x-paraplan.com
Форма входа

Поиск

Реклама

Календарь
«  Август 2018  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031

Сервисы


Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Приветствую Вас, Гость · RSS 19.08.2018, 19:44

Перевод статьи с сайта Ozone


SharkNose Technology

Технология «Акулий профиль»


Введение

В середине сентября 2012 года наш патент N° 2972422 был опубликован с довольно длинным заголовком: «Двухоболочковое крыло с воздухозаборником, расположенным на нижней поверхности передней кромки». Благодаря этому, мы теперь можем подробнее рассказать, что мы называем «SharkNose».

В первой части мы объясним обычные ограничения и компромисcы, вызванные размещением воздухозаборников на параплане, а во второй мы раскроем функциональные преимущества и секреты SharkNose.

Наконец мы подробно можем изложить нашу точку зрения на эту технологию, раскрыть суть патента.

Современное состояние

Параплан представляет собой мягкое, наполненное воздухом крыло, под которым подвешен пилот. Для того, чтобы позволить нам летать, крыло имеет аэродинамически правильный профиль, который создает подъёмную силу. Подъёмная сила, в том числе, оказывает «растягивающее» действие на крыло вдоль его размаха. Однако, вдоль хорды аэродинамические силы практически не действуют, а действует только внутреннее давление, имеющееся в крыле.

Недавно мы доказали, с XXLite, что крыло может летать без внутреннего давления (купол состоит только из верхней поверхности). Во время тестирования этого крыла мы много экспериментировали с критическими углами атаки. Изменение угла атаки, конечно, позволяет изменять скорость полёта.

Чем выше внутреннее давление, тем лучше механическая стабильность крыла.

Конструктор должен стремиться сохранить внутреннее давление максимальным, но оно имеет определенный предел, который не может быть превышен.

Поверхность профиля, которая перпендикулярна направлению воздушного потока, называется точкой разделения потока.



Именно в этот момент, когда воздушный поток разделяется на две части, одна часть будет течь над верхней поверхностью, а другая под нижней поверхностью.

При данной скорости полёта, давление максимально в точке разделения. Это давление мы примем как эталонное для всех других давлений в остальной части этой статьи (и во всей литературе по данной теме тоже).

Давление выражается в виде коэффициента давления (PC) и считается, что давление в точке разделения равно 1. Таким образом, PC=1.

PC=0,5 означает, что давление, измерянное в этот момент равно половине давления в критической точке. Поэтому нужно разместить воздухозаборник в критической точке, чтобы получить внутреннее давление с РС=1.

Однако точка разделения не привязана к профилю, она движется в зависимости от угла атаки.


Поэтому приходится идти на компромисс:

- Если воздухозаборник расположен рядом с верхним положением критической точки, мы получаем отличное внутреннее давление при низких углах атаки (то есть на акселе), но не на всех больших углах (т.е. при торможении), что даст крыло с плохими срывными характеристиками и которое будет плохо выходить из парашютирования.

- Если воздухозаборник расположен в нижней точке диапазона, всё происходит наоборот: хорошее давление на больших углах атаки, с большим диапазоном до срыва. Но при маленьких углах атаки давление будет очень низким и крыло не будет сохранять свою форму в полёте на акселераторе (что станет причиной серьёзной потери качества) и после определенного угла атаки воздухозаборник окажется за пределами диапазона, что неизбежно приведет к фронтальному коллапсу.


Так что же делать?

В большинстве случаев воздухозаборник расположен в середине диапазона и имеет достаточно большой размер, который является признанным компромиссом для большинства конструкторов.

Но можно ли изменить эту ситуацию к лучшему?

Одним из решений было бы сделать воздухозаборники такого же размера, как диапазон колебаний критической точки. К сожалению, давление внутри крыла не равно сумме давлений на входе, это больше похоже на среднюю величину (точно так же, если смешать воду с температурой 20°C с водой при 30°С, то мы не получим воду с температурой 50 ° С). Параплан с очень большими воздухозаборниками имел бы в итоге меньшее внутреннее давление, чем с классическими, да ещё и получим плохое поведение на больших углах атаки, трудный выход из всех срывных режимов, плохое поведение при малых углах атаки — деформация профиля и фронтальные сложения.

Другим решением является использование клапанов. Например, делаем два воздухозаборника с клапанами, которые закрывают их, когда внутреннее давление превосходит давление в передней части воздухозаборников. Идея работает очень хорошо в теории, но очень трудно реализуема на практике, поскольку необходимо устранить все утечки воздуха, что делает крыло очень дорогим в изготовлении. В процессе пошива появляются дополнительные складки, которые увеличивают сопротивление. Я думаю, что большинство производителей пытались найти решение с клапанами, но ни один не продемонстрировал какого-либо реального преимущества. Часто идея находила воплощение в одном-единственном прототипе и не получала серийного продолжения (за небольшими исключениями, в основном в акро-крыльях), возможно, из-за маркетинга, а не из-за технических соображений.

Последний вариант для нахождения компромисса состоит в перемещении нижнего края воздухозаборников ближе к нижней поверхности, как показано ниже:


Эта форма профиля позволяет сдвинуть назад воздухозаборники, сохраняя внутреннее давление на приемлемом уровне при малых углах атаки. Недостатком этого профиля является ступенька, которая создаёт дополнительное сопротивление в воздушном потоке при малых углах атаки, а в случае срыва эта ступенька будет создавать турбулентность на входе, что препятствует восстановлению.

Вот два пояснительных рисунка:


Акулий профиль

Идей, лежащей в основе этой концепции, является добавление вогнутой части в обычный диапазон отклонений критической точки на профиле.

Эта вогнутая часть будет в значительной степени уменьшать размер диапазона отклонений. Прежде чем идти дальше, следующим рисунком мы поясним концепцию:


Эта вогнутая часть рассматривается как область, где воздушный поток замедляется. Она производит обратный «эффект Вентури», создавая большую область, где воздух будет течь более медленно. Мы помним, что чем больше поток воздуха замедляется в данной области, тем ближе будет РС к единице в этой области (в идеальном случае, при нулевой скорости в критической точке, PC=1).

Одно из самых больших преимуществ «акульего» профиля заключается в его симметричной форме, он работает одинаково при малых и больших углах атаки. А теперь такая же схема, как на рисунке 6, но с «акульим» профилем.


Симметричная форма, добавленная к скруглённому профилю показывает удовлетворительное поведение на низких и высоких углах атаки без увеличения сопротивления.

Кроме того, точка замедления становится менее подвижной и благодаря этому мы смогли уменьшить размер воздухозаборников и, следовательно, получить более равномерное давление перед ним.

Вот диаграмма, показывающая внутреннее давление в традиционном и в «акульем» профиле в зависимости от угла атаки:


Вот два слегка абстрактных (рис. 10), но всеобъемлющих графика, показывающих внутреннее давление в соответствии с 3-мя различными углами атаки для нормального и для «акульего» профиля.

Зеленым обозначен критично-малый угол в 3°, бирюзовым 10° и синим 20°.
E — это размер воздухозаборника.
V — это вариации РС в районе воздухозаборника.


Чем меньше размер диапазона V, тем легче определить правильное положение воздухозаборника, чем ближе V диапазон к РС=1, тем выше давление внутри купола.

Мы ясно видим, что наименьший диапазон движения критической точки у вогнутого профиля. Это и есть идеальное место для забора воздуха.

Но каковы преимущества для пилота?

«Акулий» профиль позволяет создать:

Параплан с большой устойчивостью к сваливаниям, на низких скоростях и с большим ходом клевант. Это очень полезно в термических потоках, чтобы дать дополнительную скорость крылу в мощном ядре или при посадке, когда требуется точное пилотирование.

Увеличение жёсткости профиля на высокой скорости, коэффициент внутреннего давления позволяет R11 летать на скоростях более чем 70 км/час. «Акулий» профиль позволил Мантрам R11/R12 стать конструкций с, вероятно, широчайшим и наиболее удобным диапазоном скоростей.

Снизить сопротивление воздухозаборников, следовательно, получить лучшее аэродинамическое качество и, хотя это труднее описать в теории, лучшую скороподъемность в потоках.

Эти выводы служат основой для нашей заявки на выдачу патента.

Давайте пройдемся по истории возникновения этой идеи в Озон.

История и текущее положение

Первый проект «акульего» профиля появился, когда мы искали профиль, который будет правильно вести себя на малых скоростях и иметь высокое внутреннее давление на высокой скорости. Будучи легкореализуемым с помощью внутренних рёбер жёсткости, прототип подтвердил свою техническую осуществимость. Мы же только попытались упростить производство.

Мы решили построить R10.2 с этим профилем. Решив это, мы начали недельный мозговой штурм и компьютерное моделирование профиля. В результате от первоначального профиля осталось только название и сама идея!

Прототип прибыл и, после некоторой корректировки купола, наконец мы стали свидетелями увеличения скорости, которое намного превзошло все наши ожидания, а так же с большим ходом клевант. Мы были счастливы! Так начался проект R11. В то же время мы начали думать о написание патента. Несколько месяцев спустя, первые R11 с «акульим» профилем попали в руки пилотов и вскоре после этого стали доминировать в сезоне 2011. Позднее «Открытый класс» был объявлен функционерами вне закона на соревнованиях.

Мы начали работать над сертифицированным вариантом крыла: несколько прототипов были испытаны, версия «акулий» профиль полетела хорошо, но, подготовив первое крыло этого типа к сертификации, мы решили не раскачивать лодку: EN D параплан с 2 рядами строп и удлинением 7,5 был уже достаточно шокирующим.

Другие бренды выпустили свои модели, некоторые с собственным «акульим» профилем, которые продемонстрировали те же преимущества, что и наша.

В то же время, в Озон, исследования и испытания продолжались на всех парах, постоянно совершенствуя крыло. Наша заявка на патент на INPI продвигалась очень медленно, проходя все процедуры. Наконец мы получили подтверждающее письмо на наш патент в ноябре 2011 года, и он был опубликован в сентябре 2012 года.

Большой вопрос: что же мы будем делать с патентом?

В теории патент предоставляет держателю (при условии, что технология опубликована) юридическое преимущество использования её перед конкурентами, или создания системы лицензирования. Стоит отметить, что в патенте всё объясняется очень подробно, как в инструкции.

Поскольку нашей целью является просто развитие наилучших конструкций парапланов, Озон не собирается требовать отчислений или подавать в суд на производителей, использующих эту запатентованную технологию. Мы решили оставить патент для свободного использования, отметив это просто небольшим логотипом, который будет стоять крыле.

Мы гордимся иметь возможность поделиться этим инновационным решением и тем, что он способствует эволюции нашего вида спорта и это является для нас источником огромного удовлетворения.

С нашей точки зрения, мы продолжаем развивать «акулий» профиль — мы начинаем применять его к другим новым крыльям в нашем ассортименте, таким как Delta 2.

Всем счастливых полётов.

Фред Пьери.
Перевод: Антон Клочун
Copyright x-paraplan.com © 2018
Rambler's Top100 Экстремальный портал VVV.RU