Введение
Динамическое планирование – это техника полета, используемая для получения энергии путем многократного пересечения границы между воздушными массами с разной скоростью. Такие зоны градиента ветра обычно встречаются вблизи препятствий и у поверхности земли, поэтому эта техника в основном используется птицами и операторами радиоуправляемых планеров, хотя пилоты планеров иногда могут динамически планировать в метеорологических сдвигах ветра на больших высотах. Самая высокая скорость, зарегистрированная для радиоуправляемого планера, принадлежит Спенсеру Лизенби на Transonic DP на горе Паркер. Птица, не работая крыльями, не может бесконечно поддерживать горизонтальный полет ни в спокойном воздухе, ни в равномерном горизонтальном ветре. Кратковременное поддержание уровня возможно за счет начальной относительной скорости, но она быстро истощается. Следовательно, если птица продолжает свой полет в течение некоторого времени, не работая крыльями, можно заключить, что:
курс не горизонтален,
ветер не горизонтален, или
ветер неоднороден. Вероятно, истина обычно заключается в (1) или (2); однако вопрос, который я хочу рассмотреть, состоит в том, может ли причина, предложенная в (3), иногда вступать в действие. Первый случай, описанный Рэйли, – это простое планирование, второй – статическое планирование (с использованием термиков, подъемных волн или склонового потока), а последний – динамическое планирование.
Dynamic soaring is a flying technique used to gain energy by repeatedly crossing the boundary between air masses of different velocity. Such zones of wind gradient are generally found close to obstacles and close to the surface, so the technique is mainly of use to birds and operators of radio controlled gliders, but glider pilots are sometimes able to soar dynamically in meteorological wind shears at higher altitudes. <! The highest speed reported by a radio controlled glider is Spencer Lisenby at with the Transonic DP at Parker Mountain. a bird without working his wings cannot, either in still air or in a uniform horizontal wind, maintain his level indefinitely. For a short time such maintenance is possible at the expense of an initial relative velocity, but this must soon be exhausted. Whenever therefore a bird pursues his course for some time without working his wings, we must conclude either
that the course is not horizontal,
that the wind is not horizontal, or
that the wind is not uniform. It is probable that the truth is usually represented by (1) or (2); but the question I wish to raise is whether the cause suggested by (3) may not sometimes come into operation. The first case described above by Rayleigh is simple gliding flight, the second is static soaring (using thermals, lee waves or slope soaring), and the last is dynamic soaring.
Пилотируемые воздушные суда
В своей книге 1975 года Streckensegelflug (опубликованной на английском языке в 1978 году как Cross Country Soaring Сообществом планеристов Америки), Хельмут Райхманн описывает полет, совершённый Инго Реннером на планере Glasflügel H 301 Libelle над Токумуалом в Австралии 24 октября 1974 года. В тот день на поверхности не было ветра, но над инверсией на высоте 300 метров дул сильный ветер со скоростью около 70 км/ч (40 узлов). Реннер совершил подъем с помощью троса до высоты около 350 метров, после чего резко снизился по ветру, пока не вошел в зону спокойного воздуха; затем он выполнил разворот на 180 градусов (с большой перегрузкой) и снова набрал высоту. Проходя через инверсию, он вновь столкнулся с ветром со скоростью 70 км/ч, но на этот раз как встречный ветер. Дополнительная воздушная скорость, которую это давало, позволила ему восстановить первоначальную высоту. Повторяя этот маневр, он успешно удерживал высоту около 20 минут, несмотря на отсутствие восходящих потоков воздуха, хотя и быстро сносился по ветру. В последующих полетах на планере Pik 20 он усовершенствовал эту технику, чтобы устранить снос по ветру и даже двигаться против ветра.
Беспилотные летательные аппараты
Техника динамического планирования адаптируется в беспилотных летательных аппаратах для повышения их характеристик при выключенном двигателе. Это увеличивает продолжительность полета и дальность действия аппарата в сложных условиях.
Космический корабль
Динамическое парение может быть использовано для превышения скорости солнечного ветра, используя разницу в его скорости вблизи Солнца, Земли и/или гелиопаузы.
Планер с радиоуправлением
В конце 1990-х годов радиоуправляемое планирование открыло для себя динамическое парение (это "открытие" в значительной степени приписывается выдающемуся пилоту радиоуправляемых планеров Джо Вуртсу). Пилоты радиоуправляемых планеров выполняют динамическое парение, используя подветренную сторону рельефа, такого как гребни, седловины или даже ряды деревьев. Если гребень обращен к ветру и имеет крутой задний (подветренный) склон, это может вызвать отрыв потока с вершины холма, в результате чего слой быстрого воздуха движется над объемом застойного или обратного потока воздуха за холмом. Градиент скорости, или сдвиг ветра, может быть значительно больше, чем тот, который используют птицы или полноразмерные планеры. Более высокий градиент позволяет извлекать соответственно больше энергии, что приводит к гораздо более высоким скоростям для моделей. Модели неоднократно пересекают слой сдвига, летая по круговой траектории: поднимаясь по заднему склону, они проникают во встречный поток, затем поворачивают и летят по ветру, пикируют вниз через слой сдвига в застойный воздух и снова поворачивают, чтобы подняться по заднему склону холма. Нагрузки, возникающие при резких поворотах на высокой скорости (самые быстрые модели выдерживают более 100 G), требуют значительного усиления конструкции фюзеляжа и крыла. Поэтому модели для динамического парения обычно строятся из композитных материалов. По состоянию на 21 февраля 2023 года самая высокая зарегистрированная наземная скорость для радиоуправляемого динамического парения составила 908 км/ч. Официальной организации, сертифицирующей скорости, не существует, поэтому рекорды регистрируются неофициально на основе показаний радарных пистолетов, хотя также используется анализ видеозаписей и других источников. В последнее время некоторые модели стали оснащаться бортовой телеметрией и другими приборами для регистрации таких параметров, как ускорение, воздушная скорость и т.д.