همگرایی (Convergence)
می 22, 2020
گراند هندلینگ
ژوئن 9, 2020
نمایش همه

پرواز با سرعت مناسب

پرواز با سرعت مناسب

خلبان گلایدر و مهندس هوانوردی ، پائول مک کریدی بیشتر با توسعه اصول ریاضی بهینه سازی سرعت پرواز در هنگام پرواز فرا منطقه ای(Cross Country) شناخته میشود. این تئوری "سرعت بهینه پرواز (Speed-to-fly) نامیده می شود. با استفاده از این تئوری میتوان بر اساس قدرت ترمال، عملکرد گلایدر و سایر متغیرها، سرعت پرواز بهینه بین ترمال ها را محاسبه کرد. این یک واقعیت بدیهی است که اگر یک خلبان بین ترمال ها سریعتر پرواز کند، زودتر به ترمال بعدی می رسد. با این حال در سرعت های بالاتر ، گلایدر سینک بیشتری نیز خواهدداشت. سرعت MacCready نشان دهنده انتخاب بهینه بین گلاید و گردش ( ترمال گیری) است.

بسیاری از خلبانان گلایدر هنوز از MacCready Ring که یک حلقه قابل چرخش بر روی وریومتر گلایدرها جهت مشخص کردن بهترین سرعت پرواز می باشد، استفاده می کنند. برخی دیگر از کامپیوتر پرواز استفاده می کنند.

این مقاله بر پایه تئوری کلاسیک سرعت بهینه پرواز ( classical speed-to-fly) هلموت ریچمان )خلبان آلمانی هواپیمای بدون موتور که با همکاری هارمون هیلتون، هتلدار میلیونر، جام بارون هیلتون را بنیانگذاری کرد( و کارهای انجام داده او در زمینه پاراگلایدرها و هنگ گلایدرها است.

پازل

به نظر می رسد تئوری سرعت بهینه پرواز حتی خلبانان حرفه ای را هم گیج می کند. دلیل این امر این است که تئوری کلاسیک سرعت بهینه پرواز، بر اساس فرضیات غیرممکن بسیاری بنا شده است. اولا ، فرض می کند که یک خلبان دانش کاملی دارد - حتی به او الهام میشود. فرض می کند که خلبان نه تنها می داند که ترمال بعدی کجاست، بلکه می داند چقدر قوی است. ثانیاً، تئوری استاندارد سرعت بهینه پرواز قدرت ترمال ها را از زمین تا بالاترین نقطه ثابت در نظر میگیرد. ثالثا، پرواز را در فضای آزاد فرض می کند و از عوارضی مانند باد یا زمین غافل می شود.

این فرضیات واقعاً مطابق آنچه که در پروازهای XC تجربه می کنیم نیست. ترمال ها قدرتهای متفاوتی دارند و در هنگام بالا رفتن در آنها قدرت تغییر می کند. شما همیشه مطمئن نیستید که به صعود بعدی خواهید رسید؛ عوارض ممکن است در این راه قرار بگیرد ، یا به این دلیل که با سرعت توصیه شده به ابر بعدی نمی رسید، یا به دلیل اینکه یک خط الراس ( ridge ) در راه است. پرواز xc واقعی به ندرت در شرایط بدون باد اتفاق می افتد، و هر پرواز تعریف شده نیز از مناطقی عبور می کند که شرایط بطور اساسی تغییر می کند، بعضی اوقات به طور ناگهانی، بعضی اوقات به آرامی. خوشبختانه، نظریه پردازان هواپیمای بدون موتور( Sailplane ) سالها پیش این اشکالات را شناسایی کردند و حتی برخی موفق شدند ارگانهای اعطای جوایز را متقاعد کنند که اشکالات تئوری سرعت بهینه پرواز به اندازه کافی مهم هستند که ارزش سه سال بودجه دکترا را داشته باشند. یکی از این ها هلموت رایشمن بود که سه بار قهرمان هواپیمای بدون موتور شد. او کتاب خارق العاده Cross Country Soaring را نوشت و به همراه رنه کنته و آنتونی ادواردز به یک تئوری کلی جامع واحد در مورد سرعت بهینه پرواز پرداختند، که می توان آن را در یک پاراگراف ساده بیان کرد )گرچه او آن را از نظر ریاضی ثابت کرد و شما مجبور هستیدکارهایی را براساس یک مدرک دکترا انجام دهید(. آنها نتیجه گرفتند :

"تا زمانی که نرخ صعود (climb rate) نهایی شما برابر با نرخ صعود اولیه باشد، گردش را ادامه دهید. سپس بر اساس سرعت بهینه متناسب با نرخ صعود، گلاید نمایید."

در عمل این بدان معناست که در هر ترمالی به میزان صعود خود در اولین 360 ی که در مرکز ترمال قرار میگیرید، توجه نمایید)یک خلبان خوب حداکثر در چهارمین گردش 360 در مرکزقرار میگیرد( .صعود خود را تا بالای ترمال تا زمانی ادامه دهید که نرخ صعود شما به نرخ صعود اولیه برسد. سپس بر اساس نرخ صعود نهایی، با سرعت بهینه پرواز گلاید نمایید تا زمانی که یک ترمال با حداقل آن نرخ صعود پیدا کنید. در هر زمان اگر می توانید که به goal برسید، یا هدف دیگری دارید) مانند عبور از یک خط الراس (یا ترمال قوی تری در حین گلاید و سرعت بهینه پرواز برای نرخ صعود فعلی خود، پس انجامش بدید. این پاراگراف بسیاری از محاسبات جبری نسبتاً انتزاعی را خلاصه می کند، اما یک قانون سرعت بهینه پرواز را فراهم می کند که می تواند در انواع شرایط کاربرد داشته باشد.

وقتی شرایط ایده آل باشد

اگر مانند بعضی اوقات نادر، شرایط به حدی خوب باشد که ترمالها از استحکام و سرعت ثابت برخوردار باشند یک خلبان با استفاده از تئوری عمومی که نظریه کلاسیک سرعت بهینه پرواز است و در بالا توضیح داده شد میتواند سرعت بهینه پرواز را برای آن قدرت تنظیم نماید.

 
 

نظریه عمومی می گوید که با سماجت } کاویدن، کنکاش، پیمایش، لیسیدن کلیه لیفتهای ضعیف Scratching: } خود را بالا بکشید

جالبتر این است که در شرایط پیچیده تر و واقع بینانه تر چه می شود. به طور معمول ، ترمال ها در پایه های خود متلاشی می شوند، در مقطع میانی قوی تر و وقتی که به بالای ترمال ها نزدیک می شوید یا هنگام خروج از اینورژن یا نزدیک شدن به بیس ابر، ضعیف تر می شوند. با استفاده از تئوری عمومی و رسیدن به ابتدای ترمال، احتمالاً شما با بی نظمی مواجه خواهید شد، ترمال چند هسته ای و موارد دیگر، بنابراین احتمالاً نرخ صعود شما در گردش 360 اول احتمالاً نسبتاً کند است.

اما این قانون نیاز دارد که شما به بالای ترمال صعود کنید، سماجت در استفاده از کلیه لیفتها در ابتدای ترمال به همان اندازه سخت و مهم است که در بالای آن )مگر اینکه مطمئن باشید که به صعود قویتری خواهید رسید(. این بدان معنی است که احتمالا به سختی اوج می گیرید، و نسبت به صعود بعدی آرامتر گلاید خواهید کرد. برتری محسوس این است که: در حالی که جریمه سماجت زیاد، از دست دادن وقت می باشد، نادیده گرفتن لیفتهای کوچک هم ریسک لند زود هنگام را به همراه خواهد داشت. به طور معمول ، اگر شرایط معقول باشد، با سماجت بیشتر، به صعود بعدی که در آن ترمالها ساختار منسجم تری خواهند داشت خواهید رسید، بنابراین اولین گردش 360 درجه در مرکزترمال بعدی بهتر خواهد بود. با استفاده از این قانون ، در ابتدای ترمال دوم پیمایش کمتری خواهید داشت، و نسبت به ترمالهایی که با نرخ صعود کمتری به آن وارد شده اید، کمی زودتر ترمال را ترک می کنید و کمی سریعتر به سمت ترمال بعدی پرواز می کنید. خیلی سریع، با استفاده از تئوری عمومی سرعت بهینه پرواز، شما در سطحی که ترمالها قوی کار می کنند قرار می گیرید و تا زمانی که در این سطح بمانید در بین ترمالها با سرعتی که بالاترین حد ممکن است گلاید خواهید کرد. اینجاست که قانون واقعاً پیروز می شود.

سرعتهای گلاید بهینه کندتر

تئوری عمومی می گوید شما باید بر اساس نرخ صعود نهایی هر ترمال در سرعت بهینه پرواز گلاید نمایید، در حالی که نظریه کلاسیک سرعت بهینه پرواز به شما توصیه می کند که باید سرعت گلاید خود را بر اساس میانگین نرخ صعود ترمال قرار دهید.

در واقعیت و در عمل، بسیاری از خلبانان سرعت بهینه پرواز را بر اساس نرخ صعودی که پس از یافتن هسته ترمال و طی کردن نیمی از آن بر روی دستگاه وریو خود می بینند، انتخاب می کنند. اکثر وریوها یا نرخ صعود لحظه ای، یا نرخ صعود به طور متوسط بین 20 تا 30 ثانیه )حدود زمان یک گردش 360 درجه( را گزارش می دهند. بنابراین گزارش وریو نرخ صعود را معمولاً بسیار بیشتر از میزان نرخ متوسط صعود برای آن ترمال نشان میدهد زیرا میانگین نرخ صعود باید از زمان لحظه توقف گلاید و ورود به ترمال، تا لحظه ترک ترمال و آغاز مجدد گلاید در نظر گرفته شود.

اگر طبق نظریه کلاسیک پرواز کنید، در ترمالهای کاملاً ضعیف از شما می خواهد که با سرعت کامل) full speed ( گلاید نمایید زیرا سرعت پاراگلایدرها حداکثر به 65 کیلومتر در ساعت یا کمی بیشتر میرسد و پاراگلایدرها نمی توانند شیرجه کنند. با استفاده از منحنی های پلار پاراگلایدرهای فعلی، بر اساس تئوری کلاسیک سرعت بهینه پرواز ، همه ما باید در ترمالهای 3 متر بر ثانیه و بیشتر با full speed گلاید کنیم ، که این شرایط خوب در XC کم پیش نمی آید.

طبق تئوری عمومی، پس از آنکه نرخ صعود اولیه و نهایی در ترمال ها برابر با 3 متر بر ثانیه است، full speed به سرعت بهینه تبدیل می شود که موارد بسیار کمتری را شامل میشود.

با ترمال های ضعیف وقت خود را تلف نکنید

مدت زمانی که با پرواز کمی سریعتر می توان صرفه جویی کرد، اندک است. متوسط واقعی سرعت با به حداقل رساندن زمان صرف شده در کسب ارتفاع و به ویژه با جلوگیری از هدر رفتن زمان در ترمالهای ضعیف حاصل می شود. تئوری عمومی پیشنهاد می کند فقط باید در ترمال هایی گردش نمود که حداقل قدرت آن به اندازه نرخ صعود اولیه و نهایی آخرین ترمالی که تجربه کرده اید، باشد. مزیت واقعی استفاده از این اصل این است که با شروع به بالا رفتن از اولین ترمال خود، می دانید که به همان اندازه در ترمال پیمایش می کنید که در پایین آن زمان صرف کرده اید. با استفاده از اصل "نرخ صعود اولیه= نرخ صعود نهایی و گلاید با سرعت بهینه پرواز برای آن نرخ صعود " ، شما استفاده از ترمالها را، با شروع در ارتفاعی بالاتر بهینه میسازید )که خطر کاهش ارتفاع بعد از گلاید بعدی را به حداقل می رساند(، و سپس به تدریج می توانید سریعتر و عمیق تر حرکت کنید، با حداکثر سرعت و مدت ممکن گلاید نمایید و در قویترین قسمت ترمال اوج بگیرید. بدیهی است ، شما نباید از ترمال هایی که ضعیف تر از حد انتظار هستند استفاده کنید. نادیده گرفتن ترمال های ضعیف همان چیزی است که بیشترین زمان را برای شما ذخیره می کند.

انتظار استثنائات

تئوری عمومی شامل قانونی است که باید در شرایط خاص به کار رود. اگر شما هدفی در پیش رو دارید باید به صعود خود در ترمال فعلی ادامه دهید تا زمانی که بدانید با سرعت بهینه پرواز برای نرخ صعود جدید به هدف می رسید. دلیل این امر این است که اگر زودتر بروید و به best glide ratio نزدیک شوید، اگر یک خلبان که به گردش خود ادامه داده و در شیب مطلوب گلاید نماید، می تواند با سرعت مطلوب در بالای شمایی که با سرعت بهینه پرواز حرکت می کنید گلاید نماید، و البته بیشتر ارتفاع گرفتن از شیب گلاید بهینه بدیهی است که اتلاف وقت است. این قانون برای گلاید نهایی یا هرگونه گلاید در یک موقعیت ثابت )مانند گلاید بر روی یال یک الراس( کار می کند. همچنین هنگامی که می دانید صعود قوی تری در کجا وجود دارد - فقط باید به اندازه کافی صعود کنید تا بتوانید با پرواز با سرعت مطلوب برای نرخ صعود فعلی خود به آن صعود برسید ، هرچند که صعود بعدی قوی تر است. البته اگر در حال حاضر بالاتر هستید، باید فوراً صعود را رها کنید زیرا در حال حاضر در شیب گلاید هستید و در صعود فعلی خود زمان زیادی را هدر داده اید.

تئوری در عمل

نکته اصلی که باید بدانید این است که چگونه نرخ صعود، بالا رفتن شما در ترمال را تغییر میدهد. شما باید توجه داشته باشید که نرخ صعود را به محض قرارگیری در هسته ترمال به دست آورید، زیرا این تعیین می کند که چه مدت در بالای ترمال خواهید بود. در طول ترمال باید تصمیم بگیرید که آیا ترمال دیگری خارج از آنجا وجود دارد یا خیر، اگر هست، کجاست. اگر ترمال بعدی وجود نداشته باشد، ممکن است لازم باشد تا آنجا که ترمال شما را بالا می برد، صعود کنید. در شرایط XC که کم هم پیش نمی آید به خصوص در اوایل یا اواخر روز. در مسابقه بسیار کمتر، اما اتفاق می افتد.

با فرض اینکه یک ترمال مشخص برای رفتن وجود دارد، و دانستن نرخ صعود اولیه خود، اکنون شما میدانید چه موقع آن را باید ترک کنید – شما تا زمانی صعود میکنید که میزان صعود فعلی شما به میزان صعود اولیه در ترمال کاهش یابد. سپس با سرعتی مناسب برای آن نرخ صعود گلاید می کنید تا زمانی که به یک ترمال با همان نرخ صعود یا نرخ بهتر برخورد کنید. بدیهی است که در صورتی که ترمال مورد انتظار شما نتواند تحقق یابد، همیشه ارتفاع را برای ماندن در آسمان و فرود اضطراری در نظر بگیرید. همه اینها فرض بر این است که شما از قبل منحنی پلار و سرعت مطلوب گلاید وسیله خود را می شناسید. با این حال، تأثیر خطاها در تئوری سرعت بهینه پرواز بسیار جالب است. پرواز خیلی سریع نشان میدهد که تأثیر بسیار کمی در سرعت متوسط در طول دوره (پرواز) داشته باشد - تا زمانی که نمی خواهید لند کنید (خطر از دست دادن ارتفاع) فقط با پرواز خیلی سریع زمان نسبتاً کمی را از دست می دهید. از طرف دیگر ، پرواز بیش از حد آهسته ایده خوبی نیست. به طور خاص ، اگر در موقعی که باید از حداکثر سرعت گلاید استفاده کنید، آهسته پرواز کنید، ضرر شما بیشتر میشود.

ترجمه: علیرضا جعفری

استاد راهنما: استاد وحید نظری نسب

Hourmaz
Hourmaz

آکادمی پاراگلایدر هورمز

3 ديدگاه

  1. محمد تاج گفت:

    👌👌👌

  2. نوید گفت:

    ممنون

  3. ایمان گفت:

    این مقاله مناسب خلبانان دوره پیشرفته است ولی با این حال میتواند اطلاعات تئوری همگی خلبانان را بالا ببرد.
    با تشکر از نویسنده محترم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *