О принципах и целях свободного полета. (оригинал статьи лежит на сайте http://airwalker.secondpilot.net )
Содержимое файла предназначено для тех, кто никогда подробно не интересовался свободным полетом, его основами и целями. Но, тем не менее, если вы здесь, значит проявили интерес к этому увлекательнейшему занятию или по крайней мере хотите узнать более подробно, - "а что же мы пилоты в этом всем нашли".
Итак: Почему ОНО летит?
Не вдаваясь в дебри аэродинамики, обясним все буквально "на пальцах"...
Что держит в воздухе любой летательный аппарат (ЛА)?
Летательный аппарат держит в воздухе подъемная сила.
Откуда она берется? 
Коротко говоря, от движения ЛА, обладающего крылом определенной формы в воздушной среде, т.е. относительно воздуха. Движение в воздушной среде не может происходить само по себе и всегда является следствием приложенной силы.
Что же может быть источником такой силы?
Вы ответите - "двигатель", и будете правы. Двигатель, отталкиваясь от воздуха или реактивной струи, в зависимости от его конструкции, заставляет ЛА двигаться вперед.
Однако, как же движется в воздухе безмоторное крыло, какая сила его движет вперед?
Эта сила не берется из "ниоткуда" она есть всегда и называется силой тяжести или гравитацией. Именно она поддерживает определенную скорость ЛА относительно воздуха. Эта воздушная скорость ограничивается лишь комплексной силой сопротивления, на постоянное преодоление которой сила тяжести (а соответственно и запасенная высота) расходуется. Подъемная сила же является прямым следствием взаимодействия поверхности крыла ЛА с набегающим потоком воздуха.
Внимание! Из этого следует самый жизненно важный факт для всех пилотов - Пилот живет скоростью! Если воздушная скорость ЛА будет меньше определенной величины, то генерируемая крылом подъемная сила не сможет нести суммарный вес пилота и ЛА, что неминуемо приведет к падению. (О скоростях дельтапланов парапланов и прочих интересующих вас ЛА можно получить краткую справку ЗДЕСЬ.)
Конечно, все не так страшно. Конструкции серийных дельтапланов и парапланов предусматривают автоматический выход из опасных ситуаций без вмешательства пилота или частичное предотвращение попадания в такие ситуации (в общем случае это называется устойчивостью). Однако за грубые ошибки пилотирования надо платить, и этой платой является потеря определенного количества времени и высоты, пока ЛА не восстановит нормальный (так называемый, балансировочный) режим полета. Отсюда опять-таки следует две вещи: первая - Чем выше тем безопаснее, и вторая (как дополнение к первой) - на малых высотах полета пилот должен быть предельно внимательным и недопускать грубых ошибок.
Небольшой итог.
Пилот разгоняет ЛА до минимальной полетной скорости для данного ЛА или даже немного больше (для гарантии). После чего делает управляющее движение на отрыв ЛА от земли. В полете же пилот постоянно контролирует скорость, чтобы она никогда не упала меньше, чем минимальная полетная скорость. Вот в общем-то и все, хотя нюансов великое множество.
Теперь еще несколько слов о скорости. Отметим, что речь идет только о воздушной скорости, относительной скорости крыла и воздуха, который его обтекает. Эта скорость не зависит, от того "по ветру" или "против ветра летит ЛА". Мало того, в полете эти фразы ("по" или "против") просто абсурдны. ЛА всегда летит относительно воздуха в независимости от того в какую сторону и с какой скоростью движется сам воздух. Вы можете легко представить это наблюдая за моторной лодкой на реке. Относительно воды лодка будет двигаться с одинаковой скоростью в независимости от того по или против течения будет лежать ее курс. Относительно же берега такая лодка будет двигаться с разной скоростью (по течению - быстрее, против - медленнее). В нашем случае вода - это воздух, а берег - поверхность земли.
Тогда почему же пилот взлетает и заходит на посадку всегда против ветра?
Причина этому проста. В безмоторном варианте мы имеем лишь ноги вместо шасси и можем двигаться (бежать) по земле со скоростью не быстрее чем 7-8 м/с.
Встречный ветер на взлете и посадке уменьшает скорость относительно земли и сокращает дистанцию для взлета и посадки (длину взлетно-посадочной площадки). В добавок к этому взлетная (минимальная) воздушная скорость, к примеру, дельтапланов, как раз имеет величину 6-8 м/с. Из это следует, что с попутным ветром у пилота просто "не хватит ног" для разгона крыла. Поскольку взлетная скорость данного ЛА относительно воздуха всегда постоянна, то если вы попытаетесь взлететь с попутным ветром, скажем 6 м/с на дельтаплане, минимальная скорость которого 8 м/с, вам надо будет набрать скорость относительно земли 6+8=14 м/с (а это, между прочим - 50,4 км/ч!).
Да кстати, если у вас вместо ног будут шасси, это вовсе не значит, что можно садиться в любом направлении. Даже большие самолеты, посадочная скорость которых намного больше возможной скорости ветра, никогда не нарушают этого правила: Взлетать и садиться только против ветра!
Вам не стало скучно?.. Возможно мы увлеклись подробными объянениями. Но обещаем в дальнейшем при своих пояснениях обращаться к аэродинамике и "формулам" еще меньше.
Что такое хорошая погода и летные условия.
Погода. Сколько о ней написано, наговорено, сложено стихов и песен. Типичное описание хорошей погоды среднего статистического "не пилота" выглядит приблизительно так: Тепло, сухо, нет ветра, облаков и осадков.
Однако понятие хорошей погоды с точки зрения пилота дельтапланериста или парапланериста несколько отличается от общераспространенного. Пилот оценивает погодные условия в первую очередь с точки зрения - можно летать на сверхлегком аппарате или нельзя. Поэтому фраза, типа - "погода отличная" сказанная настоящим пилотом может поначалу привести в недоумение. Почему?
Первое, на что обращает внимание пилот это сила и направление ветра. Причем паритель еще уделяет внимание и структуре воздуха (порывы, изменение направления, изменения температуры). Так например идеальная погода и условия для полетов в термических потоках - это тихий или полное отсутствие ветра, синее небо с равномерно разбросанными по нему кучевыми облаками средних размеров и высокая точка старта (500 м и больше). Не будем пытаться описать летную погоду одной фразой. Для пилотов дельта- и парапланеристов, моторных и безмоторных она несколько отличается. В добавок к этому имеются существенные различия для оценки погоды с точки зрения новичка и профессионала, а также с точки зрения различных целей полета. Вместо этого мы кратко опишем классические летные схемы и условия. Что даст вам возможность оценить общую картину самостоятельно.
Простейший вид полетов это полеты с гор (сверху вниз). Большинство непосвященных знают только этот способ полета безмоторных ЛА. Неудивительно, поскольку 90% пилотов в независимости от целей стартуют используя перепад высоты между вершиной горы (холма) и долиной внизу. Это самый доступные и популярные полеты, поскольку не требуют ничего кроме умения и наличия летного оборудования. В простейшем случае даже погода не сильно важна, если ветер слабый или штиль. Естественно, если пилот не будет предпринимать никаких действий, чтобы сохранить высоту, он неминуемо рано или поздно окажется внизу. Единственный способ теперь подняться в воздух для него будет опять взобраться на гору и повторить полет. Полеты подобного типа очень просты и практикуются не очень опытными пилотами, альпинистами для спуска после восхождения или просто при обучении. Здесь длительность полета будет прямо пропорционально зависеть от величины вашей горы. Удобно проводить такие полеты в гористой местности оборудованной подъемниками и другими удобствами. Если же гор по-близости нет, то можно использовать механизированные средства старта (различные типы лебедок для затяжки ЛА на определенную высоту, как планер, с последующей отцепкой и автономным полетом).
Однако любому пилоту быстро наскучивает летать сверху вниз и он быстро приходит к тому, что нужно освоить такую технику полета, которая позволит не терять высоту, и летать столько, сколько хочется, да еще и сесть там, где взлетел. Итак, следующий тип полетов, который несколько сложнее в освоении, но тем неменее достаточно прост, и может быть освоен абсолютно любым пилотом, который уже научился безопасно взлетать и садиться, а также вести свой ЛА в нужном направлении.
Полеты в потоках обтекания, или динамических восходящих потоках. На жаргоне пилотов-парителей такой восходящий поток называется "динамиком". Что же это такое? 
Все проще "пареной репы". Представьте себе ситуацию, когда вы заслоняетесь, скажем, большой книжкой от обдувающего ваше лицо вентилятора. Что будет происходить при этом с движущимся воздухом, который натолкнулся на преграду (в данном случае на вашу книгу)? Не нужно особенно напрягаться, чтобы сообразить, что при контакте с книгой воздух изменит свое направление вдоль поверхности книги и теперь его направлением будет направление заданное ее плоскостью.
Теперь к вернемся к полетам. То же самое происходит, когда воздух движущийся вдоль поверхности земли (попросту, ветер) натыкается на склон горы. Деваться ему некуда, и он начинает двигаться вверх по склону. Однако размеры горы, как вы понимаете, значительно больше чем у книжки, да и масса воздуха, движущаяся вверх по склону тоже очень велика. Все это дает возможность любому ЛА, который будет находиться над склоном, при определенных условиях летать бесконечно долго, теоретически - пока дует ветер. Возможность парения в динамике зависит от силы ветра, крутизны склона, типа ЛА, кое-каких несущественных мелочей и от умения удержаться в этом потоке.
Динамические потоки очень предсказуемы. Практически любая гора любого размера может генерировать такой поток при наличие ветра, набегающего на склон и создающего вертикальную составляющую у движущейся воздушной массы.
Кстати, именно массовые полеты в потоках обтекания и послужили причиной убежденности всех сторонних наблюдателей в том, что для полета дельтаплана или
параплана обязательно нужен ветер (правильнее говорить - "нужен восходящий поток").
Однако полеты в динамических потоках несмотря на их доступность, простоту освоения и длительность имеют одно слабое место. Пилоты использующие их "привязаны" к горе, которая генерирует этот поток. Кроме того, в независимости от высоты горы, динамический поток редко может поднять ЛА на высоту более 200-300 метров над вершиной горы его вызвавшей. (для справки, максимальная высота динамического потока, генерируемого горами меньше 100 метров высотой, как правило, не больше высоты этой горы.)
Что же делать, если пилот хочет лететь дальше, "куда глаза глядят", КУДА НАДО? Ему нужен двигатель. СТОП! Какой двигатель!? Мы говорим о парящем полете, а значит никаких двигателей. Итак, нужно оторваться от горы! Что же дает пилоту возможность набирать огромные высоты и двигаться в произвольном направлении?
Термические потоки. Их еще называют тепловыми или термиками, поскольку они образовываются благодаря поднимающамуся теплому воздуху (который как все мы знаем со школьной скамьи имеет меньшую плотность, чем холодный и попросту всплывает вверх). Воздух нагревается от теплых, участков земной поверхности, как вода в чайнике (заметьте, что она тоже поднимается вверх от нагреваемого дна). Следствие отсюда простое: Чтобы возникали термики необходим источник тепла, подогревающий землю. Таким источником в большинстве случаев служит солнце. Т.е. полеты в термических потоках возможны только в теплую солнечную погоду, когда прогрев земли максимален. Безусловно, природа термиков может быть различна (в том числе и искуственно вызванные пожарища, производства выделяющие много тепла и т.п.), но в одном они едины - теплый воздух поднимается вверх!
Термики достигают удивительных высот в несколько тысяч метров а наиболее мощные потоки в грозовых облаках (тоже термической природы) могут достигать высот более 20 000м! Однако они мало пригодны для полетов ввиду высокой турбулентности воздуха и прочих очевидных неприятностей.
Как правило, в средней полосе термики достигают высоты 2000-2500м. Ограничивает же подъем воздуха так называемая точка росы - это высота, на которой происходит конденсация влаги, содержащаяся в воздухе поднятом термиком. Температура воздушной массы ведь с высотой понижается. Сконденсированную влагу мы все легко видим, как кучевые (такие "кудлатые") облака, темное "донышко" которых находится на одной высоте в течение всего дня. Кстати, это одна из главных примет хорошей термической погоды - наличие кучевых облаков. Таким образом научившись находить и набирать высоту в термиках (обрабатывать термики) пилот может достигать значительно больших высот.
Диаметр термиков может варьироваться от нескольких сантиметров до сотен метров. И пилоту необходимо быстро определять их размеры и силу, чтобы подниматься в них оптимальным способом.
(Более подробно о местах образования термиков)
Куда пилот стремится.
Начнем избитой "до потери восходящего потока" фразой. Есть одна у летчика мечта... Да, да, да, именно она, родимая. Сразу вопрос. Почему именно высота? Впрочем, вы уже можете догадаться..., хотя лучше подскажем. Чем больше у вас высота, тем дальше вы сможете пролететь от того места, где находитесь (у вас ведь крыло нет двигателя), и основной инструмент для ее набора - термик.
Теперь мы можем "нарисовать" вам картину обычного полета настоящего пилота-парителя, знакомого со всеми тонкостями.
Пилот дожидается хорошего (в смысле летного) дня, когда на небе красивые "в шахматном порядке" кучевые облака (кучевка) и стартует наиболее доступным для него в данный момент способом. Если в силу разных причин (например слабый ветер или отсутствие высоких гор) пилот не имеет возможности воспользоваться динамическим потоком, он должен произвести поиск термика, как можно быстрее после старта с высокой точки (после отцепки буксировочного троса), пока у него есть высота, ведь чем ниже к поверхности земли, тем труднее найти крупный термик и удержаться в нем. В противном случае потребуется либо снова взбираться на гору или снова воспользоваться услугами буксировщиков. Однако, если условия таковы, что пилот имеет возможность "поболтаться" некоторое время над склоном в динамике и набрать в нем сотню другую метров, то он может просто дождаться пока какой-нибудь термик оторвется впереди в долине и будет снесен ветром к нему, бороздящему воздух над склоном.
Вообще нет увлекательней занятия, чем "охота за термиками". Термик в отличие от динамика (который четко привязан к склону) нельзя увидеть непосредственно, и пилот должен приложить все свои знани и опыт по его "вычислению". Вдобавок ко всему термик не стоит на месте и постоянно сносится ветром (он отрывается от территории его породившей, дрейфует и извивается даже в полный штиль), Таким образом пилот превращается в охотника, цель которого "на грани жизни и смерти" найти восходящий поток или опять окажешься внизу на земле. Существует множество примет, по которым пилот с большей или меньшей вероятностью может судить о возникновении в тот или иной момент термического потока. Эти приметы каждый пилот накапливает и проверяет всю свою жизнь.
Но, однако, это еще не все. Найдя или просто наткнувшись на термик пилот в большинстве случаев имеет всего несколько секунд, чтобы распознать его, определить форму, силу потока и выполнить (иногда очень крутой) маневр с целью удержать свой ЛА в пределах области поднимающегося вверх воздуха.
Душевное состояние пилота, обрабатывающего термик и набирающего высоту метр за метром буквально ни начем, "на пустом месте", весьма трудно передаваемо. С каждым метром высоты, пристального внимания и упрорной работы растут возможности пилота по покорению пространства (больше набрал - дальше улетишь).
Но вот она... Кромка облака... Три сотни метров над головой, закрывает все небо до горизонта, но только сверху... Две сотни... Сотня... Что же делает пилот дальше?
А это уже в зависимости от поставленной задачи. Пилот может просто захотеть полетать, но никуда далеко путешествовать не собирается. Он может потратить набранную высоту не для полета куда-то, а для отработки фигур высшего пилотажа, или просто полетать "вогруг да около". Наиболее рисковые могут "пошастать" в облаке, если погода и структура данного потока говорит о том, что там будет спокойно и безопасно. Да и мало ли чего (от пения песен до фото- и кино- съемки).
Но, если он хочет лететь далеко, то ему необходимо оставить облако и двинуться в выбранном направлении, отыскивая по пути новые и новые потоки. Естественно, что при перелетах от потока к потоку и поиске пилот будет терять высоту набранную в предыдущем потоке. Следовательно, его цель - найти следующий подходящий поток до того, пока высоты совсем не останется.
Что такое соревнования и рекорды.
Уж если мы говорим о спортивных полетах, то вопрос о соревнованиях рано или поздно все равно возникает. Цель любых соревнований всегда была, есть и будет, определить - кто лучше. То же самое и среди пилотов парителей. И чтобы проще было представить, как это происходит в дельтапланеризме и парапланеризме, опишем в упрощенном виде несколько типичных летных заданий и критерии определения победителей.
Сразу скажем, что полеты на максимальную длительность пребывания в воздухе не проводятся с тех пор, как были освоены полеты в динамике, ввиду того, что длительность таких полетов может достигать нескольких суток и никому не интересно "висеть" в воздухе над одним местом столько времени.
Наиболее популярным является задание - "полет по маршруту до намеченной цели на минимальное время". Побеждает в задании тот пилот, который пролетит по заданному маршруту за минимальное время. Победитель в задании (а оно продолжается целый день) определяется по наибольшему количеству набранных очков. Формула расчета набранных в задании очков довольно сложна, так как учитывает множество факторов (количество участников и их результаты в данном задании, погодные условия, сложность задания и т.п.) . Все это делается для максимального ограничения влияния случайных факторов на результат чемпионата.
Для контроля за прохождением маршрута применяется фотографирование пилотами-участниками поворотных пунктов (заранее определенных и хорошо заметных объектов на местности, как правило телевышек, труб, ферм, элеваторов и т.п.).
Полеты по маршруту имеют несколько разновидностей в зависимости от траектории (ломаные, треугольные, с возвращением), способов старта (в порядке жребия, произвольно) и способов отсчета времени (для каждого пилота отдельно или для всех одновременно).
Иногда разыгрывают летные задания типа - "открытая дальность", когда пилот стартует в произвольное время в течение летного дня (тура) и летит так далеко, как может и в любом направлении (обычно по ветру). Это задание сейчас разыгрывается редко, поскольку пилоты и их аппараты уже в состоянии пролетать сотни километров и собирать их по всей стране очень неудобно и дорого. Подсчет результатов ведется по сходной с предыдущей схеме однако время при этом, как правило, не учитывается.
В определенных условиях, когда первые два типа заданий разыграть невозможно, разыгрывают "полет по произвольному маршруту". Выглядит это примерно так: на небольшом (обычно 2-7 км) расстоянии друг от друга определяются поворотные пункты (довольно большое количество) и пилоту предоставляется возможность самому выбрать порядок и количество их облета и фотографирования. Очки подсчитываются с учетом времени и пройденного расстояния.
Итог чемпионата определяется суммой очков, набранных участниками во всех турах, что заставляет пилотов летать с максимальной эффективностью каждый день и исключает случайный выигрыш чемпионата.
Акробатика и Спидглайдинг. Очень зрелищные состязания, однако на территории СНГ этим направлением практически не занимаются, поскольку для этого необходимы специальные ЛА и соответствующая организация, требующая высоких затрат. Полеты проводятся в гористой местности (чем выше тем лучше) и каждый полет можно наблюдать от старта до посадки. Длительность таких полетов не превышает нескольких минут, поскольку интенсивное маневрирование и высокие скорости "съедают" высоту очень быстро. Крутые развороты, высокие скорости, мертвые петли и штопоры - это обычные атрибуты таких состязаний.
Рекорды. О рекордах мечтают все. Даже те, кто не собирается побивать мировые рекорды, по крайне мере хотят улучшить свои собственные. Итак, что же можно улучшать в полете?
Дальность полета. Это наиболее "штурмуемое" направление в установлении рекордов. Новые рекорды дальности устанавливаются ежегодно и несколько лет назад превысили отметки 300 и 500 км (для ПП и ДП).
Для этого претенденты выезжают в определенное время в специальные районы земного шара, где рождаются мощные термики, достигающие высот 4-6 км. Такими местами обычно являются пустыни в субтропических и экваториальных зонах. Богаты такими местами практически все континенты, но наиболее знамениты Африка и Австралия. Организация подобных полетов очень дорогостоящая и требует участия нескольких человек обслуживающего персонала.
Максимальная скорость на маршруте - еще одно популярное приложение для амбиций рекордсменов. Международной федерацией определены несколько стандартных дистанций, время прохождения которых можно улучшать с регистрацией рекорда.
Выигрыш высоты. Имеется ввиду перепад высот между точкой старта и максимальной набранной высотой. Высота фиксируется с точностью до метра электронными приборами, которые пилот берет с собой.
Список последних летных достижений спортсменов мирового уровня можно всегда посмотреть на сервере международной федерации.
Теперь, если вы не удовлетворили свое любопытство и тягу к познанию Неба,
нам стоит познакомиться поближе!
