В марте 2011 Ozone запатентовал конструкцию передней кромки параплана под названием Sharknose, которая, как говорят, должна увеличить устойчивость крыла к сложениям и срывам. Применив Sharknose (“Акулий нос”, далее без перевода) в реальной жизни впервые на соревновательном крыле R11, Ozone обещал увеличение диапазона скоростей на 10 км/ч по сравнению с предыдущим R10. Это значит, что из-за повышенной устойчивости крыло на максимальной скорости будет более управляемым, даже в условиях повышенной турбулентности.

Но что именно такое Sharknose? Согласно характерике Ozone, например, отверстия воздухозаборников расположены немного сзади на нижней поверхности крыла, а не на самой передней кромке.

Также Sharknose имеет вогнутую форму, что означает, что точка между верхней и нижней поверхностью слегка втянута внутрь, к воздухозаборникам. На практике это часто реализовано двумя скрещенными пластиковыми лесками, которые согнуты внутрь и придают крылу соответствующую вогнутую форму.

Не будем вдаваться в подробности, как Sharknose на самом деле работает (Ozone опубликовал понятные объяснения онлайн по адресу www.goo.gl/afN4WY). Достаточно отметить, что согласно Ozone, Sharknose расположен в точке наивысшего давления в передней кромке (так называемой критической точке), почти не передвигающейся с изменением угла атаки.

Это приводит к более высокому внутреннему давлению внутри крыла даже при относительно больших или малых углах атаки. Следовательно, крыло становится менее склонным к сложениям и более устойчивым к срывам.

Революция Sharknose

Это звучит как довольно революционный шаг вперед, который не только обещает повышение безопасности, но также может увеличить производительность (performance) парапланов. Многочисленные производители в настоящее время используют Sharknose или аналогичные концепции. Тем не менее, есть также несколько производителей, которые еще ​​не последовали тенденции.

В этой статье рассматриваются различные конструкции передней кромки, используемые различными производителями, сравниваются плюсы и минусы. Также мы попытаемся выяснить, почему некоторые производители крыльев не используют Sharknose вообще.

Но прежде всего нужно прояснить, что Sharknose не является совершенно новой идеей, это скорее эволюция более ранних концепций. Александр Паукс (Alexandre Paux), дизайнер Sky Paragliders, упоминает модель крыла под названием Aliante из далекого 1989. Сконструированная бывшим швейцарским брендом Proselyte, она имела переднюю кромку, “несколько напоминающую Sharknose”.

Эрнст Штробль (Ernst Strobl), дизайнер U-Turn, говорит, что он уже экспериментировал с Sharknose профилем в начале 1990х вместе с Джин Сеок Сонг (Gin Seok Song), являющимся главой Gin Gliders сегодня. Тем не менее, из-за их крайней стабильности, эти крылья было практически невозможно контролировать в некоторых режимах, например после выхода из полного срыва, поэтому они прекратили разработки после нескольких прототипов.

Затем, в 1994 году, на рынке появляется соревновательное крыло от Swing Minoa. Оно имело форму передней кромки, похожую на  Sharknose, запатентованный Ozone.

Все эти события имели место до 1998, когда Гернот Лейбе (Gernot Leibe), конструктор Aviamecanic Paragliders, запатентовал так называемый “Haifischmaul” (“Акулий рот”). Тем не менее, идея этого патента была совершенно отличной от Ozone Sharknose. Лейбе хотел уменьшить лобовое сопротивление огромных воздухозаборников, так что он просто закрыл нос и расположил отверстия дальше на нижней поверхности крыла. Но Люк Армант (Luc Armant) из Ozone объясняет, что такая конструкция создает турбулентность на получившейся ступеньке между верхней и нижней поверхностями, особенно на очень больших или очень малых углах атаки, и следовательно приводит к увеличению  результирующего сопротивления. Таким образом, проблема лишь сдвигается в другую часть крыла. Согласно Ozone, такого лобового сопротивления можно в значительной степени избежать, придав передней кромке вогнутую форму в области воздухозаборников – так родился Sharknose.

Концепция Sharknose

Ранние концепции преследовали разные цели, и их нельзя напрямую сравнивать с Sharknose. Они не смогли прижиться в качестве конструктивных решений по различным причинам. С другой стороны, Sharknose – это концепция, которая быстро  распространилась по всей парапланерной индустрии.

Тем не менее, сегодня есть много типов Sharknose, отличающихся деталями конструкции. Концепты разных производителей частично отличаются друг от друга.

Название “Sharknose”, введенное Ozone, на самом деле торговая марка очень специфического варианта концепции, о которой говорилось выше и которая была подробно описана в соответствующем патенте Ozone. Грубо говоря, если мы говорим про Sharknose в строгом смысле этого термина, то в конструкции должны быть сохранены специфические соотношения между определенными расстояниями в носу крыла. Но в парапланерном сообществе этот бренд стал общим термином для всех подобных конструкций, даже если они отличаются друг от друга.

Nova’s Air Scoop

Дизайнер Nova Филипп Медикус (Philipp Medicus) объясняет, что Nova’s Air Scoop, который, например, был использован на параплане high-end EN-B Mentor 4 и который также направлен ​​на увеличение сопротивления сложениям, не Sharknose в смысле патента Ozone. На самом деле, если посмотреть внимательно, можно заметить, что нижняя поверхность не изогнута внутрь к воздухозаборникам. Кроме того, воздухозаборные отверстия расположены ближе к передней кромке, чем в случае с Sharknose а-ля Ozone.

Филипп говорит, что Nova реализовала эту концепцию в 2006 году на Rookie и с тех пор постоянно развивает ее. Идея Air Scoop такая же, как у воздухозаборников на спортивных автомобилях: целью является увеличение области притока воздуха, которая в свою очередь приводит к увеличению внутреннего давления крыла. Кроме того, зона притока воздуха не уменьшается так сильно в полете на акселераторе, как в случае с «обычными» отверстиями.

Проведя множество компьютерных тестов и попробовав различные концепции прототипов, Nova теперь считают их Air Scoop наиболее эффективным типом передней кромки. Тем не менее, Филипп добавляет, что, по его мнению, любая конструкция передней кромки, которая направлена ​​на увеличение внутреннего давления в крыле, делает это только на нормальных и низких углах атаки. По его словам, когда угол атаки очень высок, давление не увеличивается по сравнению с «нормальными» воздухозаборниками, следовательно, повышенной стойкости к срывам не наблюдается.

Слева: Advance Iota; справа: Nova Mentor 4

Advance Air Scoop

“Air Scoop”, который Advance реализовали впервые на крыле high-end EN-B Iota, нечто совершенно новое, хотя бренд называется также, как у Nova. Силас Боско (Silas Bosco), ответственный за проектирование крыльев в Advance, рассказал об основной идее их Air Scoop: “это тот же самый Sharknose, но мы объединили его с нашими полукруглыми отверстиями. И это – уникальный дизайн”. Он добавляет: “Тем не менее, полукруглые сотовые отверстия не играют роли в увеличении внутреннего давления. Скорее, они помогают в оптимизации размера отверстий и напряжения в носу”.

По словам Силаса,  Sharknose на самом деле предлагает ряд существенных преимуществ и, в отличие от Филиппа из Nova, он упоминает не только о повышенной устойчивости к сложениям, но и о более поздней точке сваливания. Кроме того, он говорит, что Sharknose дает более гладкий нос, улучшенное поведение крыла при старте и “еще несколько идей, которые я хочу оставить пока что при себе”.

Он добавляет, что все эти преимущества могут в принципе быть использованы во всех классах крыльев, но очень важно, что специфичная конструкция Sharknose адаптирована к соответствующему профилю и типу крыла: “Иметь акулий нос не значит использовать Sharknose!”.

UP’s ‘New Generation Aerofoil’

UP’s ‘New Generation Aerofoil’ (NGA), например, отличается от Sharknose Ozone не только в области передней кромки, но и во всем поперечном сечении профиля. Нос NGA менее вогнут, чем истинный Sharknose, поскольку, по мнению дизайнера UP Франта Павлушека (Franta Pavlousek), большие внутренние искривления могут иметь отрицательное влияние на поведение крыла при раскачке по тангажу и в экстремальных летных ситуациях.

Кроме NGA, для устойчивости к сложениям UP использует другой подход: на крыле high-end EN-B Summit XC3 используется специальная speed-система, в которой угол атаки уменьшается менее по центроплану, чем на концах крыла. Обобщая, в UPсчитают, что оптимальная производительность и высокий уровень безопасности являются результатом сочетания различных решений, а не только NGA.

Акульи зубы

Брюс Голдсмит (Bruce Goldsmith) подчеркивает, что: “Есть много различных типов Sharknose, от легкого до экстремального”, говорит он. Его high-end EN-B Base – первое крыло, на котором он использует Sharknose, хотя он добавляет: “Sharknose, который мы используем на Base, сильно отличается от акульего стиля Ozone, и я считаю, что он, вероятно, за пределами описания их заявки на патент”.

По словам Брюса,  “Base Sharknose имеет ярко выраженный акулий профиль, с большим углом между верхней и нижней кромкой около воздухозаборников”. В то же время отверстия достаточно далеко впереди.

Брюс подчеркивает, что, наряду с повышенной устойчивостью к срывам, крыло имеет исключительные характеристики на низкой скорости, и что “Управление дает больше обратной связи, когда вы заходите на посадку, особенно при топ-лендинге. Вы чувствуете себя далеко от границы срыва. Это великолепная особенность для безопасности.”

Дизайнер U-Turn Эрнст Штробль рассказывает историю совершенно другого опыта с прототипом Sharknose: “После 27 лет полетов, впервые я не заметил, что крыло сорвалось, когда я делал топ-лендинг! Затем мы продолжили тесты и открыли, что ход клевант до точки срыва может чрезвычайно различаться на крыльях с профилями Sharknose”.

“В стандартных тестовых полетах мы всегда около 70см или больше хода клевант, но когда подсрываешь крыло на топ-лендинге в условиях сильного ветра и термичности, наш Sharknose достигает пределов своей аэродинамической устойчивости. В некоторых экстремальных ситуациях у нас было только 30-35см хода, а затем внезапно крыло срывалось!”

Он продолжает объяснять, что крылья с Sharknose почти не парашютируют. То, что звучит как положительная черта сначала на самом деле означает, что точка срыва приходит очень неожиданно и не предупреждает о себе, особенно при выполнении маневров, где крыло находится “между парашютированием и полным срывом”, таких как подсрыв крыла во время топ-лендинга. По этой причине Штробль решил не использовать Sharknose на его крыльях для начинающих, но до сих пор проводит его тесты на прототипах upper-end EN-B, а также на EN-C крыльях.

На нижних моделях классов, таких как Emotion 3 или infinity 4 он предпочитает работать с профилями с “оптимизированными критическими точками”, которые делаются без Sharknose. Вместо этого он перекраивает радиус закругления, особенно в первые 30% от нижней поверхности и комментирует, что: “Это не дает 100% положительных свойств Sharknose, но также позволяет избежать недостатков.” Тем не менее, какие-либо дальнейшие подробности будут тщательно сохраняться как корпоративная тайна!

Плюсы и минусы

Русс Огден (Russ Ogden) из Ozoneсогласен с Эрнстом Штробль до определенного момента и говорит:  “При прочих равных профиль Sharknosed, как правило, имеет более острую точку срыва с меньшим окном парашютирования, несмотря на более длинный общий ход клевант”. “Это не обязательно делает их менее безопасными для нормального полета, и это не означает, что вы не сможете поддерживать парашютирование на Sharknose профиле или держаться около границы срыва при глубокой прокачке. Вы можете сделать это на всех наших крыльях”.

“На самом деле хорошее поведение в этом отношении было одной из конкретных целей проекта в области развития LM5. Посадка на ограниченные площадки является необходимой реальностью Red Bull X-Alps. Кроме того, сертифицированные крылья должны быть в состоянии поддерживать парашютирование, чтобы выполнить требования сертификации”.

Он продолжает объяснять: “У нас также были прототипы, которые было трудно поддерживать в парашютировании, с острыми границами срыва, но дьявол кроется в деталях и это зависит от используемого профиля – мы экспериментировали со многими, прежде чем найти более оптимальное поведение”.

Брюс Голдсмит упоминает что-то подобное: “Это все очень сложно и зависит от многого.  Есть 100 различных Sharknoses и то, что вы найдете в одном, не обязательно будет у другого. Я делал много плохих Sharknose прототипов, но есть и удачные”.

Словенские братья Валич, которые основали Triple Seven Paragliders, также подчеркивают, что это не просто изменение носа крыла. Конструкция должна быть адаптирована во многих местах, также при использовании Sharknose должна быть изменена настройка крыла. Но эти и более сложные производственные операции являются единственными недостатками, которые они видят в Sharknose, который в Triple Seven зовется Back Positioned Intake (BPI), хотя это и соответствует определению патента Ozone.

Братья ранее также экспериментировали с другими подходами, такими как клапаны, которые должны были поддерживать высокое давление в крыле, но работали только на определенных углах атаки. По версии Triple Seven, Sharknose работает настолько хорошо, что они были первым производителем, которые использовали его на  крыле класса EN-B the Rook. Альяз Валич (Aljaz Valic) добавляет: “Мы не остановились на достигнутом, так как мы видели большой потенциал даже для крыльев для начинающих, и наш Pawn стал первым крылом, использовавшим эту концепцию в EN-A классе. Так мы вывели использование использование школьных крыльев на другой уровень”.

AirDesign

Некоторые другие производители последовали примеру Triple Seven и в настоящее время также реализовали Sharknoses на своих крыльях EN-A, например, на Gin Bolero 5 или Nemo XX от Dudek. Сегодня даже некоторые speed- или мини-крылья имеют Sharknoses, например Ozone Zero и Triple Seven Skewer

Однако, Стефан Стиглер (Stephan Stiegler), создатель крыльев AirDesign, указывает на то, что конструкторская цель использования Sharknose может полностью отличаться в зависимости от типа крыла и говорит: “На high performance крыле нос оптимизирован для большей стабильности на высокой скорости. На intermediate крыле для большей устойчивости к срыву”.

High-end EN-B Rise 2 является его первым коммерческим крылом с Sharknose, и он планирует использовать его в будущем на многих других моделях, в различных вариациях. Но Стефан добавляет, что Sharknose не имеет смысла на всех типах крыльев: “На тандеме, например, мне не нужно повышенное внутреннее давление, так как оно и так слишком высокое”.

Он приписывает большое количество различных вариантов Sharknose, доступных на рынке тому, что в результате изменения внутреннего давления также требуются дальнейшие изменений конструкции в других частях крыла. Кстати, Sharknose в Rise 2 не в полной мере соответствует определению патента Ozone, но идея и как она работает та же самая, поэтому AirDesign делают пометку на крыло, указывая заслугу Ozone (как Ozone просили делать производителей): “Мы уважаем патент Ozone и не пытаться обойти его, придумывая новое имя”.

Sharknose скептики

Александр Паукс из Sky Paragliders более скептически относится к Sharknose и начал с того, что рассказал историю Jean de la Fontaine’s о дубе и камыше. Дуб, который мог бы выдержать нормальный ветер, наконец сломался в сильный шторм, в то время как камыш согнулся на ветру, но после шторма все равно распрямился. Александр видит альтернативное развитие парапланов: “Я предпочитаю крылья, которые складываются раньше, но в более спокойном режиме”. Он видит потенциальную опасность крыльев, которые имеют ярко выраженный Sharknose, в сильных сложениях с неконтролируемой реакцией. “Точно так же, как и reflex- профили на моторных крыльях, так и Sharknose очень устойчив к сложениям, но никто не спрашивает, что произойдет, когда оно сложится!”.  В любом случае, Александр считает, что уделять слишком много внимания отдельным элементам конструкции параплана неправильно. “В Sky у нас никогда не было отдельных вещей, которые были бы доведены до крайности, нет и никогда не будет. За 26 лет проектирования парапланов мы знаем, что правильный баланс различных элементов дает наилучшие результаты. Если вы берете слишком много одного, вы должны убавить чего-то другого вместо этого”.

И, кроме внутреннего давления крыла, Александр подчеркивает важность расположения стропных петель на крыле, которое также играет ключевую роль в поддержании формы крыла – правильный баланс различных элементов.

Ондрей Дюпал (Ondrej Dupal), конструктор Gradient, не использует Sharknose на своих крыльях и говорит что-то очень похожее: “В современной разработке крыльев есть более важные вещи  для поддержания стабильности, например смещение A-ряда дальше назад”.

Другой Sharknose скептик – Майкл Неслер (Michael Nesler), конструкторская легенда, который разработал бесчисленное количество крыльев для многочисленных производителей и в настоящее время работает в Swing. Он утверждает, что: “Это все еще распространенное заблуждение, что  внутреннее давление в крыле имеет значительное влияние на стабильность крыла. Устойчивость к сложениям зависит главным образом от того, как давление распределяется по нижней поверхности на отрицательных углах атаки”.

Чтобы подчеркнуть свою точку зрения, он добавляет: “Однослойные крылья не складываются, хотя они даже не имеют внутреннего давления!”. Кроме того, он говорит, что профили Sharknose могут увеличить внутреннее давление в крыле только в очень небольшом диапазоне углов атаки, а именно при очень высоких скоростях, на которых в любом случае никогда не летают на серийных крыльях.

По словам Неслера, есть другие “фишки”, которые “действительно работают”, такие как изгибы профиля, их расположение на нижней поверхности, а также геометрическая и аэродинамическая крутка крыла (или “washout”). Он называет новый Swing Nexus в качестве примера и говорит, что эта новое EN-C крыло имеет чрезвычайно стойкий к сложениям профиль, причем совершенно без Sharknose. И хотя он конструировал прототипы с Sharknose, по его словам, это не доказывает того, что у него больше стабильность или производительность. По его мнению, Sharknose имеет больше смысла в крыльях для начинающих и послешкольных, так как он делает старт проще, поэтому предстоящее новое школьное крыло Swing, вероятно, будет с Sharknose.

Переходить на акулу?

Поговорив с многочисленными конструкторами, можем резюмировать, что введение Sharknose Ozone, несомненно, вызвало много изменений в разработке крыльев у большого количество производителей. Тем не менее, если присмотреться, соответствующие концепции для передней кромки параплана иногда весьма различны, даже если их основная идея одна и та же. А некоторые подходы, которые имеют сходство с Sharknose Ozone, даже были разработаны и реализованы до первого появления Sharknose на рынке, например, в случае Nova. Но, прежде всего, Sharknose не панацея. Все зависит от правильного сочетания различных факторов и элементов конструкции для того, чтобы получилось по-настоящему хорошее и безопасное крыло. По мнению многих дизайнеров, когда все сходится, хорошо продуманный Sharknose вносит вклад в повышение безопасности и производительности. Но есть и те, кто видит всего несколько положительных аспектов в использовании Sharknose против многих недостатков. Мнения относительно Sharknose разделились в основном на медленном полете и устойчивости к срывам. Итак, несмотря на это тщательный анализ, единственная честная рекомендация – взять и выяснить самому для себя. И неважно, выбрали ли вы крыло с или без Sharknose, получайте удовольствие и берегите себя!

Перевод статьи Shark Attack: Understanding the Sharknose by Tim-Patrick Meyer, CrossCountry’163

Оригинал статьи.