http://www.paragliding.crimea.ua/for....php?f=12&t=37
Теоретически, как мне кажется, аэродинамическое качество системы пилот-параплан должно изменяться.
Приведу следующие, на мой взгляд, правдоподобные рассуждения.
1. С увеличением веса пилота (а, значит, удельной массовой нагрузки на крыло), должна увеличиться вертикальная составляющая истинной воздушной скорости системы пилот-параплан (это можно легко показать теоретически).
2. Оснований для одновременного пропорционального (чтобы сохранился прежним угол планирования а, значит, и аэродинамическое качество) увеличения горизонтальной составляющей скорости нет, поскольку сопротивление в целом возрастает с увеличением результирующей скорости.
3. Таким образом, угол планирования системы должен возрастать а, значит, аэродинамическое качество (как котангенс угла планирования) должно уменьшаться.
4. Кроме того, увеличение удельной массовой нагрузки на крыло и стропную систему, должно приводить в целом к деформациям, искажениям и изменениям в геометрии крыла и стропной системы, что также должно увеличивать сопротивление системы и снижать ее аэродинамическое качество.
5. И тем не менее, в пределах весовой вилки это может быть практически незаметно (качество может изменяться в первом или даже во втором знаке после запятой).
Изменяется ли аэродинамическое качество системы пилот-параплан с изменением высоты полета?
Аэродинамическое качество парапланерных систем является одной из важнейших их летно-тактических характеристик и характеризует горизонтальную дальность полета при снижении с заданной высоты в условиях полного штиля (т.е. при отсутствии ветра, потоков и турбулентности).
Можно выдвинуть гипотезу об изменении аэродинамического качества системы пилот-параплан на больших высотах, – как следствие изменения режима обтекания крыла за счет изменения вязкости и плотности воздуха.
Это может оказывать существенное влияние на перестройку картины течения вокруг крыла и системы в целом по мере увеличения высоты. Может изменяться положение линий отрыва потока, а, значит, изменяться аэродинамические характеристики крыла, в том числе и его аэродинамическое качество.
Рассмотрим возможные причины изменения аэродинамического качества с изменением высоты полета.
1. Кинематическая вязкость с высотой увеличивается, и от 0 до 5км она изменяется фактически в 1,5 раза (а от 0 до 10км – в 2,4 раза).
Число Рейнольдса, характеризующее режим течения воздуха вокруг крыла и системы в целом и зависящее от вязкости и плотности, с увеличением высоты также будет изменяться. Таким образом, можно предположить, что и критическое число Рейнольдса, определяющее положение точек отрыва потока от крыла, и системы в целом, будет изменяться (уменьшаться, а отрыв становиться более ранним).
Т.е. на большой высоте положение точек отрыва на верхней поверхности крыла как планирующего парашюта, так и параплана может быть смещено против потока, что приведет к увеличению размеров зоны отрыва и, как следствие, к увеличению коэффициента сопротивления системы и к уменьшению коэффициента подъемной силы. А, значит, к уменьшению горизонтальной составляющей скорости полета и увеличению вертикальной. Это, в свою очередь, приведет к увеличению (по модулю) траекторного угла (угла планирования системы) и, как следствие, к уменьшению аэродинамического качества системы.
При этом изменятся силы и моменты, действующие на систему относительно ее центра масс, что в соответствии с принципом минимума энергетических затрат заставит перебалансироваться крыло вперед, на меньший угол атаки. А это на большой высоте может еще дополнительно изменить угол планирования а, значит, несколько изменить аэродинамическое качество системы в ту или иную сторону.
2. С увеличением высоты существенно уменьшается плотность воздуха, и от 0 до 5 км она фактически уменьшается в 1,6 раза (а от 0 до 10км – в 2,9 раза).
Если система старается перебалансироваться в воздухе так, чтобы выполнялось условие сохранения коэффициента полной аэродинамической силы, то есть сохранения постоянным скоростного напора, то отсюда следует, что изменение истинной скорости движения системы с высотой будет происходить по закону пропорциональному скорости на уровне моря умноженной на корень квадратный из отношения плотностей на данной высоте и уровне моря.
Расчеты показывают, что на высоте 5км истинная скорость системы пилот-параплан в 1,3 раза выше ее значения на уровне моря (на высоте 10км – в 1,7 раз). Изменение аэродинамического качества системы на больших высотах является следствием изменения вектора полной скорости, изменения ее горизонтальной и увеличения вертикальной составляющих, что, по мере снижения системы, приведет к изменению максимально возможной дальности полета до предполагаемой точки посадки, до которой можно и не дотянуть (если в расчетах принимать аэродинамическое качество неизменным).
В целом же необходимо проведение специальных исследований по выявлению закономерностей изменения режимов обтекания и балансировки крыла большого удлинения на больших высотах.
Для чего все это нужно? Ведь пилоты-парапланеристы не собираются систематически летать на больших высотах.
При длительных маршрутных переходах, полетах на больших высотах (например, в горах), вероятно, необходимо оценивать и учитывать возможное изменение аэродинамического качества за счет существенного изменения плотности, давления, вязкости и температуры воздуха в процессе движения системы пилот-параплан.
Кроме того, сегодня, военными ведомствами ряда зарубежных стран проводятся исследования возможности скрытного десантирования с больших высот (порядка 7-10км) на большие расстояния на крыльях большого удлинения. Т.е., по существу, речь идет об использовании конструкций аналогичных парапланам для управляемой доставки живой силы и грузов к точке цели.