Fallskärm
Dagens moderna fallskärmar delas in i två kategorier – stigande och fallande fallskärmar. Alla uppstigningsfallskärmar hänvisar till paragliders, byggda specifikt för att stiga upp och hålla sig i luften så länge som möjligt. Andra fallskärmar, inklusive ramluftsfallskärmar som inte är elliptiska, klassificeras av tillverkarna som fallande fallskärmar.
En del moderna fallskärmar klassificeras som halvstyva vingar, som är manövrerbara och kan göra en kontrollerad nedstigning för att kollapsa vid nedslaget på marken.
Rund
Runda fallskärmar är en ren dragkraftsanordning (det vill säga, till skillnad från ramluftstyperna, ger de ingen lyftkraft) och används i militära tillämpningar, nödsituationer och frakttillämpningar (t.ex. luftlandsättning). De flesta har en stor kupolformad skärm som är tillverkad av ett enda lager triangulära tygsprickor. Vissa fallskärmshoppare kallar dem för ”maneter” på grund av deras likhet med havsorganismer. Moderna sportfallskärmshoppare använder sällan denna typ.De första runda fallskärmarna var enkla, platta runda fallskärmar. Dessa tidiga fallskärmar led av instabilitet som orsakades av svängningar. Ett hål i spetsen hjälpte till att ventilera lite luft och minska svängningarna. Många militära tillämpningar antog koniska, dvs. koniska, eller paraboliska (en platt cirkulär skärm med en förlängd kjol) former, t.ex. den amerikanska arméns T-10 statiska linjeskärm. En rund fallskärm utan hål är mer benägen att svänga och anses inte vara styrbar. Vissa fallskärmar har inverterade kupolformade kupoler. Dessa används främst för att släppa icke-mänskliga nyttolaster på grund av deras snabbare nedstigningshastighet.
Framåtriktad hastighet (5-13 km/tim) och styrning kan uppnås genom skärningar i olika sektioner (gores) över ryggen, eller genom att fyra linjer skärs av i ryggen, vilket ändrar huvens form så att luft kan flyga ut från huvens baksida, vilket ger en begränsad framåtriktad hastighet. Andra ändringar som ibland används är snitt i olika sektioner (gores) för att få en del av kjolen att böjas ut. Vändning åstadkoms genom att modifieringarnas kanter formas, vilket ger fallskärmen större hastighet från den ena sidan av modifieringen än från den andra. Detta ger hopparna möjlighet att styra fallskärmen (t.ex. fallskärmar i MC-serien från Förenta staternas armé), vilket gör det möjligt för dem att undvika hinder och vända mot vinden för att minimera den horisontella hastigheten vid landningen.
Cruciform
Den unika konstruktionsegenskapen hos korsformiga fallskärmar minskar oscillation (att användaren svänger fram och tillbaka) och våldsamma vändningar under nedstigningen. Denna teknik kommer att användas av Förenta staternas armé när den ersätter sina äldre T-10-fallskärmar med T-11-fallskärmar inom ramen för ett program som kallas Advanced Tactical Parachute System (ATPS). ATPS-skärm är en starkt modifierad version av en korsformad plattform och är fyrkantig till utseendet. ATPS-systemet kommer att minska nedstigningshastigheten med 30 procent från 6,4 m/s (21 fot per sekund) till 4,80 m/s (15,75 fot per sekund). T-11 är konstruerad för att ha en genomsnittlig nedstigningshastighet som är 14 procent långsammare än T-10D, vilket leder till lägre landningsskador för hoppare. Den minskade nedstigningshastigheten minskar nedslagsenergin med nästan 25 % för att minska risken för skador.
Pull-down apex
En variant av den runda fallskärmen är den neddragbara spetsfallskärmen, som uppfanns av en fransman vid namn Pierre-Marcel Lemoigne. Den första allmänt använda skärmaskinen av denna typ kallades Para-Commander (tillverkad av Pioneer Parachute Co.), även om det finns många andra skärmaskiner med neddragbar spets som tillverkades under åren därefter – dessa hade mindre skillnader i försöken att göra en rigg med högre prestanda, t.ex. olika ventileringskonfigurationer. De anses alla vara ”runda” fallskärmar, men de har upphängningslinor till topparna som belastar dem och drar topparna närmare lasten, vilket gör att den runda formen förvrängs till en något tillplattad eller linsformig form när man ser den från sidan. Även om de kallas runda har de i allmänhet en elliptisk form när de ses ovanifrån eller underifrån, med sidorna mer utbuktande än den främre och bakre dimensionen, korgen (se det nedre fotot till höger så kan du troligen se skillnaden).
På grund av sin lentikulära form och lämpliga ventilering har de en betydligt högre framåtgående hastighet än, till exempel, en modifierad militär skärm. På grund av de kontrollerbara bakåtriktade ventilerna i skärmens sidor har de också en mycket snabbare svängförmåga, även om de har en mycket låg prestanda jämfört med dagens ramluftsriggar. Från ungefär mitten av 1960-talet till slutet av 1970-talet var detta den mest populära typen av fallskärmsdesign för sportfallskärmshoppning (före denna period användes i allmänhet modifierade militära ”rundor” och efter det blev ramluftsrutor vanliga). Observera att användningen av ordet ”elliptisk” för dessa ”runda” fallskärmar är något föråldrad och kan orsaka viss förvirring, eftersom vissa ”fyrkanter” (dvs. ramluftskärmar) numera också är elliptiska.
Annulär
Vissa konstruktioner med neddragbar spets har tyget avlägsnat från spetsen för att öppna ett hål genom vilket luften kan komma ut (de flesta, om inte alla, runda fallskärmar har åtminstone ett litet hål för att lättare kunna knytas fast vid packning – dessa betraktas inte som ringformiga), vilket ger fallskärmen en ringformig geometri. Detta hål kan vara mycket utpräglat i vissa konstruktioner och ta upp mer ”utrymme” än fallskärmen. De har också minskat horisontellt luftmotstånd på grund av sin plattare form och kan, när de kombineras med bakåtriktade ventilationsöppningar, ha en avsevärd hastighet framåt. Riktigt ringformade konstruktioner – med ett hål som är tillräckligt stort för att skärmkupan ska kunna klassificeras som ringformad – är ovanliga.
Rogallo wing
Sportfallskärmshoppning har experimenterat med Rogallo wing, bland andra former och former. Dessa var vanligtvis ett försök att öka den framåtriktade hastigheten och minska den landningshastighet som erbjöds av de andra alternativen vid den tidpunkten. Utvecklingen av ramluftsfallskärmen och det efterföljande införandet av segelglidaren för att bromsa utfällningen minskade experimenterandet inom sportfallskärmshoppningen. Fallskärmarna är också svåra att bygga.
Ribbon och ring
Ribbon- och ringfallskärmar har likheter med ringformade konstruktioner. De är ofta utformade för att kunna utlösas vid överljudshastigheter. En konventionell fallskärm skulle omedelbart spricka vid öppnandet och strimlas sönder vid sådana hastigheter. Bandfallskärmar har en ringformad kapell, ofta med ett stort hål i mitten för att släppa ut trycket. Ibland är ringen uppdelad i band som är förbundna med linor för att läcka luft ännu mer. Dessa stora läckor minskar trycket på fallskärmen så att den inte spricker eller strimlas sönder när den öppnas. Bandfallskärmar av kevlar används på atombomber som B61 och B83.
Ram-air
Principen för Ram-Air Multicell Airfoil utformades 1963 av kanadensiska Domina ”Dom” C. Jalbert, men det krävdes att allvarliga problem skulle lösas innan en Ram-Air-kopi kunde marknadsföras till sportfallskärmshoppare. Ram-air parafoils är styrbara (liksom de flesta fallskärmar som används för sportfallskärmshoppning) och har två lager tyg – ett övre och ett undre – som är sammankopplade med flygplansformade tygribbor för att bilda ”celler”. Cellerna fylls med luft med högre tryck från ventilationsöppningar som är vända framåt på flygplansfronten. Tyget formas och fallskärmslinorna trimmas under belastning så att ballongtyget blåser upp sig till en flygplansform. Denna flygplansform bibehålls ibland med hjälp av envägsventiler av tyg som kallas luftslussar. ”Det första hoppet med denna skärm (en Jalbert Parafoil) gjordes av Paul ”Pop” Poppenhager, medlem av International Skydiving Hall of Fame.”
Varianter
Personliga ramluftsfallskärmar är löst indelade i två varianter – rektangulära eller avsmalnande – vanligen kallade ”squares” respektive ”ellipticals”. Fallskärmar med medelhöga prestanda (reserv-, BASE-, bildnings- och noggrannhetstyp) är vanligen rektangulära. Högpresterande ramluftsfallskärmar har en något avsmalnande form på sina främre och/eller bakre kanter när de ses i planform och kallas elliptiska. Ibland är all konicitet på framkanten (framsidan) och ibland på bakkanten (stjärten).
Elliptiska fallskärmar används vanligen endast av sportfallskärmshoppare. De har ofta mindre och fler tygceller och är ytligare i profilen. Deras skärmtak kan vara allt från svagt elliptiska till mycket elliptiska, vilket anger hur mycket avsmalning som finns i skärmtakets utformning, vilket ofta är en indikator på skärmtakets känslighet för kontrollinput för en given vingbelastning och på den erfarenhetsnivå som krävs för att styra skärmtaket på ett säkert sätt.
Den rektangulära fallskärmskonstruktionen tenderar att se ut som en fyrkantig, uppblåsbar luftmadrass med öppen framkant. De är i allmänhet säkrare att använda eftersom de är mindre benägna att dyka snabbt med relativt små kontrollinstruktioner, de flygs vanligtvis med lägre vingbelastning per kvadratfot yta och de glider långsammare. De har vanligtvis ett lägre glidförhållande.
Vingbelastningen för fallskärmar mäts på samma sätt som för flygplan, genom att jämföra utgångsvikten med arean av fallskärmsväven. Typisk vingbelastning för elever, tävlande i noggrannhet och BASE-hoppare är mindre än 5 kg per kvadratmeter – ofta 0,3 kg per kvadratmeter eller mindre. De flesta fallskärmshoppare flyger med en vingbelastning på mindre än 5 kg per kvadratmeter. De flesta sporthoppare flyger med en vingbelastning på mellan 5 och 7 kg per kvadratmeter, men många som är intresserade av att göra prestationslandningar överskrider denna vingbelastning. Professionella Canopy-piloter tävlar med en vingbelastning på 10 till över 15 kg per kvadratmeter. Ramluftsfallskärmar med en vingbelastning på över 20 kg per kvadratmeter har landats, men detta är uteslutande förbehållet professionella testhoppare.
Mindre fallskärmar tenderar att flyga snabbare för samma belastning, och elliptiska fallskärmar reagerar snabbare på kontrollinstruktioner. Därför väljs små, elliptiska konstruktioner ofta av erfarna skärmflygare för den spännande flygning de ger. Att flyga en snabb elliptisk fallskärm kräver mycket mer skicklighet och erfarenhet. Snabba elliptiska maskiner är också betydligt farligare att landa. Med högpresterande elliptiska skärmdukar kan störningar vara mycket allvarligare än med en fyrkantig konstruktion, och de kan snabbt eskalera till nödsituationer. Att flyga med högt belastade, elliptiska skärmtak är en viktig bidragande faktor till många fallskärmsolyckor, även om avancerade utbildningsprogram bidrar till att minska denna fara.
Höghastighetsfallskärmar med tvärförband, som Velocity, VX, XAOS och Sensei, har gett upphov till en ny gren av sportfallskärmshoppning som kallas ”swooping”. I landningsområdet finns en tävlingsbana där erfarna piloter kan mäta hur långt de kan flyga förbi den 1,5 meter höga ingångsgrinden. De nuvarande världsrekorden överstiger 180 meter.
Aspektförhållande är ett annat sätt att mäta ramluftsfallskärmar. Aspektförhållandet för fallskärmar mäts på samma sätt som för flygplansvingar, genom att jämföra spännvidden med korgen. Fallskärmar med lågt längdförhållande, dvs. med en spännvidd som är 1,8 gånger korden, är numera begränsade till tävlingar i precisionslandning. Populära fallskärmar för precisionslandning är bl.a. Para-Foils från Jalbert (numera NAA) och John Eiffs serie Challenger Classics. Även om fallskärmar med lågt sidoförhållande tenderar att vara extremt stabila, med mjuka stallegenskaper, lider de av branta glidförhållanden och en liten tolerans, eller ”sweet spot”, för timing av landningsflaggan.
På grund av deras förutsägbara öppningsegenskaper används fallskärmar med ett medelhögt sidoförhållande på omkring 2,1 i stor utsträckning för reserv- och BASE-tävlingar och tävlingar med bildande av skärmtak. De flesta fallskärmar med medelhögt sidoförhållande har sju celler.
Fallskärmar med högt sidoförhållande har det flackaste glidandet och den största toleransen för timing av landningsflaggan, men de minst förutsägbara öppningarna. Ett längdförhållande på 2,7 är ungefär den övre gränsen för fallskärmar. Skärmtak med högt längdförhållande har vanligtvis nio eller fler celler. Alla reservramluftsfallskärmar är av den fyrkantiga sorten, på grund av den högre tillförlitligheten och de mindre krävande hanteringsegenskaperna.
Paraglider
Paragliders – som i stort sett alla använder sig av ramluftsdukar – liknar mer dagens sportfallskärmar än, säg, fallskärmar från mitten av 1970-talet och tidigare. Tekniskt sett är de stigande fallskärmar, även om den termen inte används inom paraglidningsbranschen, och de har samma grundläggande flygplanskonstruktion som dagens ”fyrkantiga” eller ”elliptiska” sportfallskärmsduk, men har i allmänhet mer sektionerade celler, högre längdförhållande och en lägre profil. Cellantalet varierar kraftigt, vanligtvis från höga 20-tal till 70-tal, medan aspekten kan vara 8 eller mer, även om aspekten (projicerad) för en sådan skärm kan vara nere på 6 eller så – båda är oerhört mycket högre än en representativ fallskärm för fallskärmshoppare. Vingspännvidden är vanligtvis så stor att den ligger mycket närmare en mycket långsträckt rektangel eller ellips än en kvadrat, och den termen används sällan av paragliderpiloter. På samma sätt kan spännvidden vara ~15 m med en spännvidd (projicerad) på 12 m. Skärmtaklerna är fortfarande fästa vid selen med upphängningslinor och (fyra eller sex) stigare, men de använder låsbara karbinhakar som den slutliga anslutningen till selen. Moderna högpresterande skärmflygplan har ofta cellöppningarna närmare den nedre delen av framkanten och slutcellerna kan verka stängda, både för aerodynamisk strömlinjeformning (dessa till synes stängda slutceller ventileras och blåses upp från de intilliggande cellerna, som har ventilering i cellväggarna).
Den största skillnaden ligger i användningen av skärmflygplan, som vanligtvis är längre flygningar som kan pågå hela dagen och i vissa fall flera hundra kilometer. Selen skiljer sig också mycket från en fallskärmssele och kan variera dramatiskt från selen för nybörjare (som kanske bara är en bänkstol med nylonmaterial och sadelgjord för att säkerställa att piloten är säker, oavsett position), till säteslösa selen för höghöjds- och långdistansflygningar (dessa är vanligen kokong- eller hängmatteliknande anordningar för hela kroppen som även inkluderar de utsträckta benen – så kallade speedbags, aerocones, osv. – för att garantera aerodynamisk effektivitet och värme). I många konstruktioner finns det inbyggt skydd för rygg- och axelområdet och stöd för en reservkåpa, vattenbehållare osv. Vissa har till och med vindrutor.
Eftersom paragliders är gjorda för fot- eller skidstart lämpar de sig inte för öppningar med sluthastighet och det finns naturligtvis ingen glidare för att bromsa en öppning (paragliderspiloter startar vanligen med en öppen men oinblåst skärm). För att starta en paraglidare sprider man vanligen ut skärmduken på marken för att närma sig en öppen skärmduk där upphängningslinorna har lite slapphet och mindre trassel – se mer i Paragliding. Beroende på vinden har piloten tre grundläggande alternativ: 1) en löpande framåtstart (vanligtvis vid vindstilla eller svag vind), 2) en stående start (vid idealiska vindar) och 3) en bakåtstart (vid starkare vindar). Vid idealiska vindar drar piloten i de övre stigarna för att få vinden att blåsa upp cellerna och lättar helt enkelt på bromsarna, ungefär som ett flygplans klaffar, och lyfter. Om det inte blåser, springer piloten eller åker skidor för att få den att blåsa upp sig, vanligtvis vid kanten av en klippa eller en kulle. När skärmduken väl är ovanför huvudet är det en lätt dragning nedåt på båda handtagen i idealiska vindar, en bogsering (t.ex. bakom ett fordon) på platt mark, en fortsatt körning nedför backen osv. Markhanteringen i olika vindar är viktig och det finns till och med fallskärmar som är tillverkade enbart för den praktiken, för att spara på slitaget på dyrare fallskärmar som är utformade för till exempel XC, tävling eller bara fritidsflygning.
Allmänna egenskaper
De huvudsakliga fallskärmar som används av fallskärmshoppare i dag är utformade för att öppnas mjukt. Alltför snabb öppning var ett tidigt problem med ramluftskonstruktioner. Den främsta innovationen som bromsar utbyggnaden av en ramluftsskärm är glidaren, ett litet rektangulärt tygstycke med en ögla vid varje hörn. Fyra samlingar av linor går genom öglorna till stigarna (stigarna är remsor av sadelgjord som förbinder selen och rigglinorna på en fallskärm). Under utplaceringen glider glidaren ner från skärmtakets skärm till precis ovanför stigarna. Glidaren bromsas av luftmotståndet när den sjunker och minskar den hastighet med vilken linorna kan spridas. Detta minskar den hastighet med vilken skärmkupan kan öppnas och blåsa upp sig.
Tidigare har den övergripande utformningen av en fallskärm fortfarande ett betydande inflytande på utplaceringshastigheten. De moderna sportfallskärmarnas utlösningshastigheter varierar avsevärt. De flesta moderna fallskärmar öppnas bekvämt, men enskilda fallskärmshoppare kan föredra en hårdare utlösning.
Utlösningsprocessen är till sin natur kaotisk. Snabba utplaceringar kan fortfarande förekomma även med välskötta fallskärmar. I sällsynta fall kan utlösningen till och med vara så snabb att hopparen får blåmärken, skadas eller dör. Genom att minska mängden tyg minskar luftmotståndet. Detta kan göras genom att göra glidaren mindre, sätta in en nätpanel eller skära ett hål i glidaren.