Штопор.
При полете на недопустимо больших углах атаки порядка 150 может возникнуть штопор (Рис. 20).
При больших углах атаки отказывают в работе элероны, так как крыло при этом работает на границе режима срыва струй, вследствие чего опущенный элерон не только не увеличивает подъемной силы, но даже может уменьшить ее.
На таком режиме увеличение угла атаки одного из полукрыльев (от порыва или действия руля направления) уменьшит его подъемную силу, отчего планер начнет проваливаться на это полукрыло. Угол атаки этого полукрыла еще увеличится, противоположного - несколько уменьшится; машина начнет опускать нос и вращаться в сторону опущенного полукрыла. Это явление называется «срывом в штопор».
При установившемся штопоре планер падает, вращаясь вокруг отвесной оси, с фюзеляжем, наклоненным к вертикали под углом 60-700. Полукрыло, находящееся внутри штопора, опущено. Центр тяжести планера описывает крутую спираль.
Прекратить штопор можно, тормозя вращение рулем направления (нога против штопора) и подачей ручки вперед от себя для перевода планера на режим полета с малыми углами атаки, при которых штопор невозможен.
Однако могут быть планеры, не выходящие из штопора, особенно при наличии задней центровки.
Во время штопора планер испытывает большие напряжения, сильно отражающиеся на жесткости конструкции (перегрузки 2,5 и выше).
Конструкция нормального учебного планера штопора не выдерживает. После штопора учебный планер должен сниматься с полетов, даже если при осмотре внешних повреждений не обнаружено.
Мертвая петля.
Фигура, изображенная на Рис. 29, называется «мертвой» петлей. Совершая петлю, планер описывает вытянутый круг в вертикальной плоскости.
Для совершения петли планер должен иметь скорость в 2-2,5 раза больше посадочной. Во время петли появляется центробежная сила, уравновешивающаяся подъемной силой крыла, превосходящей в этот момент нормальную в 2,5-3 раза. Наибольшие перегрузки имеют место при входе в петлю после разгона, когда на большой скорости ручка берется на себя и планер переводится на большие углы атаки, и при выходе из петли, когда планер пикирует в течение некоторого промежутка времени, вновь набирая скорость, упавшую на вершине петли. После выхода из петли можно воспользоваться большой скоростью планера с тем, чтобы еще подразогнав его, выполнить вторую петлю и т. д., то есть совершить серию петель.
Переворот
Переворот является штопором с горизонтальной осью; для совершения его на планере необходима большая скорость - в 2-2,5 раза больше посадочной.
Разогнав планер, летчик берет ручку на себя и дает ногу в сторону вращения; при этом перегрузки достигнут 3,5-4,5.
Совершение переворота на недостаточной скорости приводит к переходу в обыкновенный штопор. Эта фигура до настоящего момента на планере еще не выполнена вследствие ее большой трудности и отсутствия соответствующей материальной части.
Парение.
До настоящего момента мы рассматривали планирование в спокойном воздухе, т. е. неподвижном относительно земли.
Однако воздух обычно движется (ветер). Направление движения может быть как горизонтальным, так и наклонным.
Поток воздуха, следуя неровностям земной поверхности, отклоняется от горизонтального направления. У склонов, обращенных к ветру(наветренных), образуется восходящий поток, у подветренных, наоборот,- нисходящий (Рис. 30).
Если планер летит в восходящем потоке, может случиться, что скорость подъема окружающей массы воздуха больше, чем скорость снижения планера, если ветер достаточной силы и подъем склона достаточно крут.
Если например, скорость снижения планера на том режиме, на котором его ведет пилот, равна 0,8 м/с, а вертикальная составляющая потока 1,5 м/с, то планер не только не будет терять высоту, но, наоборот, будет набирать ее со скоростью 1,5-0,8 = 0,7 м/с. Вертикальная составляющая скорости восходящего потока около склона всегда убывает с высотой и в нашем примере на некоторой высоте равна только 0,8 м/с.
Дойдя до этой высоты, планер прекратит дальнейший подъем, так как его вертикальная скорость будет равна 0,8 - 0,8 = 0,0 м/с. Это будет потолком планера в данных условиях, т. е. максимально достижимой высотой.
Из изложенного вытекает, что парение для планера ничем по сути дела не отличается от планирования, разница только в движении окружающей среды.
Парение есть планирование в восходящем потоке,- это азбучная истина парения, без твердого усвоения которой невозможно овладение техникой парения и сознательное пилотирование.
Скорость планера, угол атаки крыла, его положение в пространстве относительно земли (например, наклон оси фюзеляжа или угол хорды с горизонтом) для каждого данного режима, например, крейсерского или экономического, остаются в точности теми же самыми, что и при простом планировании в безветрие или при горизонтальном ветре. Никаких особенных режимов на парении нет.
При парении энергия положения планера, так называемая потенциальная энергия (если высота полета постоянна) не меняется, как при планировании,- планер ее не расходует. Тем не менее его лобовое сопротивление такое же и на его преодоление должна тратиться механическая работа. Эта работа совершается за счет энергии движения (кинетической) воздушной среды, заимствуемой планером при его полете в восходящем потоке. Планирование во многом (с точки зрения механики) схоже со скольжением саней под гору.
Если сделать модель саней и горки и добиться плавного скольжения этой модели по «склону», а затем поднимать модель склона достаточно быстро
(Рис. 31), окажется, что сани, двигаясь по наклону и преодолевая силу трения, в то же время нисколько не опустятся относительно земли.
Если подсчитать работу поднятия модели склона, которую совершит поднимающий модель человек, то окажется, что она равна работе веса модели склона плюс работа трения салазок по склону за этот промежуток времени. Этот опыт показывает, каким образом заимствует планер энергию из воздушной среды, в которой он летает (салазки-планер, модель склона - восходящая масса воздуха).
Для того, чтобы совершить длительный парящий полет, пилот должен удерживать планер все время (или большей частью) в восходящем потоке, двигаясь вдоль склона, над которым эти потоки образуются. Как правило, скорость ветра меньше скорости планера и, если бы планер планировал навстречу ветру, он быстро пересек бы восходящий поток и снизился в долине. Чтобы избежать этого, пилот поворачивает планер носом несколько к склону.
При этом скорость планера относительно воздуха, складываясь со скоростью ветра относительно земли, дает в итоге результирующую скорость, направленную вдоль склона (Рис. 32).
Планер летит со сносом относительно земли. Однако поток воздуха планер, при этом, встречает прямо в лоб и никакого сноса относительно воздуха нет.
Никакого «прикрывания кренчином от сноса» или подскальзывания навстречу потоку не только не нужно, но это крайне опасно. Необходима лишь правильная ориентация оси планера относительно склона.
В природе существуют восходящие потоки и другого происхождения.
Таковы термические потоки. Они возникают от различных причин:
неравномерного нагревания солнцем земной поверхности, перемешивания слоев воздуха различной температуры и т.д. Но в основе всего этого лежит деятельность Солнца, излучающего на землю колоссальное количество энергии, производящей в числе прочих действий также и движения в нашей атмосфере. Таким образом, и горизонтальный ветep также обязан деятельности Солнца.
Парение в термических потоках труднее, чем в динамических, так как обнаружить первые можно только ощупью, да кроме того они имеют достаточную мощность (вертикальную скорость) для парения планера только на больших высотах - не ниже 300-400 м от земли, по имеющимся наблюдениям.
Наиболее верным видимым признаком существования больших вертикальных перемещений масс воздуха служат кучевые облака (Cumulus). Однако, термический поток (сокращенно «термик») может и не сопровождаться их образованием.
Другой род восходящих потоков благоприятных для парения, образуется перед так называемым грозовым фронтом.
Грозовой фронт - это движение больших масс холодного влажного воздуха, несущих грозу и дождь, подтекающих вследствие своего большого удельного веса под окружающий более теплый воздух.
Вытесняемый теплый воздух поднимается, уступая место клину холодного воздуха, достигая больших вертикальных скоростей порядка 2 -5 м/с и более (Рис. 33).
Наибольшая дальность полета на планере была достигнута именно при парении перед грозовым фронтом на протяжении 270 км.
Парение возможно осуществить также и при горизонтально дующем ветре, если он достаточно порывист. Для этого необходимо увеличивать угол атаки при набегании порыва и уменьшать его для набора скорости при спадении порыва.
Однако практически этот способ встречает большие затруднения. Порывы очень кратковременны, пилоту трудно на них реагировать вовремя и правильно, так как
предугадать, усиливается ли порыв или ослабевает, крайне трудно.
Поэтому таким способом парения пользуются отчасти лишь очень опытные пилоты и только при благоприятных условиях.