Лифт (парящий)

Подъёмная сила — метеорологическое явление, используемое в качестве источника энергии парящими самолётами и парящими птицами . Наиболее распространенное применение лифта в спорте и отдыхе. Три воздушных вида спорта , в которых используется парящий полет: планеризм , дельтапланеризм и парапланеризм .

Энергию можно получить, используя восходящий воздух из четырех источников:

Термики (где воздух поднимается из-за тепла),
Коньковый подъемник, при котором воздух вытесняется вверх по склону,
Волновой подъемник, при котором гора создает стоячую волну.
Конвергенция, место встречи двух воздушных масс.

При динамическом парении также можно получить энергию, хотя при этом используется разница в скорости ветра, а не восходящий поток воздуха.

Термики

Термики — это столбы восходящего воздуха, образующиеся на земле в результате нагрева поверхности солнечным светом. ^[1] Если воздух содержит достаточно влаги, вода будет конденсироваться из поднимающегося воздуха и образовывать кучевые облака .

Термальный лифт часто используют птицы, такие как хищники , грифы и аисты . Хотя тепловой лифт был известен братьям Райт в 1901 году, он не использовался людьми до 1921 года Вильгельмом Лойшем в Вассеркуппе в Германии. ^[2] Лишь примерно в 1930 году использование термиков для полета на планерах стало обычным явлением. ^[3]

При обнаружении термического потока пилот летает по кругу, чтобы оставаться в пределах термического потока, набирая высоту, прежде чем полететь к следующему термическому потоку и к месту назначения. Это известно как «термализация». Скорость набора высоты зависит от условий, но обычно скорость составляет несколько метров в секунду. Термики также могут образовываться в линию, обычно из-за ветра или местности, создавая облачные улицы . Они могут позволить лететь прямо во время набора высоты в непрерывном подъеме.

Когда в воздухе мало влаги или когда инверсия не позволяет теплому воздуху подняться достаточно высоко, чтобы влага могла конденсироваться, термики не создают кучевых облаков. Типичными местами обнаружения термиков являются города, свежевспаханные поля и асфальтированные дороги, но термики часто трудно связать с каким-либо объектом на местности. Иногда термические явления возникают из-за выхлопных газов электростанций или пожаров.

Поскольку для этого требуется восходящий нагретый воздух, термолинг эффективен только в средних широтах с весны до конца лета. Несмотря на эти ограничения, это наиболее распространенный источник подъемной силы, используемый пилотами-планеристами, поскольку подъемная сила на гребне и подветренные волны требуют гористой местности и, следовательно, не могут быть найдены вблизи данного аэродрома. В межсезонье, когда термики слабее, все еще можно использовать гребень и волновую подъемную силу, и некоторые пилоты отправляются для полетов в более гористые районы.

Гребень планера Scimitar парит в Лок-Хейвене, штат Пенсильвания, США.

Коньковый подъемник

Подъем гребня , или орографический подъем , вызван подъемом воздуха на наветренной стороне склона. Гребневый подъемник широко используется морскими птицами и самолетами. В местах, где дует устойчивый ветер, гребень может позволить находиться в воздухе практически неограниченное время. ^[4]

При подъеме по гребню пилоты обычно летают на длинных прямых ногах параллельно гребню. Если максимальная высота подъема не достигнута, пилот может развернуться и полететь в другую сторону выше того же склона. При скорости ветра от 20 до 25 узлов (46 км/ч) самолет может взлететь на высоте, вдвое превышающей высоту препятствия. Подъем на гребень также можно усилить за счет термиков, когда склоны также обращены к солнцу. ^[5]

Волновой подъем

Двояковыпуклое облако, созданное горной волной.

Волны Ли возникают, когда над горой дует ветер со скоростью 25 узлов (46 км/ч). При условии постоянного увеличения силы ветра с высотой без существенного изменения направления могут создаваться стоячие волны. Их обнаружил пилот-планерист Вольф Хирт в 1933 году. ^[6]Эти волны достигают высоты, намного превышающей исходное препятствие, и поэтому могут позволить планерам подняться в стратосферу. Пилоты используют дополнительный кислород , чтобы избежать гипоксии , поскольку большинство планеров не имеют герметичной кабины. Этот подъем часто отмечается длинными неподвижными двояковыпуклыми (линзовыми) облаками, лежащими перпендикулярно ветру. ^[7]Горная волна была использована для установления рекорда максимальной высоты на планере, когда Джим Пейн и Тим Гарднер 2 сентября 2018 года взлетели на высоту 22 657 метров (74 334 фута) над Эль-Калафате , Аргентина, на специально построенном Windward Performance Perlan. II . ^[8] Текущий мировой рекорд дальности 3008 км (1869 статутных миль) Клауса Ольмана (установлен 21 января 2003 г.) ^[9] также летал с использованием горных волн в Южной Америке .

Редкое волновое явление, известное как «Утренняя слава» — рулонное облако, создающее сильный подъем. Пилоты вблизи австралийского залива Карпентария используют его весной . ^[10]

Схематическое сечение фронта морского бриза. Если воздух внутри страны влажный, спереди часто отмечаются кучевые облака.

Было замечено, что птицы используют волновой подъемник, чтобы пересечь горные районы. ^[11]

Зоны конвергенции

Границы, где встречаются две воздушные массы, известны как зоны конвергенции . ^[12]Это может произойти при морском бризе или в пустынных регионах. Морской бриз (или береговой бриз ) — ветер с моря, дующий над сушей у берегов. Во фронте морского бриза холодный воздух с моря встречается с более теплым воздухом с суши и образует границу, похожую на неглубокий холодный фронт вдоль линии сдвига . Это создает узкую полосу подъемной силы при скорости ветра до 10 узлов (19 км/ч). Они позволяют набирать высоту, пролетая вдоль перекрестка, как если бы это был холмик земли. Сближение может происходить на значительных расстояниях и поэтому может обеспечить практически прямой полет при наборе высоты.

Динамическое парение

В динамичном взлете ^[13] энергия получается за счет многократного пересечения границы между воздушными массами с разной горизонтальной скоростью, а не за счет подъема воздуха. Такие зоны с высоким « градиентом ветра » обычно расположены слишком близко к земле, чтобы их можно было безопасно использовать планерами, но Альбатросы и модели планеров используют это явление.

Иллюзии лифта

Пилот может создать индикацию подъемной силы на некомпенсированных приборах, введя набор высоты, потянув ручку назад (отсюда и « ручка термическая »). Это не настоящая подъемная сила, поскольку увеличение потенциальной энергии самолета достигается за счет уменьшения воздушной скорости, а не за счет полета в восходящем воздухе. Планеры оснащены приборами с компенсацией, предотвращающей появление признаков термического воздействия стика, но это явление очевидно на самолетах, компенсация которых недостаточна.

Ссылки

^ «Схема термиков» . Архивировано из оригинала 18 июля 2006 г. Проверено 5 сентября 2006 г.
^ Ирвинг, Фрэнк (1998). Пути парящего полета . Город: Мировое научное издательство . п. 53. ИСБН 1-86094-055-2 . Термики были известны братьям Райт в 1901 году, но впервые были обнаружены в 1921 году Уильямом (так в оригинале) Лойшем в Вассеркуппе...
^ Уэлч, Энн (1980). История планёрства, 2-е издание . Джон Мюррей . ISBN 0-7195-3659-6 .
^ «Запись продолжительности» . Архивировано из оригинала 19 февраля 2005 г. Проверено 24 августа 2006 г.
^ «Схема гребневого подъемника» . Архивировано из оригинала 18 июля 2006 г. Проверено 5 сентября 2006 г.
^ «Статья о волновом подъемнике» . Проверено 28 сентября 2006 г.
^ «Схема волнового подъема» . Архивировано из оригинала 18 июля 2006 г. Проверено 5 сентября 2006 г.
^ «Планер Airbus Perlan Mission II взлетает на высоту 76 000 футов, чтобы побить собственный рекорд высоты, превзойдя даже самолет-разведчик U-2» . Проверено 18 июля 2020 г.
^ «Рекорд дистанции» . Архивировано из оригинала 11 марта 2008 г. Проверено 24 августа 2006 г.
^ «Утренняя слава» . Архивировано из оригинала 25 августа 2006 г. Проверено 27 сентября 2006 г.
^ [Отчет Нидерландского института экологии об использовании волновой подъемной силы птицами]
^ Брэдбери, Том (2000). Метеорология и полеты: Руководство для пилота по погоде (полет и планеризм) . А&С Черный . ISBN 0-7136-4226-2 .
^ Райхманн, Гельмут (2005). Планеризм по пересеченной местности . Издательство «Моторбук». ISBN 3-613-02479-9 .

[1] «Схема термиков» . Архивировано из оригинала 18 июля 2006 г. Проверено 5 сентября 2006 г.

[2] Ирвинг, Фрэнк (1998). Пути парящего полета . Город: Мировое научное издательство . п. 53. ИСБН 1-86094-055-2 . Термики были известны братьям Райт в 1901 году, но впервые были обнаружены в 1921 году Уильямом (так в оригинале) Лойшем в Вассеркуппе...

[3] Уэлч, Энн (1980). История планёрства, 2-е издание . Джон Мюррей . ISBN 0-7195-3659-6 .

[4] «Запись продолжительности» . Архивировано из оригинала 19 февраля 2005 г. Проверено 24 августа 2006 г.

[5] «Схема гребневого подъемника» . Архивировано из оригинала 18 июля 2006 г. Проверено 5 сентября 2006 г.

[6] «Статья о волновом подъемнике» . Проверено 28 сентября 2006 г.

[7] «Схема волнового подъема» . Архивировано из оригинала 18 июля 2006 г. Проверено 5 сентября 2006 г.

[8] «Планер Airbus Perlan Mission II взлетает на высоту 76 000 футов, чтобы побить собственный рекорд высоты, превзойдя даже самолет-разведчик U-2» . Проверено 18 июля 2020 г.

[9] «Рекорд дистанции» . Архивировано из оригинала 11 марта 2008 г. Проверено 24 августа 2006 г.

[10] «Утренняя слава» . Архивировано из оригинала 25 августа 2006 г. Проверено 27 сентября 2006 г.

[11] [Отчет Нидерландского института экологии об использовании волновой подъемной силы птицами]

[12] Брэдбери, Том (2000). Метеорология и полеты: Руководство для пилота по погоде (полет и планеризм) . А&С Черный . ISBN 0-7136-4226-2 .

[13] Райхманн, Гельмут (2005). Планеризм по пересеченной местности . Издательство «Моторбук». ISBN 3-613-02479-9 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]