Дельтапланеризм — это вид воздушного спорта или развлекательная деятельность, в которой пилот управляет легким, немоторизованным, тяжелее воздуха летательным аппаратом с фиксированным крылом, называемым дельтапланом . Большинство современных дельтапланов изготавливаются из алюминиевого сплава или композитного каркаса, покрытого синтетической парусиной [1], образующей крыло . Обычно пилот находится в подвесной системе, подвешенной к планеру самолета , и управляет самолетом, перемещая вес тела в направлении, противоположном раме управления.
Ранние дельтапланы имели низкое аэродинамическое качество , поэтому пилоты были ограничены планированием с небольших холмов. К 1980-м годам это соотношение значительно улучшилось, и с тех пор пилоты могли парить часами, набирать тысячи футов высоты в восходящих потоках термического воздуха , выполнять фигуры высшего пилотажа и планировать по пересеченной местности на сотни километров. Международная федерация аэронавтики и национальные организации, управляющие воздушным пространством, контролируют некоторые нормативные аспекты дельтапланеризма. Получение преимуществ безопасности от прохождения обучения настоятельно рекомендуется и действительно является обязательным требованием во многих странах. [2] [3]
В 1853 году Джордж Кейли изобрел планер, запускаемый по склону, пилотируемый. Большинство ранних конструкций планеров не обеспечивали безопасный полет; проблема заключалась в том, что первые пионеры полетов недостаточно понимали основные принципы, которые заставляли работать крыло птицы. Начиная с 1880-х годов, были достигнуты технические и научные достижения, которые привели к появлению первых по-настоящему практичных планеров , таких как те, что были разработаны в Соединенных Штатах Джоном Джозефом Монтгомери . Отто Лилиенталь построил управляемые планеры в 1890-х годах, с помощью которых он мог парить по гребню . Его тщательно документированная работа повлияла на более поздних конструкторов, сделав Лилиенталя одним из самых влиятельных ранних пионеров авиации . Его самолет управлялся смещением веса и похож на современный дельтаплан.
Дельтапланеризм увидел дельтаплан с жестким гибким крылом в 1904 году, когда Ян Лавеццари поднялся в воздух на дельтаплане с двойным латинским парусом у пляжа Берк , Франция . В 1910 году в Бреслау треугольная рама управления с пилотом дельтаплана, подвешенным за треугольником в дельтаплане, была очевидна в деятельности клуба планеристов. [4] Дельтаплан-биплан был очень широко разрекламирован в общественных журналах с планами постройки; [5] такие дельтапланы-бипланы были построены и летали в нескольких странах с тех пор, как Октав Шанют и его хвостовые дельтапланы-бипланы были продемонстрированы. В апреле 1909 года статья Карла С. Бейтса с практическими рекомендациями оказалась основополагающей статьей о дельтапланеризме, которая, по-видимому, повлияла на строителей даже современников. Многие строители сделали свой первый дельтаплан , следуя плану в его статье. [6] В 1940 году Фольмер Йенсен с бипланом-дельтапланом VJ-11 обеспечил безопасное управление дельтапланом, запускаемым с помощью ног, по трем осям. [7]
23 ноября 1948 года Фрэнсис Рогалло и Гертруда Рогалло подали заявку на патент на воздушный змей [8] для полностью гибкого крыла с кайтом с одобренными требованиями к его жесткости и использованию для планирования; гибкое крыло или крыло Рогалло , которое в 1957 году американское космическое агентство НАСА начало испытывать в различных гибких и полужестких конфигурациях, чтобы использовать его в качестве системы восстановления для космических капсул Gemini . Различные форматы жесткости и простота конструкции крыла, а также легкость его изготовления, наряду с его способностью к медленному полету и его мягкими характеристиками посадки, не остались незамеченными энтузиастами дельтапланеризма. В 1960–1962 годах Барри Хилл Палмер адаптировал концепцию гибкого крыла для создания дельтапланов, запускаемых ногами, с четырьмя различными схемами управления. [9] В 1963 году Майк Бернс адаптировал гибкое крыло для создания буксируемого кайт-дельтаплана, который он назвал Skiplane. В 1963 году Джон У. Дикенсон адаптировал концепцию гибкого крыла с аэродинамическим профилем для создания еще одного воднолыжного кайт-планера; за это Международная авиационная федерация наградила Дикенсона Дипломом по дельтапланеризму (2006) за изобретение «современного» дельтаплана. [10] С тех пор крыло Рогалло стало наиболее используемым аэродинамическим профилем дельтапланов.
Парусная ткань для дельтаплана обычно изготавливается из тканого или ламинированного волокна, такого как дакрон или майлар соответственно.
Парусная ткань из плетеного полиэстера представляет собой очень плотное переплетение полиэфирных волокон малого диаметра, стабилизированное путем горячего прессования пропитки полиэфирной смолой. Пропитка смолой необходима для обеспечения устойчивости к деформации и растяжению. Эта устойчивость важна для поддержания аэродинамической формы паруса. Тканый полиэстер обеспечивает наилучшее сочетание легкого веса и прочности паруса с наилучшими общими качествами управляемости.
Ламинированные парусные материалы с использованием полиэфирной пленки достигают превосходных характеристик за счет использования менее эластичного материала, который лучше сохраняет форму паруса, но все еще относительно легкий по весу. Недостатки полиэфирных пленочных тканей в том, что сниженная эластичность под нагрузкой обычно приводит к более жесткому и менее отзывчивому управлению, а полиэфирные ламинированные ткани, как правило, не такие прочные или долговечные, как тканые ткани.
В большинстве дельтапланов пилот располагается в подвесной системе, подвешенной к планеру , и осуществляет управление, перемещая вес тела в противоположность неподвижной раме управления, также известной как треугольная рама управления или А-образная рама. Рама управления обычно состоит из 2 «нижних труб» и штанги управления/базовой штанги/базовой трубы. Любой конец штанги управления прикреплен к вертикальной трубе или более аэродинамической стойке («нижняя труба»), где оба выступают из базовой трубы и соединены с вершиной рамы управления/киля планера. Это создает форму треугольника или «А-образной рамы». Во многих из этих конфигураций дополнительные колеса или другое оборудование могут быть подвешены к нижней штанге или концам стержней.
Изображения, показывающие треугольную раму управления на дельтаплане Отто Лилиенталя 1892 года, показывают, что технология таких рам существовала с самого начала проектирования планеров, но он не упоминал ее в своих патентах. Рама управления для смещения веса тела также была показана в проектах Октава Шанюта . Она была основной частью ныне распространенной конструкции дельтапланов Джорджа А. Спратта с 1929 года. [11] Самая простая А-образная рама, которая является тросовой, была продемонстрирована на соревнованиях по дельтапланеризму в клубе планеристов Бреслау в дельтаплане с латовым крылом, запускаемым ногами, в 1908 году В. Саймоном; историк дельтапланеризма Стефан Нич также собрал примеры U-образной рамы управления, которая использовалась в первом десятилетии 1900-х годов; U является вариантом А-образной рамы.
Из-за плохих показателей безопасности ранних пионеров дельтапланеризма этот вид спорта традиционно считался небезопасным. Достижения в обучении пилотов и строительстве планеров привели к значительному улучшению показателей безопасности. Современные дельтапланы очень прочные, если они построены в соответствии с Ассоциацией производителей дельтапланов, BHPA , Deutscher Hängegleiterverband или другими сертифицированными стандартами с использованием современных материалов. Несмотря на небольшой вес, их можно легко повредить либо из-за неправильного использования, либо при длительной эксплуатации в небезопасных ветровых и погодных условиях. Все современные планеры имеют встроенные механизмы восстановления после пикирования, такие как стропы передней шкаторины в планерах с мачтой или «шпоры» в планерах без топлес.
Пилоты летают в подвесных системах, которые поддерживают их тела. Существует несколько различных типов подвесных систем. Подвесные подвесные системы надеваются как куртка, а ножная часть находится позади пилота во время запуска. Когда они находятся в воздухе, ноги заправлены в нижнюю часть подвесной системы. Они застегиваются в воздухе с помощью веревки и расстегиваются перед приземлением с помощью отдельной веревки. Подвесная система надевается через голову и лежит перед ногами во время запуска. После взлета ноги заправлены в нее, а спина остается открытой. Подвесная система на коленях также надевается через голову, но коленная часть оборачивается вокруг коленей перед запуском и просто автоматически подхватывает ногу пилота после запуска. Подвесная система на спине или супроне — это сидячая подвесная система. Плечевые ремни надеваются перед запуском, а после взлета пилот снова садится в кресло и летит в сидячем положении.
Пилоты несут парашют, заключенный в подвесную систему. В случае серьезных проблем парашют раскрывается вручную (либо вручную, либо с помощью баллистической помощи ) и спускает пилота и планер на землю. Пилоты также носят шлемы и обычно несут другие предметы безопасности, такие как ножи (для перерезания парашютной стропы после удара или перерезания строп и ремней подвесной системы в случае приземления на дерево или воду), легкие веревки (для спуска с деревьев для подъема инструментов или альпинистских веревок), радиостанции (для связи с другими пилотами или наземной службой) и средства оказания первой помощи.
Уровень аварийности при полетах на дельтаплане резко снизился благодаря обучению пилотов. Первые пилоты дельтапланов изучали свой вид спорта методом проб и ошибок, а планеры иногда собирались самостоятельно. Для современных пилотов были разработаны программы обучения с упором на полет в безопасных пределах, а также дисциплину прекращения полета при неблагоприятных погодных условиях, например: сильный ветер или риск засасывания облаков .
В Великобритании исследование 2011 года показало, что на 116 000 полетов приходится одна смерть, риск, сопоставимый с внезапной сердечной смертью от бега на марафон или игры в теннис. [12] По оценкам, уровень смертности во всем мире составляет одну смерть на 1000 действующих пилотов в год. [13] [14]
Большинство пилотов обучаются на признанных курсах, результатом которых становится выдача международно признанной карты информации о квалификации пилота, выдаваемой FAI .
Методы запуска включают запуск с холма/скалы/горы/песчаной дюны/любой возвышенной местности пешком, запуск буксиром с наземной буксировочной системы, буксировку по воздуху (за двигателем самолета), приводные ремни и буксировку на лодке. Современные лебедочные буксиры обычно используют гидравлические системы, предназначенные для регулирования натяжения троса, что снижает вероятность блокировки, поскольку сильные аэродинамические силы приведут к дополнительному разматыванию троса, а не к прямому натяжению троса. Успешно использовались и другие, более экзотические методы запуска, такие как сброс воздушного шара с очень большой высоты. Когда погодные условия не подходят для поддержания парящего полета, это приводит к полету сверху вниз и называется «бегом саней». В дополнение к типичным конфигурациям запуска, дельтаплан может быть сконструирован таким образом для альтернативных режимов запуска, отличных от запуска ногами; один из практических путей для этого — для людей, которые физически не могут запуститься ногами. [15]
В 1983 году Денис Каммингс вновь представил безопасную систему буксировки, которая была разработана для буксировки через центр масс и имела датчик, который отображал натяжение буксира, она также интегрировала «слабое звено», которое разрывалось при превышении безопасного натяжения буксира. После первоначальных испытаний в долине Хантер Денис Каммингс, пилот, Джон Кларк (Редтрак), водитель и Боб Сильвер, официальный представитель, начали соревнование по дельтапланеризму Flatlands в Парксе, Новый Южный Уэльс. Соревнование быстро разрослось, с 16 пилотов в первый год до проведения чемпионата мира со 160 пилотами, буксирующими с нескольких пшеничных загонов в западном Новом Южном Уэльсе. В 1986 году Денис и «Редтрак» взяли группу международных пилотов в Алис-Спрингс, чтобы воспользоваться мощными термическими потоками. С использованием новой системы было установлено много мировых рекордов. С ростом использования системы были включены другие методы запуска, статическая лебедка и буксировка за сверхлегким трехколесным самолетом или сверхлегким самолетом .
Планер в полете непрерывно снижается, поэтому для достижения длительного полета пилот должен искать воздушные потоки, поднимающиеся быстрее, чем скорость снижения планера. Выбор источников восходящих воздушных потоков — это навык, которым должен овладеть пилот, если он хочет достичь больших расстояний, известных как кросс-кантри (XC). Восходящие воздушные массы происходят из следующих источников: [16]
Термобелье
С каждым поколением материалов и с улучшениями в аэродинамике летные характеристики дельтапланов улучшались. Одним из показателей летных характеристик является коэффициент планирования . Например, коэффициент 12:1 означает, что в спокойном воздухе планер может пролететь вперед 12 метров, теряя при этом всего 1 метр высоты.
Некоторые показатели эффективности по состоянию на 2006 год:
Поскольку дельтапланы чаще всего используются для любительских полетов, особое внимание уделяется мягкому поведению, особенно при сваливании и естественной устойчивости по тангажу . Нагрузка на крыло должна быть очень низкой, чтобы пилот мог бежать достаточно быстро, чтобы превысить скорость сваливания . В отличие от традиционного самолета с удлиненным фюзеляжем и хвостовым оперением для поддержания устойчивости, дельтапланы полагаются на естественную устойчивость своих гибких крыльев, чтобы вернуться в равновесие по рысканию и тангажу. Устойчивость к крену обычно устанавливается близкой к нейтральной. В спокойном воздухе правильно спроектированное крыло будет поддерживать сбалансированный сбалансированный полет с небольшим вмешательством пилота. Пилот гибкого крыла подвешен под крылом с помощью ремня, прикрепленного к его подвеске. Пилот лежит ничком (иногда на спине ) внутри большой треугольной металлической рамы управления. Управляемый полет достигается за счет того, что пилот толкает и тянет эту раму управления, таким образом перемещая свой вес вперед или назад, а также вправо или влево в скоординированных маневрах.
Кроме того, тот факт, что крыло спроектировано так, чтобы изгибаться и сгибаться, обеспечивает благоприятную динамику, аналогичную пружинной подвеске. Это обеспечивает более мягкий полет, чем у дельтаплана с жестким крылом аналогичного размера.
Чтобы максимально улучшить понимание пилотом того, как летит дельтаплан, большинство пилотов носят с собой пилотажные приборы . Самыми простыми являются вариометр и высотомер, часто объединенные. Некоторые более продвинутые пилоты также носят с собой указатели скорости и радиостанции. Во время полетов на соревнованиях или по пересеченной местности пилоты часто также носят с собой карты и/или устройства GPS . У дельтапланов нет приборных панелей как таковых, поэтому все приборы крепятся к раме управления планера или иногда привязываются к предплечью пилота.
Пилоты планеров способны ощущать силы ускорения , когда они впервые попадают в термический поток, но испытывают трудности с измерением постоянного движения. Таким образом, трудно обнаружить разницу между постоянно поднимающимся и постоянно опускающимся воздухом. Вариометр — очень чувствительный индикатор вертикальной скорости. Вариометр показывает скорость набора высоты или снижения с помощью звуковых сигналов (бипов) и/или визуального дисплея. Эти устройства, как правило, электронные, различаются по сложности и часто включают в себя высотомер и указатель скорости полета. Более продвинутые устройства часто включают в себя барограф для записи данных полета и/или встроенный GPS. Основная цель вариометра — помочь пилоту найти и оставаться в «ядре» термического потока, чтобы максимизировать набор высоты, и наоборот, указывать, когда он или она находится в опускающемся воздухе и нуждается в восходящем воздухе. Вариометры иногда способны выполнять электронные вычисления для указания оптимальной скорости полета для данных условий. Теория Маккриди отвечает на вопрос о том, как быстро пилот должен крейсировать между термическими потоками, учитывая среднюю подъемную силу, которую пилот ожидает при следующем подъеме в термическом потоке, и величину подъемной силы или снижения, с которой он сталкивается в крейсерском режиме. [19] Некоторые электронные вариометры производят расчеты автоматически, учитывая такие факторы, как теоретические характеристики планера (качество планирования), высоту, вес крюка и направление ветра.
Пилоты иногда используют двухсторонние радиостанции в учебных целях, для связи с другими пилотами в воздухе и с наземным персоналом во время дальних перелетов.
Одним из типов используемых радиостанций являются портативные приемопередатчики PTT ( push-to-talk ) , работающие в диапазоне VHF FM. Обычно микрофон надевается на голову или встраивается в шлем, а переключатель PTT либо крепится снаружи шлема, либо пристегивается к пальцу. Эксплуатация радиостанции VHF-диапазона без соответствующей лицензии является незаконной в большинстве стран, в которых регулируются радиоволны (включая США, Канаду, Бразилию и т. д.), поэтому дополнительную информацию необходимо получить в национальной или местной ассоциации дельтапланеризма или в компетентном органе регулирования радиосвязи.
Поскольку самолеты работают в воздушном пространстве, занятом другими самолетами, пилоты дельтапланов также могут использовать соответствующий тип радио (т. е. бортовой приемопередатчик в диапазоне VHF Aero Mobile Service). Конечно, он может быть оснащен переключателем PTT на палец и динамиками внутри шлема. Использование бортовых приемопередатчиков регулируется правилами, специфичными для использования в воздухе, такими как ограничения по частотам, но имеет несколько преимуществ по сравнению с FM (т. е. частотно-модулированными) радиостанциями, используемыми в других службах. Во-первых, это большой диапазон, который он имеет (без ретрансляторов) из-за его амплитудной модуляции (т. е. AM). Во-вторых, это возможность связаться, информировать и получать информацию напрямую от других пилотов самолетов об их намерениях, тем самым улучшая предотвращение столкновений и повышая безопасность. В-третьих, это предоставление большей свободы в отношении дальних полетов в регулируемых воздушных пространствах, в которых бортовое радио обычно является юридическим требованием. В-четвертых, это универсальная аварийная частота, отслеживаемая всеми другими пользователями и спутниками и используемая в случае чрезвычайной ситуации или надвигающейся чрезвычайной ситуации.
GPS (глобальная система позиционирования) может использоваться для помощи в навигации. Для соревнований она используется для проверки того, что участник достиг требуемых контрольных точек.
Рекорды санкционированы FAI . Мировой рекорд по прямой дистанции принадлежит Дастину Б. Мартину, который преодолел расстояние в 764 км (475 миль) в 2012 году в городе Сапата, штат Техас . [20]
Джуди Леден (Великобритания) принадлежит рекорд высоты для дельтаплана, запущенного с помощью воздушного шара: 11 800 м (38 800 футов) в Вади-Рам, Иордания, 25 октября 1994 года. [21] Леден также принадлежит рекорд набора высоты: 3 970 м (13 025 футов), установленный в 1992 году. [22]
Рекорды высоты для дельтапланов, запускаемых с помощью воздушных шаров:
Соревнования начались с «полетов как можно дольше» и приземлений на месте. С ростом производительности полеты по пересеченной местности в значительной степени заменили их. Обычно необходимо пройти от двух до четырех точек маршрута с приземлением на цель. В конце 1990-х годов были введены маломощные GPS- устройства, которые полностью заменили фотографии цели. Каждые два года проводится чемпионат мира. Чемпионат мира по жесткому и женскому дельтаплану в 2006 году проводился Quest Air во Флориде. В Биг-Спринг , Техас, прошел чемпионат мира 2007 года. Дельтапланеризм также является одной из категорий соревнований на Всемирных воздушных играх, организованных Fédération Aéronautique Internationale (Всемирная федерация воздушного спорта - FAI), которая ведет хронологию чемпионатов мира FAI по дельтапланеризму. [28]
Другие формы соревнований включают соревнования по высшему пилотажу и соревнования по спидглайдингу, цель которых — спуститься с горы как можно быстрее, проходя через различные ворота способом, похожим на спуск с горы на лыжах.
Для соревновательных целей существует три класса дельтапланов: [29]
В дельтаплане существует четыре основных фигуры высшего пилотажа:
Парапланы и дельтапланы — это планирующие летательные аппараты, запускаемые с помощью ног, в которых пилот подвешен («висит») под подъемной поверхностью, но дельтапланы включают в себя жесткую алюминиевую раму, в то время как парапланы полностью гибкие и больше похожи на парашют. [31] Планеры и планеры изготавливаются из композитных материалов и могут иметь колеса, пропеллеры и двигатели. [32] [33]
