Когда видишь, как ребята в летающих костюмах прыгают с самолёта, создаётся впечатление, что аналогичного эффекта можно было бы достичь, если попытаться использовать обычное одеяло. Настолько ненадёжно (и даже безнадёжно) всё это выглядит. Ну не должно оно летать!
Вот только физика полёта вингсьюта (а именно так этот костюм правильно называется) сложнее, чем это кажется на первый взгляд. Дело не только в площади крыла, а в распределении воздушных потоков. Это целая система.
Для того, чтобы корректно говорить и полётах этой системы нужны детально рассматривать момент взлёта и акцентировать внимание на посадке. Тут сразу два важных момента:
- Вингсьюты работают только на подходящих для этого скоростях, что делает их аналогичными и простому крылу самолёта
- Приземление обычно осуществляется с использованием парашюта, а не в самом костюме. Факты посадки только лишь с использованием костюма можно пересчитать по пальцам и это каскадёрство. Более того, о возможности этого спорили долгое время
Мы же с вами ориентируемся на мультики и фильмы, где человек буквально превращается в белку-летягу или почти в птицу. Физика процесса на самом деле сильно отличается от этого и приёмы в кино нацелены на зрелищность. И мы бы воспринимали её иначе, без эффектов для придания драматичности съемки. Достаточно просто посмотреть весь процессы высадки спортсмена и полёта до приземления.
Единственное, что тут всё равно вызывало бы недоумение - это площадь перепонок. Примерно как в задачке для собеседований от Amazon. Но напомню, что это не кусок ткани или одеяло, а продуманная аэродинамическая система.
Как летает вингсьют физически?
Основа полёта костюма - система гибких крыльев, образованных вставками из ткани между руками, телом и ногами.
При падении набегающий поток воздуха наполняет эти поверхности, формируя устойчивый аэродинамический профиль, схожий с крылом самолёта. Именно это отличает костюм от обычного пододеяльника.
Соответственно, физика полёта в вингсьюте базируется на тех же принципах, что и аэродинамика самолёта. Воздушный поток обтекает поверхность костюма, создавая разницу давлений над верхней и нижней частью крыла. Благодаря этому возникает подъёмная сила, которая не даёт пилоту падать вертикально вниз, а переводит падение в управляемое планирование.
При угле атаки около 5–15° пилот может достигать коэффициента аэродинамического качества (отношения подъёмной силы к сопротивлению) примерно 1:3. Это означает, что на каждый метр снижения спортсмен способен пролететь до трёх метров вперёд.
Костюм реагирует на малейшие движения тела. Положение рук регулирует угол атаки и скорость. Подняв руки, пилот увеличивает сопротивление и замедляется, опустив - разгоняется. Работа ногами позволяет контролировать устойчивость и боковое направление, словно руль направления в самолёте. Тело в целом действует как жёсткий каркас планера - небольшое отклонение плеча или бедра приводит к повороту или изменению траектории.
Опытные пилоты используют эти движения для выполнения фигур высшего пилотажа: резких виражей, спиралей и даже синхронных полётов в группах.
Успех пришёл не сразу
Впрочем, наши мысли относительно аналогии с простынёй очень даже верные. История костюма довольно печальная. Достичь результата некоторое время не получалось.
В феврале 1912 года, 33-летний французский портной Франц Райхельт испытал собственное изобретение - гибрид парашюта и крыла. По замыслу конструкция должна была замедлить падение и позволить планировать, но в действительности она оказалась прообразом будущего вингсьюта. Райхельт обманул охрану Эйфелевой башни, заявив, что будет сбрасывать манекен, а затем прыгнул сам. Костюм не выдержал испытания, и изобретатель погиб.
Спустя почти два десятилетия, в 1930 году, 19-летний американец Рекс Финни из Лос-Анджелеса попытался усовершенствовать парашютный прыжок, добавив к нему простейшее крыло для увеличения горизонтальной скорости и маневренности. Его опыт стал началом целой серии экспериментов. Тогдашние конструкции собирались из подручных материалов. Энтузиасты утверждали, что сумели пролететь несколько сотен метров в подобном снаряжении.
К середине XX века ситуация стала настолько опасной, что количество несчастных случаев росло стремительно. В 1950-х годах Американская федерация парашютного спорта официально запретила любые эксперименты с крыльями типа летучая мышь. Ограничение сохранялось вплоть до конца 1980-х, фактически заморозив развитие идеи почти на три десятилетия.
Перелом произошёл в 1990-е годы благодаря французскому парашютисту и инженеру Патрику де Гайардону. Он создал принципиально новый костюм-крыло с тремя основными элементами, которых не было раньше и которые определили успех:
- крыльями под руками и между ног;
- двухслойной тканевой структурой с воздухозаборниками ram-air;
- системой внутренних перегородок (нервюр), которые распределяли поток и придавали конструкции жёсткость.
Такая схема позволяла набегающему воздуху надувать карманы крыльев, формируя стабильный аэродинамический профиль и подъёмную силу, что сделало полёт управляемым и безопасным.
Неужели только вниз?
Хотя вингсьют не оснащён двигателем, при достаточной начальной скорости пилот может на коротких отрезках траектории набирать высоту. Это достигается за счёт преобразования кинетической энергии в потенциальную. Разогнавшись в пикировании, спортсмен резко выравнивает костюм, направляя часть скорости вверх. Такой манёвр позволяет перелетать через препятствия или продлить траекторию.
На сегодняшний день официально зарегистрированный мировой рекорд дальности полёта в вингсьюте - 30,4 км. Это расстояние сравнимо с полноценным авиаперелётом на планере. Средняя горизонтальная скорость вингсьюта колеблется в пределах 150–200 км/ч, а вертикальная — около 40–60 км/ч, что делает полёт не падением, а полноценным управляемым скольжением в воздухе.
Почему бы тогда вместо парашютов не использовать такое? Ведь удобно оно. Хм, ну наверное потому, что цели разные. Вингсьют всё-таки скорее спортивный снаряд, требующий куда более сложной подготовки.
Уверен, что вас заинтересует подборка моих статей про физику летающих машин https://dzen.ru/suite/6d94baef-aae9-4580-be6b-20f8a8653805
Хочется помочь проекту, но нет возможности купить премиум? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️! Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями