Ключ к локауту - часть I *

Ó Деннис Пэйген

Это не обязательно простая дискуссия (хотя мы будем упрощать, где возможно), но важная дискуссия. Ее важность заключается в том, что каждый пилот может выработать лучшую защиту против локаутов путем понимания ощущений и сил, которые возникают на каждом шаге процесса локаута.
Для тех читателей, у кого меньше любопытства и желания следовать детальному анализу, я включил краткое изложение идей в конце части II, так что они могут усовершенствовать свое понимание локаутов и, таким образом, снизить свой риск.

* Игра слов - локаут (lockout) по-английски означает блокировать, запереть. (Прим. перев.)

Влияние срыва
Часть проблемы попытки обрисовать то, что происходит во время локаута, в том, что не существует много литературы об аэродинамике стреловидного крыла при малой скорости. Это еще один способ рассказать, как работает дельтаплан. Мы попытаемся восполнить этот недостаток здесь.
Мы начнем с того, что случается с поведением крыла, когда оно приобретает стреловидность. Один из главных эффектов, это то, что точка начального срыва сдвигается от корневой части к концам крыла. Причина этого в том, что когда крыло продвигается в воздухе, оно вызывает перетекание воздуха спереди снизу вверх и в сторону. Вы можете видеть этот эффект, проводя своей рукой в воде, прямо у поверхности. У стреловидного крыла корневая часть или центр создает искривление потока в сторону, которое затем встречает законцовки крыла при большем угле атаки, чем сделал бы это окружающий воздух при других обстоятельствах. Более высокий угол атаки у корня приводит к раннему срыву, когда дельтаплан замедляется. В то время как наши дельтапланы обычно имеют конструктивную крутку около 15°, то эффект перетекания снижает ее до значения меньше чем 10°.
Чтобы увидеть, к чему это приводит на буксировке, взгляните на рис.1.

Здесь мы видим дельтаплан, летящий с ненулевым углом рыскания, сверху. В результате стреловидность левого крыла эффективно намного больше, а правого - намного меньше, чем в нормальном полете. При большей стреловидности на левом крыле намного более вероятно начнется срыв дальше от корня и на меньшем угле атаки, чем до этого. Должно быть ясно, что если пилот потерял скорость в этой ситуации, наиболее вероятно, что одно левое крыло сорвется и сваливание будет более сильным, чем обычно, поскольку срыв возникает далее от корня. Последствием будет опускание левого крыла вниз и назад, что, наиболее вероятно, приведет к локауту.

Влияние скольжения
Следующий предмет рассмотрения это то, что случается, когда дельтаплан скользит. Дельтаплан на рис.1. летит в направлении, не совпадающем со своим курсом. Это называется скольжением. Технически, если дельтаплан рыскает влево от полетного пути и накренен вправо, то он находится в скольжении на крыло; если он рыскает влево и накренен влево, то он находится в боковом скольжении. В свободном полете дельтаплан не очень подвержен боковому скольжению, однако с добавлением буксировочных сил он может делать это. Важно знать, что мы не можем легко управлять рысканием дельтаплана. Мы можем только выполнять крен, который затем вызывает рыскание.
В свободном полете на дельтаплане скольжение может быть произведено быстро, но устойчивость по рысканию дельтаплана (из-за стреловидности крыла) вскоре поворачивает дельтаплан в направлении скольжения, как показано на рис.2. в некоторой точке этот угол скольжения снижается до такой степени, что дельтаплан по большей части пикирует, не рыская, и вступает в действие устойчивость по тангажу. Эту реакцию важно помнить, когда мы будем обсуждать процесс локаута.

Давайте задержимся на минуту, чтобы взглянуть на реакцию дельтаплана на скольжение немного поближе.

На рис.3. (сверху) мы показали дельтаплан в левом скольжении со стороны относительного ветра. Другими словами, если бы мы находились со своими глазами в точке, по направлению к которой двигался бы дельтаплан, это то, что мы бы видели. В этом случае мы видим очень малую часть нижней поверхности крыла из-за того, что дельтаплан находится в скольжении при малом угле атаки. Подъемная сила снижена в этом случае изначально, потому мы ускоряемся при скольжении вниз, и потому дельтаплан не стремится поднять опустившееся крыло. С другой стороны, сила сопротивления увеличена, особенно на переднем крыле (левом в нашем случае). Это увеличение силы сопротивления поворачивает или кренит левое крыло назад и изменяет курс в направлении полета.
При буксировке возникает иная ситуация. Как показывает вид относительно ветра на рис.3. (снизу), скользящий (боком) дельтаплан находится обычно на большом угле атаки при буксировке, поэтому развивается не только буксировочное усилие, но и поперечный момент. Этот поперечный момент стремится поднять переднее крыло (левое от нас в этом примере - мы будем ссылаться на все направления от нас, так что для нас "справа" будет для пилота "слева"). Если мы вернемся к ситуации на рис.1., то увидим, что правое крыло впереди и поэтому дельтаплан будет стремиться рыскать вправо и крениться влево.
Те пилоты, которые открыли, что если прицелить свой аппарат на угол к буксировочной линии, то он будет распознавать управление по крену, требуемое, чтобы держать крыло без крена. Это стремление дельтаплана крениться в сторону от буксировочной линии происходит из-за неуравновешенных сил, приложенных крылу, как показано. При буксировке с земли необходимое управляющее усилие может быть неожиданно большим, даже без крена и я могу это подтвердить. При аэробуксировке, эффект наиболее заметен, когда вы ниже буксировщика и летите медленно. Ситуация с тенденцией крена в сторону от буксировочной линии является зарождающимся локаутом, и если не сдерживается, то приведет к полному локауту.

Влияние поворота
Перед тем как мы сможем наблюдать полное развитие локаута, нам нужно рассмотреть, как дельтаплан поворачивает. Мы начнем с управляющего воздействия по крену, как показано на рис.4. (мы будем игнорировать эффекты вредного скольжения, как несоответствующие нашей дискуссии).

Дельтаплан затем опускает нагруженное крыло и кренится. Теперь, если пилот ничего больше не делает, дельтаплан начнет скользить и повторять шаги, показанные на рис.2. Однако чтобы произвести координированный поворот, пилот отдает ручку, чтобы поднять нос и следовать закругленной траектории. Крен позволяет сделать поворот, а управление по тангажу производит его.
Закругленная траектория важна, поскольку она создает среднюю центробежную силу, которая тянет пилота во внешнюю сторону поворота и, таким образом, уравновешивает силы, как показано на нижней части рисунка. Здесь вес складывается со средней центробежной силой и дает действительную нагрузку, которая в точности является компенсацией аэродинамической силы (которая является суммой подъемной силы и сопротивления). При таком равновесии сил не возникает никакого ускорения и происходит установившийся непрерывный разворот.
Но, точно так же, как добавление буксировочного троса изменяет реакцию дельтаплана на скольжение (или, более корректно, допускает боковое скольжение при большом угле атаки), так и изменяется реакция на поворот. В самом деле, благодаря тому, что трос препятствует большому отклонению дельтаплана от своего пути, криволинейный полет с управлением по тангажу не может иметь место. Следовательно, уравновешенности сил не будет, когда дельтаплан накренен в сторону от линии буксировки. Здесь снова еще один ключ к развитию локаута.

Развитие локаута
Теперь мы готовы собрать всю картину и увидеть, как развивается локаут. Рис.5 показывает обычное развитие локаута.

Мы изобразили наземную буксировку, потому что линия буксировки видна более ясно, но эффекты аэробуксировки подобны, только менее выражены.
На позиции 1 мы имеет дельтаплан, нацеленный носом вправо от пути буксировки, который показан линией буксировки. Как мы увидели, у левого (от нас) крыла существует тенденция подняться в этом случае, что приведет к позиции 2. (Этот эффект тем более заметен, чем далее в сторону от пути буксировки находится дельтаплан и чем более угол рыскания. Он так же более заметен при буксировке с земли, чем при аэробуксировке, потому что аэробуксировка имеет место при больших скоростях и, следовательно, меньших углах атаки, а так же меньших углах троса относительно киля дельтаплана.) Еесли пилот сопротивляется этому стремлению накрениться, дельтаплан будет в конце концов рыскать к точке на линии буксировки, как показано, затем сноситься вбок прямо позади буксировочного устройства или лебедки. Если пилот не препятствует крену, он может завершить на позиции 2. Часто позиция 1 пропускается, когда из-за турбулентности или переуправления дельтаплан попадает в позицию 2. Так или иначе, положение начинает становиться более серьезным.
В ситуации на позиции 2 дельтаплан продолжает крениться в сторону от буксировочной линии (вправо на рисунке) потому что трос тянет его в боковом скольжении (дельтаплан рыскает вправо и скользит тоже вправо). В тот же момент дельтаплан начинает отклоняться дальше вправо на нашем рисунке из-за неуравновешенности сил, о которых мы будем говорить в части II.
Дельтаплан в позиции 2 требует энергичного управления для устранения крена, чтобы стремиться выйти. Устранение крена возвратит дельтаплан к ситуации на позиции 1 (но далее в сторону). Управляющее воздействие по крену должно быть приложено подольше, в то время как дельтаплан постепенно восстанавливает свое положение. Когда крен устранится, управление по крену должно быть поменьше - точно настолько, насколько необходимо для выдерживания крыла горизонтально - с тем, чтобы не переуправлять на другую сторону. Ситуации на позициях 1 и 2 известны как зарождающиеся локауты и из них можно выйти путем правильного управления.
Без правильного управляющего воздействия, однако, ситуация быстро ухудшается до показанной на позиции 3 и ниже. Здесь мы видим развившийся локаут. В некоторой точке процесса от 1 до 4 позиции угол крена и действие гравитации начинают ускорять дельтаплан по направлению к земле. Когда это возникает, буксировочный трос не тянет более дельтаплан в боковом скольжении. Кренящий момент уменьшается и развивается скольжение на левое (для пилота) крыло, которое поворачивает нос дельтаплана вниз, как показано на позиции 4.
Левое скольжение не имеет кренящего эффекта, которое встречается в боковом скольжении, описанном ранее. Причина этого в том, что поскольку дельтаплан кренится на одну сторону, его угол атаки уменьшается. Это подобно эффекту, что когда вы в развороте и почти в срывном режиме и вы увеличиваете крен, чтобы найти момент, когда срыв прекращается. Чтобы ясно представить, как это работает, возьмите конверт и начертите поперек него в середине линию, чтобы представить киль. Теперь держите конверт на вытянутой руке на хорошем угле атаки (вы будете смотреть на низ своего "крыла"). Теперь поворачивайте конверт вокруг киля и вы увидите, что угол атаки уменьшается до нуля при крене 90°. Таким образом, скольжение во время локаута с позиции 3 на меньших углах атаки и благоприятствует только тому, что нос дельтаплана рыскает по направлению к земле.
После позиции 4 дельтаплан может продолжать поворачиваться носом вниз, как показано пунктирной линией (пока он не встретится с землей). Пунктирная линия это путь, по которому иногда следует игрушечный змей с хвостом, который может замедлить вращение по рысканию и допустить выход, когда угол буксировки достаточно уменьшается.
Когда пилот достигает позиции 3, у него остается единственная надежда выйти это освободиться от натяжения троса с помощью отцепки, разрыва слабого звена или снижения буксировочного усилия на барабанной системе.
Пределы выхода между 2 и 3 позициями зависят от буксировочного усилия, длины буксировочной линии и ее угла. Чем больше сила, короче линия и круче угол, тем быстрее происходит ухудшение ситуации в сторону локаута. Должно быть ясно, что, вероятно, самое опасное время это сразу после старта с пассивной лебедкой. Ограничение буксировочного усилия это наша лучшая защита от локаута в этом случае.
Интересное сообщение, адресованное мне, касательно буксировки тандема пассивной лебедкой. Пилот стартовал при боковом ветре и сразу пошел в боковом скольжении в сторону и попал в локаут. Из-за того, что буксировочное усилие было достаточно малым, дельтаплан быстро развернулся в повороте и попал в попутный ветер. Дельтаплан сильно поломался, однако опытный пилот получил только ужасный звон (не совсем понятно, в оригинале ferocious bell-ringing) и прибавку к опыту. Дело в том, что ограниченное буксировочное усилие вызвало локаут, но не заставило его следовать к своим тяжелым последствиям.

Это завершает первую часть нашей дискуссии. Следующая и последняя часть охватит локауты, системы прикрепления и управления троса, а так же силы, приложенные к дельтаплану во время локаута. Наконец, мы закончим с подытоживанием пунктов, которые мы привели для лучшего понимания и ссылок. Надеюсь, что мы все будем буксироваться безопасно до тех пор и не попадать в локаут позади наших буксировочных машин.