marirea performantelor parapantelor.pdf

8/14/2019 Marirea performantelor parapantelor.pdf

1/18

Mrirea performanelor aerodinamice ale parapantelorAutor: Vida Gyrgy

Asupra unui aparat de zbor fr motor acioneaz trei fore importante: greutatea,portana i fora de rezisten.

La aceste aparate indicele de performan cel mai important este fineea. Fineea estedirect proporional cu raportul:

FORA DE PORTAN / FORA DE REZISTEN

Pe panta de coborre cu viteza constant fora de portan este n echilibru cu greutateaaparatului de zbor, deci proiectanii nu prea pot jongla cu mrimea acestei fore.O cale sigur de mrire a fineii este reducerea valorii forei de rezisten.n cazul parapantelor rezistena total este:

Rtot = Raripa+Rsuspante+Rseleta

Unde: - Raripa - rezistena aripii- Rsuspante - rezistena suspantelor i chingilor- Rseleta - rezistena ansamblului pilotselet

Constructorii de parapante i selete depun eforturi mari pentru a reduce la minim acestefore de rezisten. De multe ori soluiile adoptate nu sunt pe deplin confirmate, darvariantele relativ simple i eficiente se regsesc treptat la majoritatea echipamentelor dezbor.

Rezistena aripii

Rezistena aripii este compus din dou categorii de fore de rezisten: rezistena deprofil i rezistena indus.S recapitulm puin teoria profilelor aerodinamice. Micarea unui corp n aer genereazdou fore care acioneaz asupra corpului. O for se opune micrii i se numete forade rezisten, cealalt for este perpendicular pe direcia deplasrii, purtnd denumireade for de portan. n cazul profilelor aerodinamice fora de portan este mult mai maredect fora de rezisten. La o arip cu anvergura infinit rezistena aripii ar fi chiarrezistena profilului aerodinamic. Dar o arip niciodat nu are anvergura infinit i ncazul parapantei, fiind vorba de o arip flexibil gonflat, profilul aripii nu este identic cuprofilul teoretic, studiat n tunelul aerodinamic.

Pe o arip cu anvergura finit apare suplimentar o for de rezisten, denumit rezistenaindus a aripii. La capetele aripii, datorit diferenei de presiune dintre intrados iextrados, apare o circulaie a aerului, care genereaz un vrtej relativ mare, care mreterezistena aripii. Totodat nici fileurile de aer care prsesc bordul de fug nu suntparalele (tot datorit circulaiei aerului), deci i la bordul de fug apar turbionri, careintroduc rezistene suplimentare (figura 1).O cale eficient de reducere a forei de rezisten este mrirea alungirii aripii ialegerea formei optime (aproximativ eliptic).


2/18

Figura 1.


3/18

Alungirea nu se pote mri pn la infinit din considerente tehnice i de securitate.Productorul aripilor Wings of Change a construit aripa Deathblade cu alungirea de 13,01i anvergura de 18,13 m. Deathblade este o arip supl, foarte frumoas, dar nu tiu, ciam dori s zburm cu aceast parapant?!

Figura 2.

Productorul nu d prea multe detalii n legtur cu fineea aripii. n figura 3 apardouaripi, o arip pentru nceptori i aripa Deathblade.


4/18

Figura 3.

Proiectanii trebuie s ajung la un compromis: alungire ct mai mare fr a reduce preamult sigurana aripii n zbor.Cum am mai amintit rezistena indus a aripii se datoreaz faptului ca aripa are anvergurafinit. Turbionrile cele mai intense apar la capetele aripilor. Proiectanii studieazfenomenele care conduc la apariia turbionrilor i ncearc s adopte soluii constructivecare s reduc rezistena indus. La aripile rigide se reduce unghiul de inciden alcapetelor de arip, sau se folosesc profile cu portan mai mic. n cazul aripilor gonflate

aceste soluii nu se pot aplica deoarece pentru asigurarea formei aripii capetele au unghiulde incidena mai mare fa de partea central a aripii. Astfel creteportana capetelor icomponentele orizontale aleportanei asigur ntinderea prii centrale (figura 4.).

Figura 4.

La aripile ADVANCE spre capetele aripilor se utilizeaz cte o aripioar mic careseamn cu ampenajele verticale ale avioanelor clasice. Aceste aripioare reduc circulaia


5/18

aerului dinspre intrados spre extrados, reducnd astfel mrimea vrtejurilor la capetelearipii i la bordul de fug.

Figura 5.

Firma NIVIUK apeleaz la technologia RWT (Remex Wingtip Technology)

Figura 6.


6/18

La aripile (mai mult experimentale) BIONIC gsim o soluie foarte asmntoare.

Figura 7.Captul de arip prezint o curbur invers, spre exterior.Aceast soluie, pe lng faptul c mrete stabilitatea aripii, reduce mult turbionrileaprute.Unii proiectani se inspir din natur. Dac urmrim zborul psrilor de prad putemobserva manevrele fine executate cu penele de la capetele aripilor. Dup unele teorii, cuajutorul acestor pene vrtejul format la capetele aripilor se transform n turbionri maimici i se reduc pierderile aerodinamice (figura 8).

Figura 8.


7/18

Pe net am gsit un proiect de arip, fr alte detalii. Presupun, c prin crestarea captuluiaripii, proiectantul ncearc s imite penele psrilor.

Figura 9.

Pentru mrirea vitezei de zbor, prin apsarea speed-ului se reduce unghiul de inciden alaripii. La aripile uzuale reducerea incidenei capetelor este egal cu reducerea incideneiprii centrale. La unele aripi de competiie sau adoptat soluii prin care aceste unghiuride inciden se modific difereniat. La mrirea vitezei de zbor, prin reducerea maiaccentuat a unghiului de inciden la capetele aripilor, scade rezistena indus.

n continuare s vedem cum se poate reduce rezistena de profil. Caracteristicile unui

profil sunt determinate n tunelul aerodinamic. Profilul utilizat n primele teste esteconstruit dintr-un material rigid cu suprafaa prelucrat fin. Aripa de parapanta este oarip flexibil gonflat construit din materiale textile.Prin acionarea comenzilor bordul de fug se deformeaz, se schimb rezistena iportana profilului. Prin apsarea speed-ului,pe lng modificarea incidenei, se modifici profilul n zona bordului de atac. Pentru reducerea rezistenei de profil profilulaerodinamic al aripii trebuie s fie optim n toate situaiile de zbor: zbor normal, aripfrnat simetric i/sau asimetric, aripa accelerat.Ce probleme apar la o arip din materiale textile?O problem este asigurarea preciziei decuprii i asamblrii pieselor. Prin metodelemoderne de decupare (utilaje cu laser asistate de calculator) i prin controlul riguros la

asamblarea pieselor gradul de precizie a atins un nivel destul de ridicat.Fiind vorba de o structur gonflat celulele se deformeaz ( se ovalizeaz) datoritsuprapresiunii interioare (figura 10).


8/18

Figura 10.

Aripa va avea profilul perfect doar n dreptul nervurilor, n celelalte seciuni vom gsi unprofil deformat (figura 11). Prin aplicarea unor corecii la croiala panourilor inferioare isuperioare se urmrete reducerea la minim a ovalizrii.

Figura 11.


9/18

Materialele textile din care sunt construite aripile de parapant se deformeaz la solicitrimecanice. Gradul de deformare depinde de orientarea firelor fa de direcia solicitrilor.

Figura 12.

Productorii exigeni in cont de orientarea firelor pentru a minimaliza deformrileprofilului aripilor (figura 12.- soluia ADVANCE).Unii productori, pentru obinerea unui profil ct mai perfect, ntresc bordul de fug cumateriale semirigide sau chiar rigide, mrind astfel i sigurana aripii, deoarece orificiileprin care intr aerul nu se deformeaz i se nchid mult mai greu (figura 13) .Fileurile de aer prsesc aripa la nivelul bordului de fug. Am vzut n figura 1. c i naceast zon apar turbionri, deci precizia profilului n aceast zon este foarteimportant. La multe aripi gsim ntre nervurile de baz nite nervuri scurte, care asigurprecizia profilului aerodinamic n zona bordului de fug (figura 13 a). Prin rigidizareaaripilor prin soluiile prezentate se poate renuna la un rnd de suspante, dar despreavantajele astfel obinute vom discuta n capitolul urmtor.Figurile 13 i 13a nu sunt videoclipuri, ci au fost copiate de pe videoclipuri, butoanele depornire nu sunt active.


10/18


11/18

Figura 14.

Aripa de parapant preia greutatea pilotului prin intermediul suspantelor. Punctele delegtur cu aripa sunt la nivelul nervurilor. ntre dou puncte de legtur sunt i nervurilibere, care nu preiau direct sarcina. n dreptul acestor nervuri aripa se deformeaz. Prinintroducerea unor nervuri diagonale sarcina se repartizeaz mai uniform i aripa ipstreaz forma proiectat.

Rezistena suspantelor

Rezistena suspantelor are o pondere destul de mare din rezistena total a parapanatei.Lungimea total a suspantelor ajunge la aproximativ 400 450 m.

Rsuspante = x x CForma x ARIA FRONT. TOTALA x PATRATUL VITEZEI

unde este densitatea aerului.

CForma este un coeficient care depinde de forma corpului care se deplaseaz n aer.Suspantele au seciunea circular. Dac ar avea form aerodinamic, rezistena lor s -ardiminua cu 70 80 %. Apar dou probleme de rezolvat: producerea firelor profilate


12/18

aerodinamic i rezolvarea orientrii suspantelor pe direcia fileurilor de aer. La nivelulactual aceast soluie nu este realizabil.Deci, pentru reducerea rezistenei suspantelor proiectanii au o singur cale: micorareaariei frontale totale.O metod ar fi reducerea diametrului suspantelor.

Primele aripi de competiie au fost prevzute cu suspante subiri fr manta de protecie,soluie folosit i la aripile de competiie actuale. Dar prin renunarea la mantaua deprotecie s-a redus foarte mult durata de via a suspantelor (aprox. 2 ani).O alt soluie este reducerea lungimii totale a suspantelor. n capitolul anterior am vzut,c prin rigidizarea aripilor se poate renuna la un rnd de suspante fr compromitereastabilitii aripii n situaii extreme. Prin aceast metod scade rezistena cu aprox.25%.Fac aici o mic parantez. Productorii se laud, c prin utilizarea rigidizrilor la bordulde atac crete stabilitatea aripii. Prin reducerea numrului suspantelor ns stabilitateascade. n concluzie, se obine o arip cu performane aerodinamice mai ridicate, darstabilitatea crete foarte puin fa de aripile clasice.La aripile de competiie se utilizeaz frecvent soluia cu dou rnduri de suspante (ex.

aripa DUDEK CODEN figura 15, NIVIUK ICEPEAK 5 figura 16) , dar suntproductori care au aripi cu un singur rnd de suspante (SOL figura 17).

Figura 15.


13/18

Figura 16.


14/18

Figura 17.

Rezistena ansamblului pilot selet

Am ajuns la ultimul capitol, se pune problema prin ce metode reducem rezistenaansamblului pilot selet?S recapitulm formula rezistenei aerodinamice:

R = x x CForma x ARIA FRONT. TOTALA x PATRATUL VITEZEI

Deci, n cazul ansamblului pilot selet proiectanii au dou ci prin care pot micorarezistena aerodinamic: reducerea ariei frontale i reducerea coeficientului de form.Dac lum ca exemplu deltaplanele oldtimer ne dm seama c performaneleaerodinamice au crescut considerabil prin modificarea poziiei pilotului (figura 18).


15/18

Figura 18.

Prin modificarea poziiei pilotului n selet aria frontal se reduce cu 40 50%.

Prin studierea formei seletei i reducerea coeficientului de form se obin rezultatespectaculoase. n figura 19 vedem dou selete clasice. Numai prin nclinarea uoar apilotului i schimbarea formei protectorului (fotografia de jos) coeficientul de formscade cu 10 15%.


16/18

Figura 19.


17/18

Figura 20.

Seleta din figura 20, pe lng faptul c reduce aria frontal, prin partea posterioarprofilat asigur i un coeficient de form redus. Partea din spatele pilotului se gonfleazprin buzunarele laterale (NIVIUK DRIFTER).

Figura 21.

Seleta din figura 21 este prevzut cu un con aerodinamic detaabil (SOLPARAGLIDERS).n continuare v prezint o propunere de cabin pentru parapante (figura 22)publicatde Peter Bruggmuller n revista Gleitschirm 1997/3 (!!!) Autorul demonstreaz princalcule, c dei crete aria frontal, prin reducerea coeficientului de form se reduce


18/18

rezistena pilotului cu 55 %. Partea din spatele pilotului este de fapt un sac care segonfleaz n timpul zborului.

Figura 22.

Sper c n acest articol am reuit s prezint efortul depus de proiectanii i contructorii deparapante pentru obinerea unor performane maxime. Timpul va decide care suntsoluiile tehnice viabile care se vor regsi la echipamentele de zbor din viitorul apropiat.

marirea performantelor parapantelor.pdf

Documents