Почему/как конфигурация парашюта с нижней плоскостью аэродинамически устойчива?

Одна из самых опасных ситуаций, возможных в прыжках с парашютом, — это так называемый нисходящий план , когда раскрываются и основной, и запасной парашюты, и они смещаются наружу в стороны от парашютиста, пока, по сути, не встанут набок, вот так:

Моделирование ситуации на нижнем плане

(Изображение ВМС США, с Wikimedia Commons ; на самом деле это имитация спускаемого самолета с двумя парашютистами и только одним парашютом на каждого парашютиста, а не реальная сделка, которая предполагает раскрытие обоих парашютов от одного парашютиста, но это очень хорошо иллюстрирует конфигурацию.)

Это уменьшает общую площадь поперечного сечения (видимую воздушным потоком) узла парашютист-парашют, в результате чего указанный узел ускоряется вниз до скоростей, превышающих оптимальные, поэтому ситуация в нисходящей плоскости опасна.

Однако далеко не очевидно, как нижний самолет будет аэродинамически устойчивым; даже практически на ребре каждый из раскрытых парашютов по-прежнему имеет очень высокий коэффициент лобового сопротивления 1 , довольно малую массу и (в результате) очень низкий баллистический коэффициент 2 , в то время как парашютист, прикрепленный к парашютам, имеет довольно низкий коэффициент лобового сопротивления, значительно большую массу (относительно их парашютов) и, следовательно, очень высокий баллистический коэффициент. Таким образом, парашютист должен стремиться следовать за двумя парашютами, при этом аэродинамические силы последнего смещают их вверх к верхней мертвой точке 3 .центр, если только весь шебанг не вращается достаточно быстро вокруг своей вертикальной оси, чтобы направленная наружу центробежная сила на куполах парашюта могла преодолеть направленную вверх силу сопротивления на упомянутых куполах, что потребовало бы достаточно высокой скорости вращения, чтобы быть смертельным даже без учета неисправностей парашюта. счет.

Что преодолевает эти аэродинамические силы на парашютах и ​​делает нижнюю плоскость аэродинамически стабильной?

1 : Хотя и намного ниже, чем в лоб.

2 : Мера относительной незатронутости аэродинамическим сопротивлением объекта, движущегося в атмосфере заданного состава.

3 : Не каламбур.

Ответы (3)

Оба парашюта спускаются прямо из одной точки. Это означает, что относительный воздушный поток или угол атаки направлен прямо вверх. Подъемная сила перпендикулярна АОА. Даже если парашюты останавливаются при угле атаки около 90 градусов в начале, все еще создается небольшая подъемная сила, которая действует под углом 90 градусов к углу атаки, создавая результирующую составляющую тяги, которая заставляет купола отдаляться друг от друга. уменьшая угол атаки по мере того, как они выгибаются вниз, и по мере того, как они становятся более раскрученными из-за уменьшения угла атаки, подъемная сила с составляющей чистой тяги, перпендикулярной углу атаки, становится сильнее, отталкивая их друг от друга сильнее, и они еще больше выгибаются вниз.

В конце концов, по мере того, как они движутся вниз в стороны, угол атаки продолжает уменьшаться, и, следовательно, чистая составляющая тяги подъемной силы уменьшается до тех пор, пока она не станет достаточно малой, чтобы ее можно было уравновесить сопротивлением куполов.

Если купола снова поднимаются вверх, угол атаки увеличивается, подъемная сила увеличивается, а составляющая чистой тяги увеличивается, заставляя их опускаться по дуге. Если они двигаются дальше вниз, результирующая тяга подъемного компонента снижается настолько, что сопротивление преодолевает ее и поднимает купола обратно вверх. Где-то внутри все уравновешивается. Вы находитесь в состоянии стабильного равновесия.

...Так как воздушный змей может подняться против ветра?
Пока воздушный змей находится под углом меньше вертикального, удар ветра, скажем, под углом атаки 70 градусов, приведет к некоторой подъемной силе, даже если он полностью застопорился, просто от воздуха, ударяющего о нижнюю поверхность и отклонено. Чистая подъемная сила направлена ​​назад и немного вверх; задняя составляющая силы натягивает струну, а восходящая составляющая силы, хотя и небольшая, достаточна, чтобы поднять кайт вертикально, и по мере того, как он поднимается, угол атаки падает, и он получает большую подъемную силу, пока не достигнет равновесия подъемной силы / сопротивления.

Похоже, что каждый парашют будет иметь тенденцию занимать положение, при котором линия, проведенная от парашютиста через центр давления парашюта, находится позади линии, проведенной через парашютиста перпендикулярно относительному ветру, под углом, равным L/D. коэффициент парашюта. Чем выше отношение L/D парашюта, тем ближе к «прямо над головой» может быть парашют в системе отсчета падающего парашютиста с горизонтально расположенным телом, как на фото. Чем выше отношение L/D воздушного змея на тетиве, тем ближе его стационарное положение может приблизиться к положению прямо «над головой» воздушного змея. Но стабильная нижняя плоскость должна быть возможна даже с парашютами с довольно плохим соотношением L/D — парашюты просто не будут располагаться почти напротив друг друга, как в случае на фотографии. Это было бы аналогично воздушному змею с плохим соотношением L/D, летящему в положении, далеком от «над головой» запускающего воздушного змея. Скорость такого нижнего самолета, как правило, ниже, чем у нижнего самолета, показанного на фотографии.

(Диаграмма поможет. PS этот ответ, по-видимому, печатался и публиковался одновременно с другим недавним ответом -)

Парашюты находятся в положении высокого подъема, тянутся друг напротив друга и, таким образом, удерживают парашютиста. Если парашютист опускается ниже, он вытягивает парашюты с более высоким УА, что дает большую подъемную силу, и парашютист снова поднимается. Таким образом, он стабилен.

Если парашюты вытянуты на более высокий угол атаки, не должно ли это привести к тому, что они (парашюты) будут еще сильнее тянуться к верхней мертвой точке и перемещаться еще выше над парашютистом?
@Sean Для самолета (например, парашютиста), который движется прямо вниз по воздуху, подъемная сила - это горизонтальная аэродинамическая сила, а сопротивление - вертикальная аэродинамическая сила. (Это по определениям слов «поднимать» и «тащить»). Таким образом, в данном случае подъемная сила означает, что два парашюта отрываются друг от друга.
Почему/как конфигурация парашюта с нижней плоскостью аэродинамически устойчива?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v