем заметнее эта “прибавка” качества.

Подведем итог.

Плюсы хвоста. (аналогично и для кокона).

  • Заметное уменьшение сопротивления, и как следствие повышение аэродинамического качества системы параплан-пилот.
  • Хвост работает на пилота ВСЕ время полета. И в наборе и на переходе. Уменьшая снижение во всех рабочих режимах.
  • Чем больше вы используете высокую скорость (акселлератор) – тем больше выигрыш от хвоста.
  • Чем больше участок против ветра – тем большее преимущество вам дает хвост даже на одинаковых скоростях (вы больше проходите расстояние относительно воздуха).

Например нам надо пролететь 1 км с встречным ветром в 5 м/с на балансировочной скорости 10 м/с, разница в качестве между системами с разными подвесками пусть будет 9,1%, тогда разница в скоростях снижения пусть будет 1.1 и 1.2 м/с соответственно.

Так как скорости одинаковы, то оба пилота пролетят это расстояние (относительно земли) за 200 секунд. Разница между ними в конце участка составит 20м по высоте!

Если же они полетят то же расстояние по ветру (66,7сек) то разница между ними на километровой дистанции будет всего 6,7 метра.

В режиме с акселлератором, эта разница еще возрастет, так как возрастет разница в снижениях на разных подвесках

Если же пилоты работали в наборе, то за время набора 1000м в термике +2, один из них окажется на 50 метров выше другого.

А есть ли минусы у хвоста?

Да, минусы есть.

  • Длинный хвост с жестким вставками – может цеплять стропы при развороте на старте.
  • Хвост слегка увеличивает момент инерции подвески, это увеличивает опасность твистов, однако современные “хвосты” – очень легкие и эта прибавка не такая уж и значительная, гораздо больше может влиять вес обуви пилота.
  • Подвески с хвостами дороже. Часто – существенно. Возможно конкуренция между производителями поможет нормализовать цену.
  • Хвост – штука нежная, особенно “ультралегкий” надо с ним аккуратно обращаться.
  • Многие пилоты не любят фронтальные запаски, но любят подвески схемы “гамак”, а сделать хороший хвост с интегрированной запаской не легко. Посмотрим как конструктора обойдут это ограничение.

 

Так что все таки важнее? Крыло, ноги в коконе или хвост? – Безусловно все важно, но при прочем равном крыле кокон дает заметный прирост качества, а “длиннохвостный” кокон сделает это еще заметно лучше. Нужен ли хвост или нет – решать каждому пилоту самостоятельно. Компромисс между удобством, ценой и аэродинамическим качеством – у каждого свой.

Раньше и по поводу коконов были бурные дискуссы, но теперь почти все пилоты летающие длинные дистанции оделись в них, возможно через несколько лет число пилотов летающих в “хвостатых” подвесках – тоже сильно возрастет. Особенно этому будут способствовать легкие и ультралегкие “хвостатые” подвески. Кстати, WV GTO Light, еще не успев выйти в широкие массы, уже набрал более 600 заказов почти на год вперед, что только подтверждает присутствующий тренд.

Время покажет, но чую скоро “хвостатых” станет заметно больше, ведь можно почти “нахаляву” получить прирост качества – как при переходе на класс крыла выше!

MyMySer, Москва, июнь 2018г.

 

 

Поделиться статьей в социальных сетях

Line Para2000.ru

2 thoughts on “Хвост, зачем он подвескам?

  1. faiwer:

    Спасибо за интересную статью. Особенно за числа. Всегда приятно читать что-то конкретное, а не мыльное маркетинговое бла-бла. В посте не хватает фотографии какой-нибудь дельта-подвески. Просто ради сравнения 🙂

    http://www.aeroexpo.online/prod/woody-valley-delta/product-172909-33814.html вот к примеру. Т.к. мы можем позволить себе лететь строго вдоль потока, то хвосты у нас делают очень давно. Зачастую в них кармашки для вещей. Хвосты несколько мешают при старте. И после посадки пока до дороги дойдёшь по земле им волочишь (оттого они там люто усилены). Из минусов – большие спортивные подвески как правило очень тяжёлые. Но нам к весу не привыкать.

    Всё жду пока кто-нибудь в пара-мире сделает такую же лежачую подвеску, с системами зеркал 😀 Чего не сделаешь ради L/D

    А ещё у нас бывают шаги в обратную сторону. Этакие выдвижные “рыбьи плавники” для гашения качества на посадке. Ну и тормозные парашюты для тех же целей. А в пара-мире тормозники практикуются?

    1. Ясно что дельтерные подвески более совершенны! Чем выше качество крыла и скорости тем большее влияние они оказывают. Поэтому их давно “вылизали”.
      Тормозные парашюты уже есть, но не для посадки, а для уменьшения перегрузок в спирали, при экстренном сбросе высоты, чтоб сознание не потерять.
      Так как парапланы складываются, то в лежачей позе очень неудобно управлять на таких эволюциях крыла.
      Так же в лежачем положении будет максимальный момент инерции тела пилота, и соответственно твисты (закрутки строп) после сложений, что приводит к полной потере управления.
      Есть еще несколько нюансов, так что к лежачему положению не придет. Раньше были полу-лежачие подвески, но ногами вперед, но и там целый ряд нюансов был и теперь все-таки положение более “сидячее” просто стали больше вылизывать поверхности.

Добавить комментарий

Ближайшая лекция. 26 сентября. Соревнования КОС. Зачем нужны и как проводятся.

Чему учат и зачем нужны соревнования КОС