Ключ к локауту - часть II

Ó Деннис Пэйген

Локаутные ситуации
Теперь давайте взглянем на потенциальные локаутные ситуации и посмотрим, какие факторы помогают избежать локаутов. Во-первых, мы можем сначала перечислить наиболее общие причины локаутов:
1) турбулентность поднимает одно крыло. В этом случае у нас будет ситуация, изображенная на позиции 2 рис.1, особенно если нас так же бросило в сторону от центра буксировки;

2) чрезмерное кренение во время исправления положения. Если вы попадаете в колебания по крену, то возможно отклониться так далеко в сторону, что начинается локаутная ситуация;
3) буксировка при боковом ветре, особенно с пассивной лебедкой. Сильный порыв со стороны может заставить вас отклониться в сторону от центра с курсом, не совпадающим с линией буксировки;
4) неправильное следование за буксировщиком во время поворотов при аэробуксировке. Если вы позволите своему дельтаплану отклониться во внешнюю сторону поворота аэробуксировщика, то попадете в потенциальную локаутную ситуацию, как на позиции 1 рис.1.

В общем аэробуксировка легче прощает нецентрированности, чем буксировка с поверхности (хотя три локаута при аэробуксировке тандема за прошлый год показывают, что тандем это особый случай) потому что угол линии буксировки относительно дельтаплана меньше при аэрбуксировке, а буксировочные усилия ниже. По моему опыту проблемы с управлением начинают возникать только с 15° отклонения от центра при буксировке с поверхности, в то время как 45° отклонение при аэробуксировке может быть исправлено, как показано на рис.2.

Управление дельтапланом при буксировке
Управление это реальный ключ к преодолению потенциального локаута, ибо если мы имеем отличное управление, то можем держать свой дельтаплан в отличном положении. Буксировка за центр масс была изобретена, чтобы позволить пилоту лучше управлять и, таким образом, снизить вероятность локаутов. Буксировка за центр масс состоит из уздечки, которая разделяет буксировочное усилие так, что одна треть прикладывается к дельтаплану, а две трети к пилоту, поскольку это приблизительное соотношение масс дельтаплана и пилота.
Однако буксировка за центр масс не может быть окончательной схемой буксировки для безопасности и хорошего управления. В полете, буксировка за центр сопротивления более совершенна, чем за центр масс. Центр сопротивления это точка, в которой силы сопротивления уравновешены. Сила, которая по большей части противостоит буксировочному усилию это сопротивление. Проблема расположения буксировочных усилий на дельтаплане подобно проблеме, с которой сталкиваются конструкторы моторных ЛА при расположении тяги винта, когда центр масс и сила сопротивления не совпадают. Обычно вектор тяги расположен выше центра масс и как можно ближе к центру сопротивления.
Приведем пример из нашего детства. На рис.3 мы видим классический игрушечный воздушный змей 50-х годов.

Центр сопротивления показан вместе с центром масс. Должно быть ясно любому знакомому с таким змеем читателю, что линия буксировки (или привязь) должна быть прикреплена вблизи центра сопротивления. Прикрепление к центру масс дает неустойчивость и ведет к локаутам.
На рис.4 мы показали отдельно силу сопротивления крыла дельтаплана и остальную силу сопротивления при угле наивысшего качества.

Крыло дает около 70% всего сопротивления при угле наивысшего качества, при этом пилот, троса и трапеция дает около 30%. Центр масс и центр сопротивления показаны на рисунке. Немного поразмыслив, мы можем видеть, что буксировка за центр сопротивления будет устранять изменения продольного наклона при установившейся буксировке с различными буксировочными усилиями и углами. С другой стороны, буксировка за центр масс устраняет изменения продольного наклона при колебаниях буксировочного усилия.
Центр сопротивления у дельтаплана находится на 30-15 см ниже киля (около карабина). Буксировка за эту точку даст наиболее естественные управляющие усилия по тангажу во время буксировки. Это положение так же снизит эффект утягивания в сторону тросом, прицепленным к телу пилота, когда дельтаплан отклоняется от линии буксировки. Вопреки распространенному ошибочному мнению, утягивание в сторону тросом при отклонении дельтаплана от буксировочной линии не помогает вам выполнять управление по крену, оно затрудняет его, потому что оно ограничивает ваш возможный диапазон перемещений, как показывает рис.5. Буксировка за центр сопротивления снизит этот эффект.

Но приложение буксировочного усилия к центру сопротивления имеет один недостаток: оно будет давать краткие изменения тангажа, когда возникают изменения буксировочного усилия, пока центр масс расположен не в центре сопротивления. К сожалению, центр масс дельтаплана находится примерно на одной трети расстояния от спины пилота до киля. Это примерно на 15-30 см ниже центра сопротивления.
Наибольшее изменение буксировочного усилия возникает во время старта, когда оно возрастает от нуля до требуемой для взлета величины. В этом случае, буксировка за центр сопротивления даст мощное вращение носом вниз, что неприемлемо. Поскольку тело пилота прикреплено сверху к крылу, эта тенденция вращения будет исчезать, однако она будет проблемой при старте. Таким образом, лучшим компромиссом будет приложение буксировочного усилия где-то между центрами масс и сопротивления. В самом деле, применение V-образной уздечки от киля к плечам пилота это то, что применяется при большинстве аэробуксировок. Такая уздечка используется наиболее часто начинающими, потому что она дает наиболее естественные ощущения и наилучшее управление.
Альтернативная система с уздечкой, которую я спроектировал для экспериментирования с буксировкой за центр масс и центр сопротивления, показана на рис.6.

Здесь уздечка прикреплена прямо к основным петлям подвески пилота. Точка подвески может быть одноточечной или двухточечной системой, как показано. Узел отцепки находится прямо впереди головы пилота для легкого доступа и видимости. Этот узел может быть шнурового или тросового типа.
Выгода этой системы это возможность расположить ее идеально для лучшего управления. К тому же, на уздечку можно не обращать внимания после отцепки и, в отличие от других систем, она имеет меньшую склонность отскакивать пилоту в лицо. Недостаток этой уздечки в том, что пилот должен стартовать в лежачем положении с тележки.
И снова мы хотим сделать ударение на том, что устранение локаутов требует максимального увеличения возможности пилота управлять дельтапланом, как настройкой уздечки так и правильной тренировкой. Системы буксировки за центр масс и сейчас используемые одноточечные системы, такие как с зацепкой за пояс для пассивной буксировки и с зацепкой за плечи для аэробуксировки, дают достаточную возможность управлять, хотя две последние обеспечивают меньшую возможность управлять по крену, чем двухточечные системы с уздечкой. Однако наиболее важно знать, что ни буксировка за центр масс, ни буксировка за центр сопротивления, никакие другие системы не могут предотвратить локауты сами по себе. Доказательством этого являются детские змеи, планера и парапланы, которые все буксируются за центр масс или центр сопротивления, и, тем не менее, каждый из этих летательный аппаратов время от времени локаутирует.
С другой стороны, буксировка за ручку управления, как мы делали в прошлые времена, не обязательно есть предпосылка к локауту, что могут подтвердить сотни пилотов. Однако такая система буксировки дает минимум возможности поперечного управления, поэтому она может допускать только минимум отклонений или жестких условий. Когда используется современная система буксировки и пилот уходит так далеко в сторону, что его тело или уздечка касается боковых тросов, то ситуация напоминает старую буксировку за ручку управления. В этом случае есть слабая надежда выхода и только один выбор - отцепиться.
Следует пояснить, однако, что локаут может возникнуть и возникнет без того, что уздечка или пилот достигнет пределов бокового управления. Чтобы увидеть это, мы возвращаемся к анализу задействованных сил.

Силы при локауте
Для более полного понимания причин локаута, мы предлагаем этот обзор сил, результатом которых является то, что мы чувствуем и испытываем в локауте. Мы можем перечислить три главных силы, действующие на буксируемый дельтаплан: сила тяжести, которая испытывается как вес и всегда направлена вниз; буксировочное усилие, которое всегда направлено вдоль линии буксировки, а так же аэродинамическая сила, производимая крылом, которая может быть просуммирована и представлена в виде одного вектора, как показано на рисунке. Аэродинамическая сила включает подъемную силу и силу сопротивления и в общем случае приложена прямо над центром масс (ЦМ) дельтаплана и перпендикулярна крылу (при виде спереди), пока дельтаплан летит в нормальном полете без ускорений.
Псомотрев на рис.1, заметьте, что когда нет крена и дельтаплан отклонен в сторону от траектории буксировки (поз.1), существует небольшая сила, направленная в сторону и возвращающая дельтаплан в правильную позицию позади буксировочного устройства. Эта восстанавливающая сила существует благодаря тому факту, что сумма сил, направленных вниз (сила тяжести и буксировочное усилие) не параллельны аэродинамической силе, как показано. Более того, аэродинамическая сила смещается влево благодаря действию рыскания и бокового скольжения ("юза"). (Все направления даны в соответствии с ориентацией нашего взгляда - наше "слева" это "справа" для пилота). В результате дельтаплан так же испытывает момент крена (крыло на левой стороне вверх) и рыскающий момент (крыло на левой стороне назад) как показано. К счастью все пилоты чувствуют кренящий момент и должны только устранять крен.
На поз.1 силы подобны поз.3, исключая только то, что дельтаплан накренен, поэтому аэродинамическая сила наклонена. Моменты крена и рыскания по-прежнему в действии. Восстанавливающая сила все еще может присутствовать, но она может быть так же нейтральной или направленной от центра траектории буксировки, в зависимости от угла крена дельтаплана. Мы показали случай, в котором угол крена достаточно велик, так что аэродинамическая сила наклонена мимо ориентации сил, действующих вниз. Дельтаплан здесь начнет ускоряться от центра. Нужно прояснить, что даже если восстанавливающая сила нейтральна, то состояние будет ухудшаться для дельтаплана, нацеленного вправо от центра линии буксировки, и он будет уходить дальше от нее. Если дельтаплан удерживается в более глубоком крене, чем крен нейтральной восстанавливающей силы, то буксировочная линия будет продолжать тянуть дельтаплан в боковом скольжении и силы будут как на поз.1.
Наконец, мы достигаем поз.3, которая подобна поз.2, исключая то, что мы еще дальше в стороне от центра линии буксировки. Таким образом, сумма сил, действующих вниз еще более не совпадает с аэродинамической силой. Этот дисбаланс вызовет более быстрое ускорение в сторону. Этот прогресс продолжает ухудшаться по мере того, как дельтаплан движется к поз.4 и далее. В какой точке между поз.3 и поз.4 еще можно выйти определяется по большей части тем, насколько быстро зарождающийся локаут ухудшается и сколько места имеется у пилота для устранения крена из-за наличия боковых тросов.
Здесь важно заметить, что буксировочное усилие предотвращает поворот дельтаплана по искривленной траектории, которая создаст баланс сил, показанный на рис.7.

Следовательно, дельтаплан удерживается в скольжении и ускоряется по дуге по направлению к земле. Нам следует так же указать, что для того, чтобы боковая сила была нейтральна, крен следует уменьшить, как показано. Однако в этом положении с уменьшенным креном, дельтаплан все еще может иметь значительную тенденцию кренения в сторону от центральной линии.

Ключ к локауту - итог
Здесь мы кратко приведем то, что описали в этой статье из двух частей для лучшего понимания.
1) чем большую стреловидность имеет крыло, тем более вероятно появление срыва дальше к законцовкам. Это может иметь большие последствия если пилот теряет скорость на буксировке, когда ось симметрии крыла не совпадает с линией буксировки;
2) дельтаплан будет по-разному реагировать на управление при буксировке в зависимости от того, насколько он отклонился от линии буксировки. Причина этого - внешняя сила, добавленная буксировочным тросом, которая изменяет баланс сил между силой тяжести и аэродинамической силой;
3) дельтаплан, по существу, неустойчив по крену при буксировке. Если он чуть-чуть накренен или рыскает, то он стремится накрениться больше. Пилот должен энергично вернуть дельтаплан в центр траектории буксировки, если он накренился в сторону от центра;
4) дельтаплан может скользить на крыло или идти в боковом скольжении при буксировке. Ес-ли боковое скольжение появляется на большом угле атаки, то дельтаплан будет иметь тенденцию крениться в сторону от центра буксировки, даже если крена нет. Чем более курс дельтаплана не совпадает с линией буксировки, тем сильнее этот эффект;
5) когда дельтаплан находится в стороне от центра буксировки и накренен, возникнет неуравновешенная боковая сила, которая будет перемещать его к центру или от центра буксировки, в зависимости от направления крена;
6) установка угла крена для устранения этого бокового движения не будет устранять тенденции к крену, пока дельтаплан не будет лететь почти соосно линии буксировки;
7) когда дельтаплан накренен в сторону от центра, он начинает скольжение при малом угле атаки по направлению к земле;
8) буксировочный трос удерживает дельтаплан в скольжении, потому что он не позволяет ему следовать обычной искривленной траектории поворота или кабрировать в выходе;
9) аэробуксировка и наземная буксировка имеют различные пределы зарождающегося локаута, из которого еще можно выйти, из-за различных углов троса, скоростей и усилий буксировки, и используемых уздечек. Так же, ощущения в локауте и стратегии действий различны по тем же причинам. Это важный пункт, который нужно принимать во внимание при переходе от одного типа буксировки к другому;
10) буксировка за центр масс дает пилоту довольно хорошее управление, которое является ключом к предотвращению локаутов. Однако буксировка за центр масс не обязательно предотвратит локауты. Буксировка за центр сопротивления более вероятно даст максимум возможность управлять, чем буксировка за центр масс. V-образные уздечки, используемые при аэробуксировке, дают приложение буксировочного усилия между центрами масс и буксировки. Вероятно, это лучший возможный компромисс для обеих целей.

Возможно, наиболее важный вывод, к которому мы можем прийти, тот, что локауты предотвращаются лучше всего двумя способами. Первый - выполнять своевременное, достаточное управление, чтобы оставаться по центру траектории буксировки или возвратиться так рационально, как только возможно, когда дельтаплан отброшен в сторону турбулентностью. Второй - с готовностью отцепиться, когда вещи начинают ухудшаться, а не когда земля начинает расти у вас на глазах.
Все новички в буксировке должны получить надлежащую тренировку в вещах, обсужденных выше. Все буксирующиеся пилоты должны понимать принципы локаутов, рассмотренные здесь. Только тогда мы все будем обладать ключом к предотвращению локаутов.