Kako hitri smo in kako izmerimo hitrost jadralnega padala?

Določitev natančnih letalnih lastnosti jadralnega padala je bilo od nekdaj zelo težavno. Nove merilne tehnike in merilni inštrumenti zdaj to omogočajo. Cross Countryev testni pilot Hugh Miller podaja rezultate, ki jih je pridobil v letu 2016 ob testiranju jadralnih padal različnih proizvajalcev.

Z razvojem Flymasterovega True Air Speed (TAS) inštrumenta so Cross Country testni piloti začeli meriti trim hitrost in maksimalno hitrost testiranih jadalnih padal. Nad rezultati so bili zelo presenečeni, saj so meritve pokazale, da letijo počasneje od pričakovanj večine pilotov in proizvajalcev.

Nekaj znanosti za začetek. Za pilote letal je pomembno, da poznajo hitrost leta glede na okoliški zrak. Ne glede na vpliv vetra, letala zaradi nižjega zračnega tlaka v višinah letijo hitreje kot na nižinah – zato komercialna letala letijo tako visoko. Njihovi inštrumenti temeljijo na Pitotovi cevi in merijo indicirano hitrost (IAS – Indicated air speed) IAS je pridobljena s pomočjo razlike statičnega in dinamičnega tlaka, ki vedno upošteva enako gostoto zraka in posledično podaja hitrost, ki je neodvisna od višine leta. Posledice zmrznjene Pitoeve cevi so lahko katastrofalne saj pilot izgubi informacijo o 'stall' hitrosti letala. Prav to, pa je tudi eden od morebitnih vzrokov za nesrečo letala Air France na relaciji RioParis v letu 2012.

Opis inštrumenta

V jadralnem padalstvu in zmajarstvu hitrosti smo se merjenje hitrosti za dolgo opirali na anemometre, ki delujejo na principu vetrnic, ter na GPS. Noben od navedenih pa ni popolnoma natančen. Jadralno padalo, ki leti 51 km/h tik nad morsko gladino, na višini 3000m leti 58km/h. V redkejšem zraku se leti hitreje, tega pa anemometri ne kompenzirajo.

GPS podatki zanemarjajo razlike v temperaturi, gostoti zraka in zračnem pritisku, hkrati pa na podatke močno vpliva hitrost vetra in smer vetra. GPS je odličen za določanje hitrosti glede na zemljo, pri merjenju hitrosti glede na okoliški zrak pa so neuporabni.

Ker so bile izmerjene hitrosti testiranih jadralnih padal presenetljivo nizke, so Flymaster TAS (True air speed – dejanska hitrost) poslali na univerzo v Oxfordu na test natančnosti, na primerjavo z njihovimi anemometri z ogrevano žico. Ti se uporabljajo že veliko let pri raziskavah dinamike tekočin. So ekstremno občutljivi in so skoraj univerzalni za podrobno preučevanje turbulentnih tokov. Na univerzi so s pomočjo zračnega tunela preverili natančnost inštrumenta in ugotovili, da so pridobljeni podatki celo nekoliko višji od dejanskih razmer.

Univerza je glede na teste v vetrnih tunelih pripravila rekalibracijsko formulo za računanje indicirane hitrosti, ki je primerljiva z GPS hitrostjo tik nad morsko gladino.

Da so se prepričali, da rezultatom, pridobljenih s pomočjo TAS inštrumenta, zares lahko zaupajo, so na obali kolesarili gor in dol opremljeni s TAS in tremi GPS inštrumenti. TAS in GPS hitrosti so se popolnoma ujemale.

Očitno je, da proizvajalci jadralnih padal hitrosti ne merijo na tak način. Nove modele primerjajo glede na stare in merijo samo razliko, oziroma 'delto', med trim hitrostjo in maksimalno hitrostjo. Za CCC klasifikacijo jadralnih padal podajajo razmerje med tekom pospeševalnika in pridobljeno hitrostjo (delta). Na primer, tek pospeševalnika jadralnega padala Boomerang 10 je 15 cm, pridobljena hitrost pa je 18 km/h.

Je sploh pomembno?

Je maksimalna hitrost sploh pomembna? Na tekmovanjih zagotovo. Nekateri testni piloti poročajo, da so najnovejša CCC jadralna padala sposobna leteti 67 km/h. Testni piloti Cross Countryja menijo, da je to zaenkrat še nedosegljiva indicirana hitrost. Testirali so Ozone R11, ki ga splošno ocenjujemo kot najhitrejše do sedaj proizvedeno serijsko padalo in izmerili maksimalno hitrost 65 km/h. Na testiranem padalu so uporabljali standardne nosilne trakove, brez dodatnega trimerja (CCC padala tovrstnih nosilnih trakov nimajo, saj so prepovedani).

Testni pilot in sokonstruktor GIN ovih padal Adrian, pravi da, kljub uporabi celotnega pospeševalnika na Boom 10, zelo malokrat doseže hitrosti 60 km/h ali več. Po drugi strani pa pravi, da leti tako hitro kot vsi ostali in se sprašuje, če je ta številka sploh pomembna.

Piloti so doumeli, da trimanje padala na večje hitrosti hkrati pomeni slabše ''pobiranje'' v stebrih in slabše izkoriščanje termičnih dviganj v letu naravnost. Na Superfinalu leta 2016, so bile dolžine vrvic testiranih padal vse v rangu nekaj milimetrov od referenčnih dolžin, ki jih podajajo proizvajalci.

Obravnavani primeri

Merjena je bila hitrost treh najzmogljivejših trolinijskih padal tistega časa: UPev Trango XC 3, Ozone va Mantra M6 in GINov GTO2. Najvišje izmerjene hitrosti vseh treh padal so bile nekje med 50 do 51 km/h. Vsa tri padala so bila obremenjena 3 kg pod največjo certificirano obremenitvijo. 777 King je bil nekoliko hitrejši. Tu govorimo o indiciranih hitrostih, ki so neodvisne od višine leta, oziroma gostote zraka. Če poskušamo to dopovedati pilotu END padala, ki pravi, da je zjutraj pri letenju v Alpah, na GPSu razbral hitrost 5556 km/h, bo nekoliko zmeden. Pri tem pa vsi pripovedujemo enako stvar.

Kako so testirali

Leteli so z obremenitvijo 3 kg pod najvišjo certificirano obremenitvijo jadralnega padala. Za letalni sedež so uporabljali Lightness 2 ali Impress 3. Leteli so v mirnem ozračju, s spreminjanjem smeri letenja v intervalih 20 sekund in hkrati analizirali podatke GPSa in TASa.

Nato so pospešili do maksimalne hitrosti (koleščka pospeševalnika se prekrivajo) in ko se je hitrost ustalila, so jo 15 sekund analizirali s pomočjo obeh inštrumentov. Da so bili rezultati zagotovo natančni so opazovali tudi razliko med trim hitrostjo in maksimalno hitrostjo po GPSju. Konsistentnost so zagotovili s trikratno ponovitvijo testa.

Preverili so tudi vpliv letalnega sedeža. Teste so ponovili še s tekmovalnim letalnim sedežem XRated 7 (ob enaki krilni obremenitvi). Testi so pokazali manjše spremembe pri maksimalno pospešenem letu v rangu 1 km/h.

Testirana padala:

• Nova Mentor 4 (ENB, 48 km/h)
• Swing Nexus (ENC, 5051 km/h)
• 777 King (EN D, 5253 km/h)
• Ozone Enzo 2 (CCC, 58 km/h)
• Ozone R11 (65 km/h, standardni nosilni trakovi)

Trim hitrosti so bile večinoma vse v okolici 3435 km/h, ne glede na klaso padala.

Vredno pa je omeniti tudi določanje smeri vetra s pomočjo GPSa. Večina letalnih inštrumentov, vključno z XCSoar in Oudie, podajajo podatek o smeri vetra in njegovi jakosti. Vsi tisti, ki to redno uporabljate, ste opazili, da podatek niha. Leteti je potrebno v natančnih krogih, da je inštrument sposoben podati približen rezultat. Sistem na podlagi Pitotove cevi, kot je naprimer FlyMaster TAS, je edini način za določanje natančnih informacij o vetru. Ta deluje na principu primerjave GPS hitrosti in hitrosti pridobljene s TAS.

Da še dodatno malo zakompliciramo, kratica TAS označuje 'True Air Speed' oziroma dejansko hitrost obtekajočega zraka. S stališča aerodinamike je to narobe, saj indicirana hitrost, ki nas zanima in jo TAS inštrument podaja in dejanska hitrost, nista eno in isto.

Kaj vse to pomeni?

Jadralni padalci smo očitno vedno mislili, da letimo hitreje kot letimo v resnici. Nekateri piloti trdijo, da je trim hitrost njihovega jadralnega padala 40 km/h. Po drugi strani pa proizvajalec zmajev Moyes pravi, da je trim hitrost njihovega tekmovalnega zmaja Litespeed RX med 35 in 37 km/h. Opazite razliko?

Piloti prezirajo idejo, da njihov 60 km/h padalo v resnici leti le 51 km/h in proizvajalci razumljivo nočejo objaviti potencialno nižjih številk. Nihče noče biti počasnejši od drugega pilota, oziroma drugega proizvajalca. Kljub temu so rezultati pokazali, da večina srednjih ENB padal doseže maksimalno 4445 km/h, padala visoke ENB klase in večina ENC med 46 in 48 km/h. Samo END in nekateri zelo hitri ENC presežejo mejo 50 km/h.

Seveda pa, ''visoke'' hitrosti v mirnem ozračju ne pomenijo nič, če ob tem občutimo nestabilnost, oziroma neuporabnost v realnih razmerah.

Za hitro letenje v turbulentnem termičnem ozračju, je stabilnost ob pospešenem letu veliko bolj pomembna kot končna hitrost.

Avtor: Hugh Miller

Vir: How fasti is it? How we test paraglider speeds, Cross Country 172; avgust 2016)

Prevedel in priredil: Primož Marinčič