Spadochron
Dzisiejsze nowoczesne spadochrony dzielą się na dwie kategorie – czasze wznoszące i opadające. Wszystkie czasze wznoszące odnoszą się do paralotni, zbudowanych specjalnie do wznoszenia się i jak najdłuższego utrzymywania się w powietrzu. Inne spadochrony, w tym nieeliptyczne typu ram-air, są klasyfikowane przez producentów jako spadochrony zstępujące.
Niektóre nowoczesne spadochrony są klasyfikowane jako półsztywne skrzydła, które są zwrotne i mogą wykonać kontrolowane opadanie, by runąć przy zderzeniu z ziemią.
Okrągłe
Śpadochrony okrągłe są wyłącznie urządzeniem oporowym (to znaczy, w przeciwieństwie do typów ram-air, nie zapewniają żadnej siły nośnej) i są używane w zastosowaniach wojskowych, ratowniczych i towarowych (np. zrzuty). Większość z nich ma duże kopulaste czasze wykonane z pojedynczej warstwy trójkątnych tkanin. Niektórzy skoczkowie spadochronowi nazywają je „spadochronami meduzowymi” z powodu podobieństwa do organizmów morskich. Współcześni spadochroniarze sportowi rzadko używają tego typu spadochronów.Pierwsze spadochrony okrągłe były prostymi, płaskimi kołami. Te wczesne spadochrony cierpiały z powodu niestabilności spowodowanej oscylacjami. Otwór w wierzchołku pomagał upuścić trochę powietrza i zredukować oscylacje. Wiele zastosowań wojskowych przyjęło kształt stożkowy, tj. stożek, lub paraboliczny (płaska okrągła czasza z wydłużoną spódnicą), jak np. spadochron statyczny T-10 armii Stanów Zjednoczonych. Spadochron okrągły bez otworów jest bardziej podatny na oscylacje i nie jest uważany za sterowny. Niektóre spadochrony mają czasze w kształcie odwróconej kopuły. Są one głównie używane do zrzucania ładunków innych niż ludzkie ze względu na ich szybsze tempo opadania.
Prędkość do przodu (5-13 km/h) i sterowność może być osiągnięta przez nacięcia w różnych sekcjach (gores) na plecach, lub przez przecięcie czterech linii z tyłu modyfikując w ten sposób kształt czaszy, aby umożliwić ucieczkę powietrza z tyłu czaszy, zapewniając ograniczoną prędkość do przodu. Inne modyfikacje czasami używane są cięcia w różnych sekcjach (otwory), aby spowodować niektóre z spódnicy do dziobu. Skręcenie jest osiągane przez formowanie krawędzi modyfikacji, dając spadochronowi większą prędkość z jednej strony modyfikacji niż z drugiej. Daje to skoczkom możliwość sterowania spadochronem (jak w przypadku spadochronów serii MC Armii Stanów Zjednoczonych), umożliwiając im omijanie przeszkód i skręcanie pod wiatr w celu zminimalizowania prędkości poziomej przy lądowaniu.
Spadochrony krzyżowe
Unikalne cechy konstrukcyjne spadochronów krzyżowych zmniejszają oscylację (kołysanie się użytkownika w przód i w tył) i gwałtowne skręty podczas opadania. Technologia ta będzie wykorzystywana przez Armię Stanów Zjednoczonych podczas wymiany starszych spadochronów T-10 na spadochrony T-11 w ramach programu o nazwie Zaawansowany System Spadochronów Taktycznych (ATPS). Czasza ATPS jest wysoce zmodyfikowaną wersją platformy krzyżowej i ma kwadratowy wygląd. System ATPS zmniejszy prędkość opadania o 30 procent z 21 stóp na sekundę (6,4 m/s) do 15,75 stóp na sekundę (4,80 m/s). T-11 został zaprojektowany tak, aby średnia prędkość opadania była o 14% wolniejsza niż w przypadku T-10D, co skutkuje niższymi wskaźnikami obrażeń przy lądowaniu dla skoczków. Spadek prędkości opadania zmniejszy energię uderzenia o prawie 25%, co zmniejszy potencjał obrażeń.
Pull-down apex
Odmianą spadochronu okrągłego jest spadochron typu pull-down apex, wynaleziony przez Francuza o nazwisku Pierre-Marcel Lemoigne. Pierwsza szeroko używana czasza tego typu nosiła nazwę Para-Commander (wyprodukowana przez Pioneer Parachute Co.), choć istnieje wiele innych czasz z opuszczanym wierzchołkiem wyprodukowanych w latach późniejszych – miały one drobne różnice w próbach stworzenia bardziej wydajnej platformy, takie jak różne konfiguracje wentylacji. Wszystkie są uważane za spadochrony „okrągłe”, ale mają linki podwieszające do wierzchołka czaszy, które obciążają go i przyciągają wierzchołek bliżej ładunku, zniekształcając okrągły kształt do nieco spłaszczonego lub soczewkowatego, gdy patrzy się na niego z boku. I chociaż nazywane są okrągłymi, to generalnie mają eliptyczny kształt, gdy patrzy się na nie z góry lub z dołu, z bokami wybrzuszającymi się bardziej niż wymiar for’d-and-aft, cięciwa (zobacz dolne zdjęcie po prawej i prawdopodobnie możesz stwierdzić różnicę).
Dzięki soczewkowatemu kształtowi i odpowiedniej wentylacji, mają znacznie większą prędkość do przodu niż, powiedzmy, zmodyfikowane skrzydło wojskowe. Dzięki regulowanym, skierowanym do tyłu otworom wentylacyjnym w bokach czaszy, mają one również znacznie lepsze możliwości skręcania, choć są zdecydowanie mniej wydajne w porównaniu z dzisiejszymi skrzydłami typu ram-air. Od około połowy lat 60-tych do późnych lat 70-tych, był to najpopularniejszy typ spadochronu dla spadochroniarstwa sportowego (przed tym okresem, zmodyfikowane wojskowe „rundy” były generalnie używane, a po tym okresie, ram-air „kwadraty” stały się powszechne). Zauważ, że użycie słowa eliptyczny dla tych „okrągłych” spadochronów jest nieco przestarzałe i może powodować lekkie zamieszanie, ponieważ niektóre „kwadraty” (tj. ram-air) są eliptyczne również obecnie.
Annular
Niektóre konstrukcje z opuszczanym wierzchołkiem mają tkaninę usuniętą z wierzchołka by otworzyć otwór przez który może wydostawać się powietrze (większość, jeśli nie wszystkie, okrągłe czasze mają przynajmniej mały otwór by umożliwić łatwiejsze wiązanie do pakowania – nie są one uważane za pierścieniowe), nadając czaszy pierścieniową geometrię. Otwór ten może być bardzo wyraźny w niektórych konstrukcjach, zajmując więcej „miejsca” niż spadochron. Mają one również zmniejszony opór poziomy dzięki bardziej płaskiemu kształtowi, a w połączeniu z otworami wentylacyjnymi skierowanymi do tyłu, mogą mieć znaczną prędkość do przodu. Prawdziwie pierścieniowe konstrukcje – z otworem na tyle dużym, że czasza może być sklasyfikowana jako pierścieniowa – są rzadkością.
Skrzydło Rogallo
Sportowe spadochroniarstwo eksperymentowało ze skrzydłem Rogallo, wśród innych kształtów i form. Były to zazwyczaj próby zwiększenia prędkości lotu i zmniejszenia prędkości lądowania oferowanych przez inne opcje w tym czasie. Rozwój spadochronu rama-powietrze i późniejsze wprowadzenie suwaka żagla w celu spowolnienia rozwijania spadochronu zmniejszyło poziom eksperymentów w społeczności spadochroniarstwa sportowego. Spadochrony te są również trudne do zbudowania.
Pierścieniowe i wstęgowe
Spadochrony wstęgowe i pierścieniowe mają podobieństwa do konstrukcji pierścieniowych. Są one często zaprojektowane do rozwinięcia przy prędkościach naddźwiękowych. Konwencjonalny spadochron pękłby natychmiast po otwarciu i zostałby rozdrobniony przy takich prędkościach. Spadochrony wstęgowe mają czaszę w kształcie pierścienia, często z dużym otworem w środku w celu uwolnienia ciśnienia. Czasami pierścień jest podzielony na wstążki połączone linami, aby jeszcze bardziej rozrzedzić powietrze. Te duże nieszczelności zmniejszają nacisk na spadochron, dzięki czemu nie pęka on ani nie strzępi się podczas otwarcia. Spadochrony wstęgowe wykonane z Kevlaru są używane w bombach atomowych, takich jak B61 i B83.
Ram-air
Zasada Ram-Air Multicell Airfoil została wymyślona w 1963 roku przez Kanadyjczyka Domina „Dom” C. Jalbert, ale poważne problemy musiały zostać rozwiązane zanim czasza ram-air mogła zostać wprowadzona na rynek dla społeczności spadochronowej. Ram-air parafoils są sterowalne (jak większość czasz używanych do spadochroniarstwa sportowego), i mają dwie warstwy tkaniny – górną i dolną – połączone żebrami w kształcie płatów, tworząc „komórki”. Komórki wypełniają się powietrzem o wyższym ciśnieniu z otworów wentylacyjnych, które są skierowane do przodu na wiodącej krawędzi profilu. Tkanina jest kształtowana, a linki spadochronu przycinane pod obciążeniem w taki sposób, że tkanina balonu napełnia się powietrzem w kształcie płata. Ten profil jest czasami utrzymywany przez użycie materiałowych zaworów jednokierunkowych zwanych śluzami powietrznymi. „Pierwszy skok z tej czaszy (Jalbert Parafoil) został wykonany przez członka International Skydiving Hall of Fame Paula „Pop” Poppenhagera.”
Odmiany
Personalne spadochrony typu ram-air są luźno podzielone na dwie odmiany – prostokątne lub stożkowe – potocznie nazywane odpowiednio „kwadratowymi” lub „eliptycznymi”. Spadochrony średniowyczynowe (rezerwowe, BASE, formacji spadochronowych, celnościowe) są zazwyczaj prostokątne. Wysokowydajne spadochrony typu ram-air mają lekko zwężające się krawędzie natarcia i/lub spływu w rzucie i są znane jako eliptyczne. Czasami całe zwężenie jest na krawędzi prowadzącej (przód), a czasami na krawędzi spływu (ogon).
Eliptyczne są zwykle używane tylko przez spadochroniarzy sportowych. Często mają one mniejsze, liczniejsze komórki tkaniny i są płytsze w profilu. Ich czasze mogą być wszędzie od lekko eliptycznych do wysoce eliptycznych, wskazując ilość zwężenia w konstrukcji czaszy, co jest często wskaźnikiem reakcji czaszy na wejście kontrolne dla danego obciążenia skrzydła, oraz poziomu doświadczenia wymaganego do bezpiecznego pilotowania czaszy.
Projekty spadochronów prostokątnych mają tendencję do wyglądania jak kwadratowe, nadmuchiwane materace powietrzne z otwartym przodem. Są one generalnie bezpieczniejsze w obsłudze, ponieważ są mniej podatne na gwałtowne nurkowanie przy stosunkowo niewielkich wpływach sterujących, zwykle lecą z mniejszym obciążeniem skrzydeł na stopę kwadratową powierzchni i wolniej szybują. Zazwyczaj mają niższy współczynnik szybowania.
Obciążenie skrzydeł spadochronów jest mierzone podobnie jak w samolotach, porównując masę wyjściową do powierzchni tkaniny spadochronu. Typowe obciążenie skrzydeł dla studentów, zawodników dokładnościowych i BASE jumperów jest mniejsze niż 5 kg na metr kwadratowy – często 0,3 kg na metr kwadratowy lub mniej. Większość studentów spadochroniarstwa lata z obciążeniem skrzydła poniżej 5 kg na metr kwadratowy. Większość skoczków sportowych lata z obciążeniem skrzydła pomiędzy 5 a 7 kg na metr kwadratowy, ale wielu zainteresowanych wyczynowymi lądowaniami przekracza to obciążenie. Profesjonalni piloci baldachimów startują z obciążeniem skrzydła od 10 do ponad 15 kilogramów na metr kwadratowy. Podczas gdy spadochrony ram-air z obciążeniem skrzydła wyższym niż 20 kilogramów na metr kwadratowy zostały wylądowane, jest to wyłącznie sfera profesjonalnych skoczków testowych.
Mniejsze spadochrony mają tendencję do szybszego lotu przy tym samym obciążeniu, a eliptyki szybciej reagują na sterowanie. Dlatego małe, eliptyczne konstrukcje są często wybierane przez doświadczonych pilotów spadochronów dla ekscytującego latania, które zapewniają. Latanie szybkim eliptykiem wymaga znacznie więcej umiejętności i doświadczenia. Szybkie eliptyki są również znacznie bardziej niebezpieczne do lądowania. W przypadku skrzydeł eliptycznych o wysokich osiągach, uciążliwe usterki mogą być znacznie poważniejsze niż w przypadku konstrukcji kwadratowej i mogą szybko przerodzić się w sytuacje awaryjne. Latanie na bardzo obciążonych, eliptycznych czaszach jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do wielu wypadków spadochronowych, chociaż zaawansowane programy szkoleniowe pomagają zredukować to niebezpieczeństwo.
Szybkie, krzyżowe spadochrony, takie jak Velocity, VX, XAOS i Sensei, dały początek nowej gałęzi spadochroniarstwa sportowego zwanej „swooping”. W strefie lądowania znajduje się tor wyścigowy dla doświadczonych pilotów, którzy mogą zmierzyć odległość, na jaką są w stanie przelecieć obok 1,5-metrowej (4,9 stopy) bramy wejściowej. Obecne rekordy świata przekraczają 180 metrów (590 stóp).
Współczynnik proporcji jest innym sposobem pomiaru spadochronów ram-air. Współczynniki kształtu spadochronów są mierzone w taki sam sposób jak skrzydła samolotu, przez porównanie rozpiętości z cięciwą. Spadochrony o niskim współczynniku proporcji, tzn. o rozpiętości 1,8 razy cięciwa, są obecnie ograniczone do zawodów w lądowaniu precyzyjnym. Popularne spadochrony do precyzyjnego lądowania to Jalbert (obecnie NAA) Para-Foils i seria Challenger Classics Johna Eiffa. Podczas gdy spadochrony o niskim współczynniku kształtu są zwykle bardzo stabilne, z łagodną charakterystyką przeciągnięcia, cierpią z powodu stromych współczynników ślizgu i małej tolerancji, lub „sweet spot”, dla timing the landing flare.
Z powodu ich przewidywalnej charakterystyki otwarcia, spadochrony o średnim współczynniku kształtu około 2.1 są szeroko stosowane w rezerwach, BASE, i konkurencji formowania czasz. Większość spadochronów o średnim współczynniku kształtu ma siedem komór.
Skrzydła o wysokim współczynniku kształtu mają najbardziej płaski lot i największą tolerancję na czas lądowania, ale najmniej przewidywalne otwarcie. Współczynnik kształtu 2,7 to górna granica dla spadochronów. Czasze o wysokim współczynniku kształtu mają zwykle dziewięć lub więcej komórek. Wszystkie rezerwowe spadochrony ram-air są odmiany kwadratowej, ze względu na większą niezawodność i mniej wymagającą charakterystykę obsługi.
Paralotnie
Paralotnie – z których praktycznie wszystkie używają skrzydeł typu ram-air – są bardziej zbliżone do dzisiejszych spadochronów sportowych niż, powiedzmy, do spadochronów z połowy lat 70. i wcześniejszych. Z technicznego punktu widzenia są to spadochrony wznoszące, choć termin ten nie jest używany w środowisku paralotniarzy, i mają one ten sam podstawowy kształt profilu lotniczego co dzisiejsze „kwadratowe” lub „eliptyczne” czasze spadochronów sportowych, ale generalnie mają więcej komórek, wyższy współczynnik kształtu i niższy profil. Liczba komórek jest bardzo różna, zazwyczaj od 20 do 70, podczas gdy współczynnik kształtu może wynosić 8 lub więcej, chociaż współczynnik kształtu (przewidywany) dla takiej czaszy może wynosić 6 lub więcej – oba są skandalicznie wyższe niż w przypadku reprezentatywnego spadochronu spadochronowego. Rozpiętość skrzydła jest tak duża, że jest ono bliższe wydłużonemu prostokątowi lub elipsie niż kwadratowi, co jest rzadko używane przez pilotów paralotniowych. Podobnie rozpiętość skrzydła może wynosić ~15 m, a rozpiętość (projektowana) 12 m. Czasze nadal są podczepione do uprzęży za pomocą linek nośnych i (czterech lub sześciu) taśm nośnych, ale jako końcowe połączenie z uprzężą stosowane są karabinki z blokadą. Nowoczesne paralotnie o wysokich osiągach często mają otwory w komórkach bliżej dolnej krawędzi natarcia, a końcowe komórki mogą sprawiać wrażenie zamkniętych, zarówno ze względu na opływowość aerodynamiczną (te pozornie zamknięte końcowe komórki są wentylowane i nadmuchiwane z sąsiednich komórek, które mają otwory wentylacyjne w ściankach komórek).
Główną różnicą jest sposób użytkowania paralotni, zazwyczaj są to dłuższe loty, które mogą trwać cały dzień, a w niektórych przypadkach nawet setki kilometrów. Uprząż również różni się od uprzęży spadochronowej i może być bardzo zróżnicowana – od uprzęży dla początkujących (może to być zwykła ławka z nylonowym materiałem i taśmami zapewniającymi bezpieczeństwo pilota, niezależnie od pozycji), do uprzęży bez siedzeń do lotów na dużych wysokościach i przelotów (są to zazwyczaj urządzenia przypominające kokon lub hamak na całe ciało, obejmujące wyciągnięte nogi – zwane speedbagami, aerokonami itp. – w celu zapewnienia wydajności aerodynamicznej i ciepła). W wielu konstrukcjach wbudowana jest ochrona pleców i ramion, a także wsparcie dla zapasowego daszka, pojemnika na wodę, itp. Niektóre paralotnie mają nawet przednią szybę.
Ponieważ paralotnie są przeznaczone do startu z nóg lub nart, nie nadają się do otwierania z prędkością końcową i oczywiście nie ma suwaka, który spowalniałby otwieranie (piloci paralotni zwykle startują z otwartą, ale nienapompowaną czaszą). Aby wystartować na paralotni, zwykle rozkłada się skrzydło na ziemi tak, aby było zbliżone do skrzydła otwartego, przy czym linki podwieszenia mają niewielki luz i mniej się plączą – więcej na ten temat w dziale Paralotniarstwo. W zależności od wiatru pilot ma trzy podstawowe możliwości: 1) start do przodu (zwykle przy braku wiatru lub lekkim wietrze), 2) start na stojąco (przy idealnych wiatrach) i 3) start do tyłu (przy silniejszych wiatrach). Przy idealnym wietrze pilot pociąga za górne taśmy nośne, aby wiatr nadmuchał ogniwa i po prostu luzuje hamulce, podobnie jak klapy w samolocie, i startuje. Jeśli nie ma wiatru, pilot biegnie lub jeździ na nartach, aby nadmuchać czaszę, zazwyczaj na skraju klifu lub wzgórza. Gdy czasza jest już nad głową, wystarczy delikatne pociągnięcie w dół obu klap przy idealnym wietrze, holowanie (np. za pojazdem) na płaskim terenie, dalszy zjazd ze wzgórza itp. Obsługa naziemna w różnych wiatrach jest ważna i są nawet spadochrony wykonane ściśle dla tej praktyki, aby zaoszczędzić na zużyciu droższych spadochronów zaprojektowanych dla XC, zawodów lub po prostu latania rekreacyjnego.
Charakterystyka ogólna
Główne spadochrony używane przez skoczków spadochronowych są zaprojektowane by otwierać się miękko. Zbyt szybkie rozwinięcie było wczesnym problemem w konstrukcjach typu ram-air. Podstawową innowacją, która spowalnia rozkładanie czaszy spadochronu jest suwak; mały prostokątny kawałek tkaniny z przelotką w pobliżu każdego rogu. Cztery kolekcje linek przechodzą przez przepusty do taśm nośnych (taśmy nośne to pasy łączące uprząż i linki olinowania spadochronu). Podczas rozwijania, suwak zsuwa się z czaszy spadochronu do poziomu tuż nad taśmami nośnymi. Podczas opadania suwak jest spowalniany przez opór powietrza, co zmniejsza prędkość, z jaką linki mogą się rozprzestrzeniać. To zmniejsza prędkość, przy której czasza może się otworzyć i nadmuchać.
W tym samym czasie, ogólna konstrukcja spadochronu nadal ma znaczący wpływ na prędkość rozwinięcia. Współczesne spadochrony sportowe różnią się znacznie prędkością otwarcia. Większość nowoczesnych spadochronów otwiera się komfortowo, ale poszczególni skoczkowie mogą preferować ostrzejsze rozwinięcie.
Proces rozwinięcia jest z natury chaotyczny. Szybkie rozwinięcie może wystąpić nawet przy dobrze zachowujących się czaszach. W rzadkich przypadkach, rozmieszczenie może być nawet tak szybkie, że skoczek doznaje siniaków, obrażeń lub umiera. Zmniejszenie ilości materiału zmniejsza opór powietrza. Można to zrobić poprzez zmniejszenie suwaka, wstawienie panelu z siatki lub wycięcie otworu w suwaku.
.