ПОЛЯРА, или как научиться летать :

Часть 1. Определения.

Листая литературу по аэродинамике, весьма часто можно встретить такой интересный термин как ПОЛЯРА крыла, или профиля. Естественно, возникает простой вопрос - что это такое, и зачем этот термин нужен? Если приглядеться и разобраться, то можно сделать весьма любопытные и (что особенно интересно) полезные ПРАКТИЧЕСКИЕ выводы. Причем эти выводы имеют настолько непосредственное отношение к полетам, что свободно летающие пилоты могут проявить к этому простому и незамысловатому термину самое пристальное и неотрывное внимание. С какой целью? Все очень просто - ПОЛЯРА КРЫЛА достаточно полно и, что самое главное, весьма НАГЛЯДНО показывает почти все основные планирующие свойства интересующего нас крыла. Теперь давайте разберемся с определением самого термина. Как известно, в свободном планирующем полете крыло летит вперед и немного вниз. При этом "вперед" - это в действительности горизонтальная скорость крыла, а то, что называется "немножко вниз" - это, соответсвенно, вертикальная скорость (как правило - снижения). Любого пилота всегда будет интересовать взаимосвязь между этими двумя величинами, так как от этого напрямую все то, ради чего он поднимается в небо (ну, или почти все). Так вот, именно эту взаимосвязь и показывает поляра крыла или точнее: Поляра показывает зависимость скорости вертикального снижения крыла от его горизонтальной скорости в стабильном прямолинейном полете. Давайти уточним детали: стабильный полет - это установившийся режим планирования с постоянной скоростью. Опытный пилот может сделать замечание - а как же нагрузка на крыло ? Да, такая зависимость есть: скорость крыла напрямую зависит от нагрузки приходящейся на единицу площади. То есть: больше нагружаем - быстрее летим, и наоборот. Но мы можем исключить эту зависимость по очень простой причине - при изменении нагрузки на крыло форма поляры и ее расположение относительно осей остаются ПРЕЖНИМИ, изменится только масштаб скоростей по осям. Если у нас есть поляра крыла, то можно отложить по горизонтали нашу скорость, точнее - ее ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ составляющую и получаем нашу скорость снижения на данной горизонтальной скорости. Если правильно сложим обе скорости (то есть векторно, или если проще, в нашем случае, по теореме Пифагора), то получим полную скорость, ту самую скорость, с которой мы свистим относительно воздуха - именно эту скорость покажет ваш прибор (если к нему подключен датчик скорости). Все это при условии того, что воздух спокоен и никуда не движется (штиль и полное отсутствие каких-либо термических потоков). В итоге, получим график, подобный представленному ниже.

На первый взгляд - мало, что говорящая кривая. Однако уже здесь можно сделать ряд выводов. Первое - из графика видна МИНИМАЛЬНАЯ и МАКСИМАЛЬНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ скорость крыла. Минимальная скорость соответствует скорости, до которой можно максимально затормозить крыло, - у параплана триммера зажаты до упора, клеванты задавлены до максимально допустимого предела - еще чуть-чуть и получим срыв потока ("задний свал"), у других планирующих летальных аппаратов аналогичные действия по достижению минимальной горизонтальной скорости - отдача ручки у дельтапланов, выпуск закрылков и увеличение угла планирования у планеров. Соответственно, на максимальной скорости триммера и клеванты полностью отпущены, при этом акселератор зажат до предела.

Также из графика поляры можно сделать вывод о двух наиболее интересных для практики режимах; это режим МАКСИМАЛЬНОГО качества (используется на экономичных переходах, когда с данной высоты необходимо улететь на максимально возможное расстояние) и режим МИНИМАЛЬНОЙ вертикальной скорости (особенно актуален при обработке слабых восходящих потоков). Режим максимального качества определяется следующим образом - из начала координат проводится касательная к поляре. В общей точке касательной и поляры мы получим скорость МАКСИМАЛЬНОГО качества. На практике этому режиму соответствует, как правило, полностью отпущенные триммера, немного поджатые клеванты для простых куполов или немного выдавленный акселератор для "гоночных" парапланов.

Режим минимального снижения определяется аналогично - проводится горизонтальная касательная к поляре. Ввиду того, что поляра в верхней своей части достаточно полога, то затруднительно определить конкретную точку (в этом вообще-то нет необходимости), в результате получаем, что скорости минимального снижения соответствует набор горизонтальных скоростей. То есть - вертикальной скорости, на которой аппарат снижается меньше всего, соответствует некоторый промежуток горизонтальных скоростей. Получается, что на этом режиме можно в узком диапазоне изменять общую скорость без изменения вертикальной составляющей. На практике - немного задавленные триммера, поджатые клеванты. Именно здесь, при обработке слабых потоков, в первую очередь проявляется опыт пилота и его знание конкретного купола.

Возникает вопрос - а где же расположена точка, которая соответствует ситуации, когда пилот параплана ничего не делает (акселератор и триммера полностью отпущен, клеванты - брошены). Эта точка соответсвует "Балансировочной скорости". На графике она расположена где-то возле точки максимального качества. Где-то более точно определяется для каждого купола в отдельности. К примеру, для большинства относительно простых куполов наибольшее качество получается при чуть поджатых клевантах, то есть "балансировочная" точка расположена после точки максимального качества. В тоже время, для куполов, оптимизированных под скоростные переходы, точка максимального качества находится дальще чем точка "балансировочной скорости".

Подведем итоги (повторение - мать учения):

• 1. Точка минимальной горизонтальной скорости. Купол задавлен по всему, что на нем есть - триммера выжаты полность, клеванты - на максимум, еще чуть-чуть и купол улетит в "задний свал", так что имеет смысл держаться от такого режима подальще.
• 2. Область минимального снижения (минимальной вертикальной скорости). Режим для "выживания" в слабых потоках.
• 3. Балансировочная скорость. Точка при которой отсутсвует управляющее воздействие пилота на купол.(на схеме не показана)
• 4. Точка максимального качества. На этом режиме купол улетает на максимальное расстояние с заданной высоты в спокойном воздухе, так что если у кого возникло желание померяться качеством своих крыльев, то необходимо забраться на горку повыше, дождаться условий когда воздух будет спокоен на 100% (раннее утро, поздний вечер, остутствие встречного/попутного ветра) и стартовать - кто дальше улетел - у того купол обладает большим качеством. Ясно дело, что многое зависит от пилота - выйдя на режим максимального качества, он должен, по возможности, принять наиболее оптимальную по аэродинамике форму в подвеске и
• 5. Точка максимальной скорости по горизонту. Все что может тормозить купол - убрано: триммера отпущены, акселератор выжат на максимум, клеванты выданы на максимум под ролики/кольца. Пилот прячет все, что может хоть как-то мешать обтеканию. Чем опасен этот режим ? При наличии достаточно сильной турбулентности купол имеет полное право сделать фронтальное сложение, либо, достаточно большую "ассиметрию". Летать на этом режиме можно только пилотам которые достаточно хорошо знакомы с особенностями поведения своего купола в нештатных режимах сложений.

Часть 2. Применение.