В середине сентября наш патент N ° 2972422 был зарегистрирован 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 компромиссы, 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.

Параплан представляет собой мягкое, наполненное воздухом крыло, под которым подвешен пилот. Для того, чтобы позволить нам летать, крыло имеет аэродинамически правильный профиль, который создает подъемную силу. Подъемная сила, в том числе, оказывает "растягивающее" действие на купол 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 полета.

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 полета, 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, измеренное 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.

- 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, все 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 полете на акселераторе (что станет причиной серьезной потери качества), и после определенного угла атаки воздухозаборник окажется за пределами диапазона, что неизбежно приведет к фронтальному коллапсу.

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 воздухозаборник 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 большим воздухозаборником имел бы в итоге меньшее внутреннее давление, чем с классическим, 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 складывания.

Другим решением является использование клапанов. Например, делаем два воздухозаборника с клапанами, который закрывает его, когда внутреннее давление превосходит давление в передней части воздухозаборника. 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 сколько-нибудь 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 улучшения компромисса состоит в перемещении нижнего края воздухозаборника ближе к нижней поверхности , как показано ниже:

Эта форма профиля позволяет сдвинуть назад воздухозаборник, сохраняя внутреннее давление на приемлемом уровне при малых углах атаки. Недостатком этого профиля, который создает ступеньку для воздушного потока, является дополнительное сопротивление при малых углах атаки, а в случае срыва эта ступенька будет создавать турбулентность на входе, что препятствует восстановлению.

Идея, лежащая в основе этой концепции, является добавлением 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 Рис. 6, но с «акульим» профилем

Симметричная форма, добавленная к скругленному 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 воздухозаборника 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 немного абстрактных (Рис. 10), но всеобъемлющих графика, показывающих внутреннее давление в соответствии с 3-мя различными углами атаки для нормального и затем для «Акульего» профиля.

Чем меньше размер диапазона V, тем легче определить правльное 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.

- Параплан с большой устойчивостью к срывам, 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 на старт в жестких условиях, когда требуется точное пилотирование.

- Увеличение жесткости 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 полезным диапазоном рабочих скоростей.

- Снизить сопротивление воздухозаборников, следовательно, получить лучший глайд и, хотя это труднее описать в теории, лучшую скороподъемность в потоках.

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 ребер жесткости, 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 в этом году, "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 теории патент предоставляет держателю (при условии, что технология опубликована) юридическое преимущество использования ее перед конкурентами, или создания системы лицензирования. Стоит отметить, что в патенте все объясняется очень подробно, как в инструкции.

Поскольку нашей целью является просто развитие наилучших конструкций парапланов, Ozone не собирается требовать отчисления 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 горды 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.