Спирали планера в спокойной атмосфере
Силы, действующие на планер в спирали. Связь между скоростью, снижением планера, радиусом спирали и углом крена. Спиральные поляры и их огибающая. Наивыгоднейшие скорость и угол крена для заданного радиуса спирали.
 |
Рассмотрим скоростную поляру планера, представленную на рис.16.
Рис.16. Скоростная поляра планёра.
Для набора высоты в потоке спиралями на планере используют, как правило, вторые режимы полета. Подробнее рассмотрение сил, действующих на планер на вторых режимах необходимо для обеспечения максимальной скороподъемности и безопасности полетов на таких режимах. Схема сил, действующих на планер на спирали представлена на рис.17 и 18.
Рассмотрим, какую скорость необходимо держать при выполнении спирали. Для этого рассмотрим следующие формулы:
;
;
,
где: G – вес планёра;
R – радиус спирали;
K – центробежная сила, направлена вдоль радиуса спирали параллельно горизонту.
Условия равенства сил на спирали имеют вид:
; (4)
проекция на вертикальную ось: 
; (5)
. (6)
Индекс "СП" относится к режиму на спирали в отличие от индекса "ПЛ", который относится к режиму горизонтального полета. Уравнения для прямолинейного полета, необходимые для дальнейших рассуждений имеют вид:
; (7)
; (8)
Величины Сх и Су зависят только от угла атаки. Из (5) и (8) следует, что:
, т.е. 
(9)
Увеличить У можно как увеличением Cy, так и увеличением скорости. При условии Cy=const из (5) и (8) получим:
, или:
. (10)
Из (10) видно, что при неизменных углах атаки, в том числе и критическом необходимо на спиралях держать большую скорость, нежели в прямолинейном полете. Так, при крене 60° скорость срыва увеличивается в 1.4 раза.
Рассмотрим, как увеличивается вертикальная скорость снижения на спирали:
, (11)
из (4) следует: 
, (12)
из (10): 
. (13)
Подставив (13) в (12), получим:
. (14)
Подставляя (14) и (10) в (11), получим:
. (15)
Аналогично (11) рассмотрим значение вертикальной скорости в режиме планирования:
, (16)
Подставляя (7) и (16) получим:
. (17)
Подставим (17) в (15) :
. (18)
Из (18) видно, что на спирали при условии a = const вертикальная скорость снижения относительно потока возрастает. Так при крене 600 Vy возрастает почти в 3 раза!
Для полноты картины рассмотрим - каков радиус спирали на той или иной скорости. Разделив (6) на (5) получим:
, или: 
(19)
Подставив (10) в (9) получим:
.
Так как 
, то
.
Так, при 
Vкр=55 км/ч, Rмин=33.7 м – для планёра Л-13 "Бланик",
Vкр=82 км/ч, Rмин=74.9 м – для планёра Янтарь-ст 2 с балластом.
Важной характеристикой планера, кроме скоростной поляры, является спиральная поляра, т.е. зависимость вертикальной скорости снижения планера не от скорости, как в скоростной поляре, а от радиуса спирали. Эту зависимость можно вывести из формул (18) и (20). Для получения этой зависимости следует исключить величину g из расчетов. Это сделать не очень сложно, однако получаемое выражение достаточно громоздко, в данном изложении приводить его не обязательно. Можно поступить иначе, определяя зависимость Vy=f(R) следующим образом :
1. задать угол крена g;
2. задать Vпл;
3. определить по скоростной поляре Vy пл ;
4. Вычислить из (18) Vyсп ;
5. вычислить из (20) или (21) R;
Семейство спиральных поляр планера имеет вид, представленный на рис.19.
 |
Рис. 19 Семейство спиральных поляр планёра.
Огибающая спиральных поляр показывает минимальное снижение планера при фиксированном радиусе спирали. Если планер имеет закрылки, то строятся спиральные поляры и для этого случая.
В полете, пилот не измеряет радиус спирали, поэтому необходимо связать оптимальные спирали с контролируемыми показателями полета, такими как скорость и крен.
Для того, чтобы сказать, насколько планер хорош или плох в потоке необходимо вместе с радиусом спирали и собственным снижением планера рассмотреть распределение вертикальной скорости полета. Об этом речь - в следующей теме.
Следует сказать, что для начинающих парителей в начале обучения нет необходимости работать в потоках в режимах, близких к критическим, т.к. такие пилоты не обладают соответствующей техникой пилотирования, однако обладают, как правило, излишней самоуверенностью.
Следует сказать, что при полетах в группе планеров необходимо работать на несколько больших скоростях для того, чтобы обезопасить себя и остальных от неконтролируемых режимов полета, а также для нужного запаса в скорости при выполнении вынужденных маневров, которые, к сожалению, имеют место при полетах в группе малоопытных спортсменов.