Пилот-белошвейка: парапланы в России

Конструирование параплана практически всегда связано с поиском компромиссов. Чаще всего на противоположных чашах весов оказываются летные характеристики аппарата и безопасность полета. Под летными характеристиками подразумевается прежде всего аэро-динамическое качество крыла — отношение его горизонтальной скорости к скорости снижения. Чем выше качество, тем эффективнее параплан расходует энергию гравитации, и тем дальше пилот может улететь с заданной высоты.

Кроме качества к важным характеристикам также относятся максимальная и минимальная скорость полета, легкость старта, маневренность. В некоторых режимах полета важно, напротив, снизить аэродинамическое качество: если в спирали или при сложенных «ушах» параплан будет по-прежнему доблестно бороться за высоту, пилот просто не сможет спуститься на землю.

Под безопасностью в основном подразумевается способность мягкого крыла сохранять свою форму или восстанавливать ее, если сложение все же произошло. Безопасность оценивается серией тестов- их набор определен независимыми организациями, такими как немецкая DHV или европейская CEN. Тест-пилот провоцирует попадание параплана в те или иные опасные режимы полета и смотрит, сколько времени займет восстановление крыла и понадобятся ли для этого активные действия человека.

К сожалению, летные характеристики и безопасность находятся в обратной зависимости. Крепкий коктейль с преобладанием ЛХ предназначен для опытных пилотов, способных сохранять спокойствие в критической ситуации, правильно классифицировать опасный режим и совершать осознанные своевременные действия для выхода из него. Аппараты для новичков, напротив, редко складываются и восстанавливаются после сложений за пару секунд без участия пилота. Однако за спортивной моделью дружелюбному крылу в жизни не угнаться.

Крыло состоит из верхней и нижней поверхностей и соединяющих их вертикальных нервюр. Часть крыла между двумя нервюрами называют секцией. К нервюрам крепится стропная система. От количества секций зависит удлинение крыла — соотношение между длиной и шириной. С увеличением удлинения растет аэродинамическое качество. Это происходит благодаря снижению индуктивного сопротивления, которое формируется за счет перетекания воздуха из зоны пониженного давления над крылом в зону повышенного давления под крылом. Конструкторы планеров могут легко позволить себе удлинения до 30 и выше — жесткое крыло легко держит форму. Параплан же, становясь более вытянутым, все хуже держит форму. Отсюда противоречие между ЛХ и безопасностью.

Рост удлинения чреват не только потерей жесткости. Увеличение числа секций и, соответственно, нервюр ведет к утяжелению конструкции и повышенной трудоемкости. Приходится применять больше строп, которые, в свою очередь, увеличивают сопротивление воздуха. Практически любое улучшение конструкции имеет свои негативные стороны. Задача конструкторов фирмы — смешать несколько оптимальных коктейлей разной степени крепости для пилотов с разным уровнем подготовки.

Разумеется, конструкторам далеко не всегда приходится балансировать в рамках одних и тех же технических ограничений. Жизнь не стоит на месте, и периодически происходят технологические прорывы, которые позволяют улучшить весь комплекс качеств летательного аппарата.

Прежде всего, ветер перемен дует со стороны производителей тканей. Крупных производителей на этом рынке всего два: французский NCV и южноафриканский Gelvenor. Парапланерные ткани состоят из прочных нейлоновых нитей и пропитки из полиуретана или полиэтилена. К тканям для верхней и нижней поверхностей крыла предъявляются разные требования. Верхняя не должна пропускать воздух и растягиваться — от этого зависит, насколько точно ткань будет держать заданный профиль крыла. Нижняя — напротив, должна слегка тянуться, чтобы гасить удар при раскрытии крыла после сложений. Нижняя поверхность короче верхней, поэтому основной удар приходится на нее. А вот воздухонепроницаемость для нее уже не так важна. На нижней поверхности можно сэкономить с точки зрения веса и стоимости. К более толстой и прочной ткани для нервюр предъявляется особое требование — она не должна растягиваться по диагонали. Представьте себе, как смещаются поперечные нити обычной тряпки, если потянуть разные углы квадратного куска в противоположные стороны. Если нервюра позволит себе такое, профиль крыла непременно исказится.

Примерно раз в три года производители тканей выпускают новую модель. Прежде всего ткани становятся легче. От массы крыла зависит не только и не столько вес рюкзака, сколько маневренность и даже скорость параплана. Крыло на стропах длиной 7 — 8 м превращается в гигантский маятник с колоссальным моментом инерции. При полетах с парамотором пропеллер толкает вперед пилота, а крыло стремится отстать вплоть до падения назад. Чем меньше инерция крыла, тем более динамично можно набирать и сбрасывать скорость.

Иногда новые технологии достаются парапланам «Параависа» от ближайших родственников — парашютов и кайтов. К примеру, лески-жесткости, которые усиливают швы в передней части крыла и поддерживают форму передней кромки, впервые появились на кайтах: они помогали куполу наполняться в слабый ветер. Жесткости улучшают поведение параплана, когда пилот выжимает акселератор и уменьшает угол атаки крыла. В такой ситуации кромка обычного параплана сминается, ухудшая обтекание крыла воздухом. На новом спортивном параплане «Искандер» лески помогают сохранить идеальную форму передней кромки вплоть до предельных скоростей.

Другое «родственное» нововведение — использование парашютных софтлинков вместо традиционных металлических коннекторов для присоединения строп к свободным концам. Решение позволяет сэкономить вес, сохранив при этом необходимую жесткость соединения.

Каждая модель параплана «Параависа» обновляется в течение 3 — 4 лет. Работая над новой моделью, конструктор опирается на техническое задание. ТЗ формируется как вследствие появления новых технологий, так и по велению рынка: иногда конкуренты наступают на пятки, иногда хочется блеснуть новым парапланом на престижных мировых -соревнованиях.

Проектирование парапланов имеет одно существенное отличие от работы над самолетами или планерами: поведение мягкого крыла практически не поддается компьютерному моделированию. «Параплан — это аэроупругая система, — поясняет ведущий конструктор по аэродинамике Анатолий Сорокин, — набегающий поток воздуха не только обтекает крыло, но и оказывает влияние на его форму. Изменение формы влияет на характер обтекания, что в свою очередь вновь меняет форму- это бесконечная цепочка взаимных влияний». Конструкторы пользуются программами расчета аэродинамики жестких крыльев, чтобы оценить обтекание профиля в общих чертах. Но основной источник информации для разработчиков — испытания -прототипов.

«Трудно точно сказать, сколько прототипов делается для каждой модели, — говорит шеф-пилот компании Алексей Круглов, — иногда мы шьем больше десяти крыльев, а иногда обходимся двумя. Однако после каждого полета параплан перестраивается прямо в поле. Профиль крыла по большей мере определяется длинами строп, и они регулируются оперативно по несколько раз в день. Каждый раз я лечу фактически на новом крыле, и подсчитать их точное количество невозможно».

Пилоту-испытателю редко выпадает шанс просто насладиться полетом. Его задача — исследовать поведение прототипа в экстремальных режимах: провоцировать сложения, выполнять глубокие спирали, попадать в авторотацию. Каждый раз пилоту приходится применять весь свой опыт и находчивость, чтобы выйти из опасного режима, когда что-то идет не по плану. Это весьма опасный и очень тяжелый труд.

Конструктор параплана больше времени проводит в поле с тест-пилотом, чем в офисе за компьютером. От того, насколько хорошо пилот и конструктор понимают друг друга, зависит, насколько хорошо они смогут отточить поведение новой модели. Поэтому практически все конструкторы парапланов в мире сами неплохо умеют летать.

Когда искомый профиль крыла найден, черную работу можно доверить компьютеру. Машина берет за основу трехмерную модель крыла, делает из нее плоскую развертку, чертит лекала, рассчитывает припуски для швов, компонует детали на листе ткани так, чтобы минимизировать расход материала. Итоговая программа с выкройкой отправляется на производство.

Наша экскурсия по заводу «Параавис» начинается с раскройного цеха. В просторном помещении ни души. Большую его часть занимает раскройная машина — огромный стол, по которому неспешно ездит резак. Машина вырезает из куска ткани детали и наносит на них разметку фломастером. Среди ее пометок контуры швов, номера и названия деталей — все, чтобы швее было легче правильно сшить параплан. Стол усеян отверстиями, из которых откачивается воздух: вакуум надежно прижимает ткань к поверхности. На этом машинное производство заканчивается.

Вырезанные и размеченные детали попадают в сборочный цех. Шитье и финальную сборку летательного аппарата технически невозможно доверить машине — это территория квалифицированного ручного труда. В цехе мы видим несколько десятков швейных машин. Машины разных типов предназначены для разных операций: тяжелые двухигольные машины пришивают нервюры, менее мощные делают петли на стропах, соединяют детали подвесных систем и свободных концов. Одна швея может работать на трех машинах по очереди, в зависимости от операции.

Каждая швея, поступившая на работу в «Параавис», проходит специальное обучение. Она должна не только в совершенстве владеть ремеслом, но и уметь читать техническую документацию, разбираться в тонкостях парапланерных материалов, понимать разметку. Первое изделие, которое доверяют изготовить начинающему специалисту, — это мешок для параплана или парашюта. Он делается из той же ткани, что и летательный аппарат, и швея постепенно привыкает к работе с необычным скользким материалом. А еще каждого мастера ждет посвящение — полет на параплане или прыжок с парашютом. «Только испытав это на собственной шкуре, сотрудник может в полной мере осознать, что от каждого его движения зависит жизнь пилота», — говорит начальник производственного цеха Лариса Ивановна Бубнова.

Сначала шьется нижняя поверхность крыла, к ней пришиваются нервюры, а затем, секция за секцией, собирается верхняя плоскость. В это же время другой мастер на специальной линейке отмеряет и отрезает стропы. Все одинаковые стропы (по несколько десятков штук на крыло) отрезают за один раз. Затем на каждой из них вручную шьют петли, а обрезанные концы оплавляют выжигателем.

Только что сшитое крыло проходит технический контроль. Проверяется правильность взаимного расположения деталей, длина и качество каждого шва, общее состояние ткани. Проверка занимает более часа. Второй раз крыло проверяют после сборки стропной системы и свободных концов. Перед упаковкой и отправкой в магазин крыло проходит несколько ступеней технического контроля. Тем не менее одна из важных задач конструктора — создавать толерантные крылья, не меняющие своих характеристик при небольших изменениях длин строп. Даже если пресловутый человеческий фактор все-таки вмешается в процесс, жизнь пилота не подвергнется опасности.

Небо — это стихия, которая объединяет людей. Каждый, кто хоть раз испытал свободное падение, парил в восходящем потоке, увидел землю с высоты птичьего полета не через двойное стекло кабины авиалайнера, чувствует себя членом особого братства пилотов- людей, способных летать. Слова «жизнь», «свобода», «безопасность», «ответственность» превращаются для него из абстрактных образов в живые осязаемые понятия.

Раньше производство компании «Параавис» располагалось в Москве, и на нем работали люди, навсегда заболевшие небом. Когда большой завод открылся в Александрове, каждый его новый сотрудник также прошел посвящение и вступил в небесное братство. Вскоре компания планирует построить в Александрове новые цеха и организовать сборочное производство сверхлегких самолетов Eurostar. Я уверен, что и на них все сотрудники непременно будут летать. И, как пилот пилотам, я с легкостью доверю им свою жизнь.