Спирали планера в восходящем потоке.
Основными факторами, определяющими скороподъемность планера в потоке, являются характеристика потока, летно-технические данные планера и мастерство пилота.
Восходящие потоки можно охарактеризовать максимальным и минимальным временем существования, размером горизонтального сечения, распределением скоростей в сечении, а также величиной и направленностью закрутки.
Точка горизонтального сечения потока, где вертикальная скорость максимальна - называют центром потока, а линию, соединяющую центры потока на различных высотах - его осью.
В теоретических расчетах приняты две наиболее употребимые модели распределения вертикальных скоростей потока: по закону распределения 1/7, т.е.:
;
и по параболическому закону:
;
 |
что представлено на рис.20:
Рис. 20 Принятые модели восходящих потоков.
 |
Наиболее вероятны встречи с термиками или струями размерами порядка 50 - 60 м (для погоды в средних широтах, см. рис. 21) и вертикальными скоростями 0,5 - 1 м/с (рис.22).
Реально большинство конвективных потоков имеют несколько максимумов - вдвое больше, нежели потоков с одним ярко выраженным максимумом.
При увеличении радиуса спирали скорость снижения планера уменьшается, что можно видеть из спиральных поляр планера, характерный вид которых показан на рис.23.
 |
Рис. 23. Огибающая спиральных поляр.
Однако вертикальная скорость термических потоков при удалении от центра потока также падает. Для среднестатистического термика наибольшая скороподъемность планера достигается при радиусе спирали, равной Rсп = 0,4 ¸ 0,7 Rпот .
 |
Рис. 24 Определение оптимального радиуса спирали.
Режим поиска центра потока для планера ’’Бланик’’ в связи с обстоятельствами, отмеченными выше, следует выполнять без закрылков на скорости ~ 80 км/ч и крене ~ 350 и с закрылками на скорости ~ 64 км/ч и крене ~ 250 .
Режим поиска реально может существенно отличаться от рекомендуемого сообразно отличию термиков в конкретный летний день от среднестатистического термика.
Теоретически наивыгоднейший радиус спирали планера в потоке, соответствующий максимальной скороподъемности можно определить, зная характеристику потока и спиральную поляру планера так, как показано на рис.24.
Анализируя кривые на рис.24, можно сделать вывод о том, что в слабых, но широких потоках лучше пилотировать без закрылков при малых углах крена (20 - 300). В сильных, но узких потоках выгоднее пилотировать с закрылками и углами крена, как правило, больших 40 - 450 .
Необходимо помнить, что при увеличении крена резко растет вертикальная скорость снижения планера. И хотя скороподъемность потока в центре выше, при больших углах крена скороподъемность планера в потоке падает.
Чем меньше минимальная скорость планера и меньше вертикальная скорость снижения, тем быстрее планер набирает высоту в конвективных потоках спиралями. Такой планер должен обладать малой удельной нагрузкой на крыло. Однако, выигрывая у планера с большей удельной нагрузкой (например, у планера, заправленного водой), такой планер будет проигрывать на переходах. Поэтому существует оптимальная удельная нагрузка на крыло для конкретных метеоусловий, определяемое экспериментально. Более подробно данный вопрос будет рассмотрен в теме №6.
Теплая воздушная масса, питающая поток, стекается не точно по центру потока вследствие различия рельефа местности, а также вследствие сил Кориолиса. Первая причина приводит к тому, что закрутка потока в ту или иную сторону равновероятна. Кориолисовы силы возникают вследствие вращения Земли и в северном полушарии закручивают поток по часовой стрелке. Поэтому в северном полушарии потоки закрученные по часовой стрелке (если смотреть снизу), более вероятны. При пилотировании против вращения потока планер имеет ту же скорость относительно потока, что и планер в случае, пилотирования в сторону вращения потока. Однако в первом случае на планер действуют меньшие центробежные силы, и при прочих равных условиях такой планер выполняет спираль с меньшим радиусом, т.е. в зоне больших скороподъемностей потока. Чем сильнее и уже поток, т.е. чем сильнее закрутка потока, тем больше различие в скороподъемностях планеров, выполняющих спирали по или против вращения потока.
Выводы:
1. Для конкретного типа планера с конкретной удельной нагрузкой на крыло существует оптимальное значение крена и скорости на спирали с точки зрения получения максимальной скороподъемности планера в потоке.
2. Большую скороподъемность в потоке имеет планер с меньшей удельной нагрузкой на крыло (без балласта), а также планер с меньшей минимальной скоростью и меньшей вертикальной скоростью снижения.
3. Для планера ’’Бланик’’ веса 472 кг поисковая спираль выполняется на скорости 80 км/ч и крена 350 без закрылков и 64 км/ч и 250 с закрылками.
4. Оптимальный крен на спиралях для получения максимальной скороподъемности чаще всего равен 400 . Экспериментально оптимальное значение крена на спирали подбирается по значению вариометра путем его вариации при отцентрированном потоке.
5. Более выгодным является выполнение спирали против вращения потока.
ТЕМА № 4
ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ПАРЯЩЕГО ПОЛЕТА ПО МАРШРУТУ