Fallschirm
Die heutigen modernen Fallschirme werden in zwei Kategorien eingeteilt – aufsteigende und absteigende Schirme. Alle aufsteigenden Schirme beziehen sich auf Gleitschirme, die speziell dafür gebaut wurden, aufzusteigen und so lange wie möglich in der Luft zu bleiben. Andere Fallschirme, einschließlich der nicht-elliptischen Ram-Air-Fallschirme, werden von den Herstellern als Abstiegsfallschirme klassifiziert.
Einige moderne Fallschirme werden als halbstarre Flügel klassifiziert, die manövrierfähig sind und einen kontrollierten Abstieg machen können, um beim Aufprall auf den Boden zusammenzubrechen.
Rund
Runde Fallschirme sind reine Zuggeräte (d.h. im Gegensatz zu den Ram-Air-Typen bieten sie keinen Auftrieb) und werden für militärische Zwecke, Notfälle und Fracht (z.B. Luftabwürfe) verwendet. Die meisten haben eine große kuppelförmige Haube, die aus einer einzigen Lage dreieckiger Stoffbahnen besteht. Manche Fallschirmspringer nennen sie wegen der Ähnlichkeit mit den Meeresorganismen „Quallenfallschirme“. Die ersten runden Fallschirme waren einfache, flache Rundschirme. Diese frühen Fallschirme litten unter der Instabilität, die durch Schwingungen verursacht wurde. Ein Loch in der Spitze half, etwas Luft abzulassen und die Schwingungen zu verringern. Für viele militärische Anwendungen wurden konische, d. h. kegelförmige, oder parabolische Formen (eine flache kreisförmige Kappe mit einer verlängerten Schürze) verwendet, wie z. B. der T-10-Fallschirm der US-Armee mit statischer Leine. Ein runder Fallschirm ohne Löcher neigt eher zu Schwingungen und gilt nicht als steuerbar. Einige Fallschirme haben eine umgekehrte kuppelförmige Kappe. Diese werden wegen ihrer schnelleren Sinkgeschwindigkeit vor allem für den Abwurf nicht-menschlicher Nutzlasten verwendet.
Vorwärtsgeschwindigkeit (5-13 km/h) und Lenkbarkeit können durch Einschnitte in verschiedenen Abschnitten (Zwickel) auf der Rückseite oder durch das Schneiden von vier Linien auf der Rückseite erreicht werden, wodurch die Kappenform so verändert wird, dass Luft aus dem hinteren Teil der Kappe entweichen kann, was eine begrenzte Vorwärtsgeschwindigkeit ermöglicht. Andere Modifikationen, die manchmal verwendet werden, sind Einschnitte in verschiedenen Abschnitten (Zwickel), um einen Teil der Schürze nach außen zu wölben. Das Drehen wird durch das Formen der Kanten der Modifikationen erreicht, wodurch der Fallschirm auf einer Seite der Modifikation mehr Geschwindigkeit erhält als auf der anderen. Dies gibt den Springern die Möglichkeit, den Fallschirm zu steuern (wie z. B. die Fallschirme der MC-Serie der US-Armee), so dass sie Hindernissen ausweichen und sich in den Wind drehen können, um die horizontale Geschwindigkeit bei der Landung zu minimieren.
Kreuzform
Die einzigartigen Konstruktionsmerkmale kreuzförmiger Fallschirme verringern die Oszillation (das Hin- und Herschwingen des Benutzers) und heftige Drehungen während des Abstiegs. Diese Technologie wird von der US-Armee eingesetzt, wenn sie ihre älteren T-10-Fallschirme durch T-11-Fallschirme im Rahmen eines Programms namens Advanced Tactical Parachute System (ATPS) ersetzt. Die ATPS-Schirmkappe ist eine stark modifizierte Version einer kreuzförmigen Plattform und hat ein quadratisches Aussehen. Das ATPS-System wird die Sinkgeschwindigkeit um 30 Prozent von 6,4 m/s (21 Fuß pro Sekunde) auf 4,80 m/s (15,75 Fuß pro Sekunde) verringern. Die durchschnittliche Sinkgeschwindigkeit des T-11 ist um 14 % geringer als die des T-10D, was zu einer geringeren Verletzungsrate bei der Landung der Springer führt. Die geringere Sinkgeschwindigkeit reduziert die Aufprallenergie um fast 25 % und verringert so das Verletzungsrisiko.
Pull-Down Apex
Eine Variante des runden Fallschirms ist der Pull-Down-Apex-Fallschirm, der von einem Franzosen namens Pierre-Marcel Lemoigne erfunden wurde. Der erste weit verbreitete Fallschirm dieses Typs war der Para-Commander (hergestellt von der Pioneer Parachute Co.), obwohl es viele andere Fallschirme mit heruntergezogenem Scheitel gab, die in den folgenden Jahren hergestellt wurden – diese wiesen geringfügige Unterschiede auf, um eine höhere Leistung zu erzielen, wie z.B. unterschiedliche Belüftungskonfigurationen. Sie gelten alle als „runde“ Fallschirme, aber mit Aufhängungsleinen am Scheitelpunkt der Kappe, die die Last dorthin bringen und den Scheitelpunkt näher an die Last heranziehen, wodurch die runde Form von der Seite betrachtet zu einer etwas abgeflachten oder linsenförmigen Form verzerrt wird. Und obwohl sie rund genannt werden, haben sie im Allgemeinen eine elliptische Form, wenn man sie von oben oder unten betrachtet, wobei sich die Seiten mehr auswölben als die vordere und hintere Abmessung, die Sehne (siehe das untere Foto rechts und Sie können wahrscheinlich den Unterschied feststellen).
Durch ihre linsenförmige Form und die entsprechende Entlüftung haben sie eine wesentlich höhere Vorwärtsgeschwindigkeit als beispielsweise eine modifizierte Militärkappe. Und aufgrund der kontrollierbaren, nach hinten gerichteten Belüftungsöffnungen in den Seiten der Haube sind sie auch wesentlich wendiger, obwohl sie im Vergleich zu den heutigen Ram-Air-Geräten ausgesprochen leistungsschwach sind. Von etwa Mitte der 1960er bis Ende der 1970er Jahre war dies der beliebteste Fallschirmtyp für das Sportfallschirmspringen (vor dieser Zeit wurden in der Regel modifizierte militärische „Rundkappen“ verwendet, und danach wurden Ram-Air-„Quadrate“ üblich). Man beachte, dass die Verwendung des Wortes elliptisch für diese „runden“ Fallschirme etwas veraltet ist und zu leichter Verwirrung führen kann, da einige „Quadrate“ (d.h. Stauluft) heutzutage auch elliptisch sind.
Ringförmig
Bei einigen Konstruktionen mit heruntergezogenem Scheitel wird das Gewebe am Scheitel entfernt, um ein Loch zu öffnen, durch das die Luft austreten kann (die meisten, wenn nicht sogar alle, runden Fallschirme haben zumindest ein kleines Loch, um das Aufziehen beim Packen zu erleichtern – diese werden nicht als ringförmig betrachtet), wodurch die Kappe eine ringförmige Geometrie erhält. Dieses Loch kann bei einigen Konstruktionen sehr ausgeprägt sein und mehr „Platz“ einnehmen als der Fallschirm. Aufgrund ihrer flacheren Form haben sie auch einen geringeren horizontalen Widerstand und können in Kombination mit nach hinten gerichteten Lüftungsöffnungen eine beträchtliche Vorwärtsgeschwindigkeit erreichen. Wirklich ringförmige Konstruktionen – mit einem Loch, das groß genug ist, dass die Kappe als ringförmig eingestuft werden kann – sind selten.
Rogallo-Flügel
Der Sportfallschirmsport hat neben anderen Formen auch mit dem Rogallo-Flügel experimentiert. Diese waren in der Regel ein Versuch, die Vorwärtsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Landegeschwindigkeit zu verringern, die die anderen Möglichkeiten zu dieser Zeit boten. Mit der Entwicklung des Ram-Air-Fallschirms und der anschließenden Einführung des Segelsliders zur Verlangsamung der Entfaltung wurde die Experimentierfreudigkeit der Sportfallschirmsportler eingeschränkt. Die Fallschirme sind auch schwer zu bauen.
Band- und Ringfallschirme
Band- und Ringfallschirme haben Ähnlichkeiten mit ringförmigen Designs. Sie sind häufig so konstruiert, dass sie sich bei Überschallgeschwindigkeiten entfalten. Ein herkömmlicher Fallschirm würde beim Öffnen sofort platzen und bei solchen Geschwindigkeiten zerfetzt werden. Bänderfallschirme haben eine ringförmige Kappe, oft mit einem großen Loch in der Mitte, um den Druck abzulassen. Manchmal ist der Ring in Bänder unterteilt, die durch Seile verbunden sind, um noch mehr Luft entweichen zu lassen. Diese großen Lecks verringern die Belastung des Fallschirms, so dass er nicht platzt oder zerreißt, wenn er sich öffnet. Bänderfallschirme aus Kevlar werden bei Atombomben wie der B61 und der B83 verwendet.
Ram-Air
Das Prinzip des Ram-Air Multicell Airfoil wurde 1963 von der Kanadierin Domina „Dom“ C. Jalbert entwickelt, aber es mussten noch ernsthafte Probleme gelöst werden, bevor eine Ram-Air-Kappe für den Fallschirmsport auf den Markt gebracht werden konnte. Ram-Air-Fallschirme sind steuerbar (wie die meisten Fallschirme für den Fallschirmsport) und bestehen aus zwei Gewebelagen – oben und unten -, die durch tragförmige Geweberippen miteinander verbunden sind und „Zellen“ bilden. Die Zellen füllen sich mit Luft mit höherem Druck aus den Öffnungen, die sich an der Vorderkante des Profils befinden. Das Gewebe wird geformt und die Fallschirmleinen werden unter Belastung so getrimmt, dass sich das Ballongewebe in eine Tragflächenform aufbläst. Dieses Profil wird manchmal durch die Verwendung von Einwegventilen aus Stoff, so genannten Schleusen, aufrechterhalten. „Der erste Sprung mit diesem Schirm (einem Jalbert Parafoil) wurde von Paul „Pop“ Poppenhager, Mitglied der International Skydiving Hall of Fame, durchgeführt.“
Variationen
Personenfallschirme werden grob in zwei Varianten eingeteilt – rechteckig oder spitz zulaufend -, die gemeinhin „quadratisch“ bzw. „elliptisch“ genannt werden. Fallschirme mit mittlerer Leistung (Reserve-, BASE-, Kappenformations- und Präzisionsfallschirme) sind in der Regel rechteckig. Hochleistungsfallschirme für Stauluft haben in der Draufsicht eine leicht verjüngte Form an der Vorder- und/oder Hinterkante und werden als elliptisch bezeichnet. Manchmal befindet sich die gesamte Verjüngung an der Vorderkante (vorne), manchmal an der Hinterkante (hinten).
Elliptische Fallschirme werden normalerweise nur von Sportfallschirmspringern verwendet. Sie haben oft kleinere, zahlreichere Stoffzellen und sind flacher im Profil. Ihre Kappen können von leicht elliptisch bis stark elliptisch sein, was auf die Verjüngung der Kappe hinweist, die oft ein Indikator für die Reaktionsfähigkeit der Kappe auf Steuereingaben bei einer bestimmten Flächenbelastung ist, und für den Grad an Erfahrung, der erforderlich ist, um die Kappe sicher zu steuern.
Die rechteckigen Fallschirmkonstruktionen sehen in der Regel wie quadratische, aufblasbare Luftmatratzen mit offenen Vorderenden aus. Sie sind in der Regel sicherer zu bedienen, weil sie weniger dazu neigen, bei relativ geringen Steuereingaben schnell abzustürzen, sie werden in der Regel mit geringeren Flächenbelastungen pro Quadratfuß geflogen und sie gleiten langsamer. Sie haben in der Regel eine niedrigere Gleitzahl.
Die Flächenbelastung von Fallschirmen wird ähnlich wie bei Flugzeugen gemessen, indem das Austrittsgewicht mit der Fläche des Fallschirmstoffs verglichen wird. Die typische Flächenbelastung für Schüler, Präzisionswettkämpfer und BASE-Springer beträgt weniger als 5 kg pro Quadratmeter – oft sogar 0,3 kg pro Quadratmeter oder weniger. Die meisten Fallschirmsprungschüler fliegen mit einer Flächenbelastung von unter 5 kg pro Quadratmeter. Die meisten Sportspringer fliegen mit einer Flächenbelastung zwischen 5 und 7 kg pro Quadratmeter, aber viele, die an Leistungslandungen interessiert sind, überschreiten diese Flächenbelastung. Professionelle Canopy-Piloten treten mit einer Flächenbelastung von 10 bis über 15 Kilogramm pro Quadratmeter an. Zwar wurden auch schon Ram-Air-Fallschirme mit einer Flächenbelastung von mehr als 20 Kilogramm pro Quadratmeter gelandet, doch ist dies ausschließlich professionellen Testspringern vorbehalten.
Kleinere Fallschirme fliegen bei gleicher Belastung tendenziell schneller, und elliptische Fallschirme reagieren schneller auf Steuerbefehle. Daher werden kleine, elliptische Schirme oft von erfahrenen Piloten gewählt, weil sie ein aufregendes Flugerlebnis bieten. Das Fliegen eines schnellen elliptischen Schirms erfordert viel mehr Können und Erfahrung. Schnelle elliptische Schirme sind auch wesentlich gefährlicher zu landen. Bei elliptischen Hochleistungsschirmen können unangenehme Fehlfunktionen viel schwerwiegender sein als bei quadratischen Schirmen und sich schnell zu Notfällen auswachsen. Das Fliegen mit hochbelasteten, elliptischen Schirmen ist einer der Hauptgründe für viele Unfälle beim Fallschirmspringen, obwohl fortschrittliche Trainingsprogramme dazu beitragen, diese Gefahr zu verringern.
Hochgeschwindigkeits-Fallschirme mit Querverstrebungen, wie der Velocity, VX, XAOS und Sensei, haben einen neuen Zweig des Fallschirmsports hervorgebracht, der „Swooping“ genannt wird. Im Landebereich ist ein Parcours aufgebaut, auf dem erfahrene Piloten die Entfernung messen, die sie an dem 1,5 Meter hohen Eingangstor vorbeifliegen können. Die aktuellen Weltrekorde liegen bei über 180 Metern.
Die Streckung ist eine weitere Methode, um Staudruckfallschirme zu messen. Die Streckung von Fallschirmen wird auf die gleiche Weise wie bei Flugzeugflügeln gemessen, indem man die Spannweite mit der Sehne vergleicht. Fallschirme mit einem geringen Streckungsverhältnis, d. h. mit einer Spannweite von 1,8 mal der Sehne, werden heute nur noch bei Präzisionslandewettbewerben eingesetzt. Beliebte Präzisionslandefallschirme sind die Para-Foils von Jalbert (jetzt NAA) und die Challenger Classics von John Eiff. Fallschirme mit geringer Streckung sind zwar in der Regel extrem stabil und haben ein sanftes Strömungsabrissverhalten, leiden aber unter steilen Gleitzahlen und einer geringen Toleranz oder einem „Sweet Spot“ für das Timing des Landeanflugs.
Aufgrund ihrer vorhersehbaren Öffnungseigenschaften werden Fallschirme mit einer mittleren Streckung von etwa 2,1 häufig für Reserven, BASE und Kappenformationswettbewerbe verwendet. Die meisten Fallschirme mit mittlerer Streckung haben sieben Zellen.
Fallschirme mit hoher Streckung haben den flachsten Gleitflug und die größte Toleranz beim Timing des Landeanflugs, aber die am wenigsten vorhersehbaren Öffnungen. Eine Streckung von 2,7 ist ungefähr die Obergrenze für Fallschirme. Fallschirme mit hoher Streckung haben in der Regel neun oder mehr Zellen. Alle Reserve-Ram-Air-Fallschirme sind quadratisch, weil sie zuverlässiger und weniger anspruchsvoll in der Handhabung sind.
Gleitschirme
Paraglider – fast alle mit Stauluftkappen – sind den heutigen Sportfallschirmen ähnlicher als etwa den Fallschirmen von Mitte der 1970er Jahre und früher. Technisch gesehen handelt es sich um aufsteigende Fallschirme, auch wenn dieser Begriff in der Gleitschirmszene nicht verwendet wird, und sie haben das gleiche Grundprofil wie die heutigen „quadratischen“ oder „elliptischen“ Sportfallschirme, weisen aber im Allgemeinen mehr Zellen auf, haben eine höhere Streckung und ein niedrigeres Profil. Die Zellenzahl variiert stark, typischerweise von den hohen 20er bis zu den 70er Jahren, während die Streckung 8 oder mehr betragen kann, obwohl die Streckung (projiziert) für eine solche Kappe bei 6 oder so liegen könnte – beides unverschämt höher als bei einem repräsentativen Fallschirm. Die Spannweite ist in der Regel so groß, dass sie eher einem langgestreckten Rechteck oder einer Ellipse als einem Quadrat entspricht, und dieser Begriff wird von Gleitschirmpiloten nur selten verwendet. In ähnlicher Weise kann die Spannweite ~15 m betragen, mit einer (projizierten) Spannweite von 12 m. Fallschirme werden immer noch mit Aufhängeleinen und (vier oder sechs) Tragegurten am Gurtzeug befestigt, aber sie verwenden verschließbare Karabiner als letzte Verbindung zum Gurtzeug. Bei modernen Hochleistungsgleitschirmen befinden sich die Zellenöffnungen oft näher an der Unterseite der Eintrittskante, und die Endzellen scheinen geschlossen zu sein, beides aus aerodynamischen Gründen (diese scheinbar geschlossenen Endzellen werden von den angrenzenden Zellen aus entlüftet und aufgeblasen, die in den Zellenwänden Entlüftungsöffnungen haben).
Der Hauptunterschied liegt in der Nutzung des Gleitschirms, typischerweise längere Flüge, die den ganzen Tag und in manchen Fällen Hunderte von Kilometern dauern können. Auch das Gurtzeug unterscheidet sich stark von einem Fallschirmgurtzeug und kann sehr unterschiedlich sein, von einem Gurtzeug für Anfänger (das vielleicht nur eine Sitzbank aus Nylonmaterial und Gurtband ist, damit der Pilot in jeder Position sicher sitzt) bis hin zu einem Gurtzeug ohne Sitzbrett für Höhen- und Streckenflüge (dabei handelt es sich in der Regel um kokon- oder hängemattenähnliche Vorrichtungen für den ganzen Körper, die auch die ausgestreckten Beine einschließen – genannt Speedbags, Aerocones usw. – um aerodynamische Effizienz und Wärme zu gewährleisten). Viele Modelle bieten Schutz für den Rücken- und Schulterbereich sowie eine Halterung für eine Rettungsdecke, einen Wasserbehälter usw. Einige haben sogar ein Windschild.
Da Gleitschirme für den Fuß- oder Skistart konzipiert sind, eignen sie sich nicht für Endgeschwindigkeitsstarts, und natürlich gibt es keinen Schieber, um einen Start zu verlangsamen (Gleitschirmpiloten starten in der Regel mit einer offenen, aber nicht aufgeblasenen Kappe). Um einen Gleitschirm zu starten, spreizt man normalerweise die Kappe am Boden aus, um sich einer offenen Kappe anzunähern, wobei die Aufhängeleinen wenig Spiel haben und sich weniger verheddern – mehr dazu unter Gleitschirmfliegen. Abhängig vom Wind hat der Pilot drei grundsätzliche Möglichkeiten: 1) einen Vorwärtsstart (typischerweise bei Windstille oder leichtem Wind), 2) einen Standstart (bei idealem Wind) und 3) einen Rückwärtsstart (bei stärkerem Wind). Bei idealem Wind zieht der Pilot an den oberen Tragegurten, damit der Wind die Zellen aufbläst, und lässt die Bremsen einfach herunter, ähnlich wie die Klappen eines Flugzeugs, und hebt ab. Wenn kein Wind weht, läuft der Pilot oder fährt Ski, um den Schirm aufzublasen, normalerweise am Rande einer Klippe oder eines Hügels. Sobald sich die Kappe über dem Kopf befindet, zieht man bei idealem Wind beide Klappen sanft nach unten, schleppt den Schirm auf flachem Boden (z. B. hinter einem Fahrzeug), läuft weiter den Berg hinunter usw. Das Handling am Boden bei verschiedenen Winden ist wichtig, und es gibt sogar Schirme, die ausschließlich für diese Praxis hergestellt werden, um den Verschleiß teurerer Schirme zu vermeiden, die z.B. für XC, Wettkämpfe oder nur für das Freizeitfliegen entwickelt wurden.
Allgemeine Eigenschaften
Die meisten Fallschirme, die heute von Fallschirmspringern verwendet werden, sind so konstruiert, dass sie sich sanft öffnen. Eine zu schnelle Entfaltung war ein frühes Problem bei Ram-Air-Konstruktionen. Die wichtigste Neuerung, die die Entfaltung einer Stauluftkappe verlangsamt, ist der Schieber, ein kleines rechteckiges Stück Stoff mit einer Öse an jeder Ecke. Vier Leinenstränge führen durch die Ösen zu den Tragegurten (Tragegurte sind Gurtbandstreifen, die das Gurtzeug und die Aufziehleinen eines Fallschirms verbinden). Bei der Auslösung gleitet der Gleiter von der Kappe nach unten bis knapp über die Tragegurte. Der Gleiter wird beim Abstieg durch den Luftwiderstand gebremst und verringert die Geschwindigkeit, mit der sich die Leinen ausbreiten können. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit, mit der sich die Kappe öffnen und aufblasen kann.
Gleichzeitig hat die Gesamtkonstruktion eines Fallschirms immer noch einen erheblichen Einfluss auf die Öffnungsgeschwindigkeit. Die Öffnungsgeschwindigkeit moderner Sportfallschirme ist sehr unterschiedlich. Die meisten modernen Fallschirme öffnen sich bequem, aber einzelne Fallschirmspringer bevorzugen vielleicht eine härtere Öffnung.
Der Öffnungsprozess ist von Natur aus chaotisch. Selbst bei gutmütigen Schirmen kann es zu schnellen Entfaltungen kommen. In seltenen Fällen kann die Entfaltung sogar so schnell sein, dass der Springer Quetschungen, Verletzungen oder gar den Tod erleidet. Durch die Verringerung der Stoffmenge wird der Luftwiderstand verringert. Dies kann geschehen, indem man den Schieber verkleinert, ein Mesh-Paneel einfügt oder ein Loch in den Schieber schneidet.