František Pavlоušek & Daria. Science and practice in paragliding. Lecture 1



An interview, 2018, Brno. Part 1. Paragliding software, production and technical data in paragliding design.

"Вы летаете на чём-то, ты конструируешь нечто, чего нельзя представить в виде компьютерной модели, не существует модели того, на чём вы летаете в действительности. Действительность расходится с компьютерной моделью!"

Для русскоговорящих.

Всегда можно выбрать автоматический перевод на русский в субтитрах на YouTube. А также мы предоставляем вольный перевод сути диалога. Приятного просмотра!

FR: Первое, с чего нужно начать: дизайн и работа конструктора состоят из 2 основных этапов. Точнее, в ней много составляющих, но что касается работы на компьютере, можно выделить 2 части. С одной стороны, это прикладная "наука". Когда речь идёт о конструировании парапланов, это не очень широко распространённое программное обеспечение. Но для парапланерного рынка это типичный этап. Разные бренды пользуются разным программным обеспечением, наш софт написал парень из Австралии, он живёт в Абердине. Здесь очень удобный интерфейс, позволяет легко сделать чертёж. Наверное, когда речь идёт о программном обеспечении, многим кажется, что на компьютере моделируют аэродинамические процессы, но в работу конструктора это не входит. На рынке ПО для парапланов, по крайней мере, это не предполагается, насколько я знаю. Потому что это уже очень узкоспециализированное ПО... Расскажу немного об этой программе, что можно сделать с её помощью. Модель параплана, идея, почти как на экране, у меня уже есть - я его уже придумал и продумал. Форма профиля, количество секций, количество нервюр, крутка крыла, вся схема - размах крыла, изгиб консолей, длина строп - всё это я держу у себя в голове. Программное обеспечение помогает мне составить модель, собрать части рисунка в одно целое. Вот для чего мне нужна эта программа. Я создаю общий чертёж параплана и добавляю схему стропления. Каждую продуманную мною деталь я переношу в компьютер, создаю визуальную презентацию. Так я готовлю все детали параплана к производству - переношу каждую деталь на общую схему. Каждая деталь идёт в файлы... Нервюры - я беру их отсюда и для каждой делаю свой файл, а потом опять собираю из них единую схему в программе, с которой работают уже на производстве, на фабрике. Там с ними работают уже как с выкройками для футболок, например. Там используют аналогичное программное обеспечение, в котором можно будет видеть 3D-модель, вращать отдельные части, чтобы видеть изгиб под нужным углом... соблюдать верное направление изгиба вправо, влево... Для того, чтобы нарезать ткань, на фабрике применяют лазерный станок, этой технологией сейчас пользуются везде, а затем к пошиву параплана уже приступают работницы со швейными машинками, они соединяют части... На схему я переношу сначала детали из одного материала, потом нижний слой, который чаще всего делают из одной ткани, верхний слой - из другой ткани, потом туда отправляются все ленты, мини-нервюры, диагональные нервюры, жесткости - все поддерживающие части, соединительные материалы, каркас параплана. Вот для чего мне нужна эта программа. Картинку в 3D, которую можно вращать во все стороны, я теперь разбираю на отдельные выкройки, детали... Программное обеспечение помогает проделывать всю эту работу. Другая задача, которую я выполняю в этой программе...

DK: Вы составляете 3D-модель из отдельных частей или?..

FR: Нет, нет. Здесь 3D-модель - это исходное изображение. Я начинаю с него. То есть передо мной с самого начала есть объёмная модель, для которой я задаю параметры, в которую добавляю все детали, например, вставляю центральную нервюру, затем остальные нервюры, и так далее, а программа помогает связать их в одну схему. Или я могу работать над каждой нервюрой по-отдельности, если они отличаются. Это работа для моих серых клеток. Вот так я сначала создаю общий план со всеми нервюрами...

DK: А покажите, как выглядит крыло с нервюрами!

FR: так.. Собственно, с этого я начинаю. Но перед этим мне нужно создать вот это изображение... вид крыла спереди. Я задаю арочность, длину строп в данных точках. Затем я должен составить плоскую проекцию ткани. Это второй пункт, которым я занимаюсь. Ткань уже соединяется со стропами на этом рисунке, в плоской проекции крыла заданы точки крепления строп. Они находятся на расстоянии в пропорциях 10%, 30%, 60%, и D-ряды, или полу-ряды, в позициях 75% или 85%. Точки крепления строп я задаю сам, как и форму параплана, - вот здесь чуть больше вперёд, вот тут немного сдвинуть назад - размах крыла... Всё это я проделываю сам, вот чем я занимаюсь...

FR: Я задаю все эти параметры, а затем приступаю к форме крыла - задаю характеристики профиля. Потом я переношу профиль в эту модель, размещаю профиль в объёмном графическом каркасе, и модель параплана готова. Этот файл надо обновить - и вот моя модель, чертёж готов. Можно вращать и рассматривать его: вот сечение по-диагонали, можно видеть профиль крыла, можно "снять" верхнее полотно, теперь я могу перейти к просмотру с другого ракурса, видно косые нервюры внутри, видно ленты по "силовым" линиям, видно диагональные крепления нервюр, это весь купол без верхнего слоя. В этой программе можно скрыть любую часть модели, я могу убрать стропы, если они мне мешаются. Это полноценная модель, можно рассматривать её с любой стороны. Мне удобно посмотреть на неё в этой программе и оценить, что мне нравится, что и где не нравится. Если ты начнёшь работать с этим программным обеспечением, и если знаешь, как выглядит параплан, ты тоже сможешь сконструировать параплан...

DK: нет, нет, только не я...

FR: Но здесь есть одна проблема: когда хочешь создать параплан, крыло, или любой летательный аппарат, в первую очередь... Один из профессоров Технического Университета часто говорил нам, он любил повторять: "Если хотите построить новый летательный аппарат и при этом меняете более 20% существующего образца, вероятность того, что вы не сможете поднять его в воздух, довольно велика." Так что когда работаешь над текущей моделью, надо начинать с предыдущей. Например, когда работаю над Summit XC4, я опираюсь на Summit XC3, Trango XC3 начинается с Trango XC2 и так далее, каждый раз я отталкиваюсь от какого-то другого крыла. Работа над Meru тоже началась не с пустого места - у нас уже были удачные двухрядки, в 2008, 2009 годах, я точно не помню, в Axis.

DK: Mercury, в 2008, я уже летала в это время ...

FR: 2008 - да, больше 10 лет назад! И я снова работаю над двухрядкой... Но Meru мы начали разрабатывать на базе EdgeXR (у нас когда-то было много прототипов, мы не заморозили эти проекты, продолжаем развивать направление). Так что проект двухрядного крыла мы развиваем постепенно, шаг за шагом, двигаемся этап за этапом. Вот новый параплан, но он ещё не доработан. Я стараюсь взять самое лучшее из предыдущей модели, потом приступаю к совершенствованию слабых сторон. Так получается следующее поколение прототипа. Такова последовательность действий в моей работе. Можешь взять такое программное обеспечение, я покажу тебе, как с ним обращаться, и ты сконструируешь свой параплан дня за 2 или 3, получится вполне симпатичное крыло! Но я не уверен, что оно сможет летать, потому что для начала тебе нужна правильная форма профиля... Нужно знать, где будут точки крепления строп, даже если ты немного поменяешь форму или сдвинешь точки крепления, чуть-чуть изменишь диагональные нервюры, это повлияет на поведение параплана. Форма, размер косых нервюр - всё это скажется на его поведении. Когда я общаюсь с профессиональными учёными на темы аэродинамики, им вообще не нравятся парапланы. Мне говорят: "Вы летаете на чём-то, ты конструируешь нечто, чего нельзя представить в виде компьютерной модели, не существует модели того, на чём вы летаете в действительности. Действительность расходится с компьютерной моделью!" При создании Meru и его прототипов мы сотрудничали с Техническим Университетом, у нас хорошо налажено сотрудничество с кафедрой авиации в Брно. Для того чтобы сделать качественные чертежи новой модели, в первую очередь мне нужно подумать о наполнении каждой секции. Если я меняю форму профиля или нервюр, меняется объём внутри секции. Нужно продумать аэродинамику, как воздушный поток будет обтекать эту конструкцию. Мы производили вычисления, обсчитывали воздушные потоки вокруг крыла без нервюр, а потом делали вычисления с "начинкой", как воздух обтекает крыло сверху и снизу. Затем мы сравнили результаты с данными симуляции, я имею ввиду, мы использовали компьютерную симуляцию аэродинамической трубы для маленькой компьютерной модели параплана в воздушных потоках. Моя задача - продумать, как будет вести себя гибкий, пластичный профиль в реальном полёте. Определённые силы воздействуют на стропную систему, давление распределяется по ткани, крыло меняет форму в зависимости от положения точек крепления строп. Если переместить стропу в новую позицию, закрепить в другой точке, гибкая и подвижная ткань крыла меняет форму аэрофойла. Когда конструируешь новое крыло, профиль крыла будет изгибаться по-другому, давление и силы, воздействующие на крыло в полёте, смещают нагрузку туда-сюда, центр действия сил сдвигается вперёд-назад, особенно если в полёте меняется угол атаки, если применять акселератор, - у тебя нет одного и того же неизменного аэрофойла ни на каком крыле, ни на трёхрядном, ни на двухрядке. Профиль деформируется, принимает разную форму... Так что мы проводили множество вычислений, сделали массу симуляций, и я стремлюсь создать наилучшую, оптимальную форму профиля... Так вот, когда мы пытались создать компьютерную модель, нам нужно было обсчитать эти процессы, учесть деформацию профиля, потом ещё раз вычислить аэродинамические процессы, снова произвести вычисления с другой формой крыла, сделать новую модель с другим профилем, снова вычисления, новая модель и т.д. Каждый раз мы должны производить новые вычисления для каждой немного изменённой конфигурации профиля крыла, для каждой новой модели крыла. Так мы вырабатываем лучшую форму, каждый раз закладываем в модель деформацию... Шаг вперёд, вычисления, ещё один шаг, снова вычисления - это бесконечные итерации... Вот что нужно делать, если добиваешься точных данных.

DK: А вот вопрос от пилотов из России. В этом году вышла новая модель Ascent4, EN-А от UP 2018 года, и мы обратили внимание, что в этой линейке удлинение парапланов снижается, а летают они всё лучше и лучше! В чём секрет? Почему так происходит?

FR: Знаете, удлинение - это очень важный показатель для любого летательного аппарата, для всех парящих устройств... Технически невозможно "обойти" коэффициент удлинения. Предположим, вы создаёте крыло с большим удлинением, чтобы получить совершенный инструмент для полёта, добиться от своего летательного аппарата максимально возможного качества... Но мы говорим об идеальном крыле, исключая какие-либо погрешности в системе, или по крайней мере об идеальном планировании на определённой скорости. Ну, если так рассуждать, конечно, пусть все парапланы будут с высоким коэффициентом удлинения. Но большое удлинение имеет свои недостатки, и у нас есть свои сложности. Так что для любой категории летательных аппаратов есть свой оптимум, и тут есть свой оптимум. Это очень комплексная проблема, и задаваясь вопросом об удлинении, вы легко можете запутаться просто потому, что не владеете всей необходимой информацией, картина не сложится без многих деталей. Есть расхожее мнение, утверждение, или ощущение, что удлинение находится в обратных отношениях с безопасностью [крылья с большим удлинением небезопасны]. Конечно, это не так. Безусловно, крылья с большим удлинением конструируют, чтобы выиграть в качестве, улучшить аэродинамические характеристики. Но ведь можно сделать 2 параплана с одинаковым качеством, одно - с удлинением 5,5, а другое - 6,0. А летают они одинаково, как это возможно? Конструктор, который проектировал EN-A параплан с удлинением 5,5, исходил из идеи, что ему нужно добиться максимума от крыла с этим удлинением, он стремился встроить туда наиболее эффективный профиль, он трудился над формой крыла, чтобы отточить его лётно-технические характеристики. Другому дизайнеру досталось некоторое исходное преимущество в качестве, его EN-A параплан с удлинением 6,0 превосходил по своим ЛТХ то крыло с коэффициентом 5,5. Но что мне делать с этим запасом качества? - сказал он, - лучше я немного понижу его "летучесть" в пользу безопасности, пожертвую часть заложенного в нём преимущества, раз в нём нет крайней необходимости. Сделаю более "безопасный" профиль, намного более безопасный, пусть и потеряю от этого в качестве. То же самое касается формы крыла, а это очень важный момент! У нас для этого опять же есть профиль, а ещё мы можем играть с углом атаки в центроплане и консолях крыла. Либо мы проектируем максимально возможные ЛТХ, либо чуть-чуть меняем форму крыла в консолях, чуть-чуть регулируем крутку, немного подкорректируем профиль на кончиках... И качество мы потеряем, зато получим безопасность, управляемость, лёгкость полёта в итоге! В общем-то это и есть мой метод работы. Я предпочитаю заложить большее качество, а затем "тратить" его на безопасность, управляемость, поведение в полёте, манёвры, парение и т.д. - "сливать" его превосходство, его прекрасную аэродинамику на радость полёта. Это первое, что я хотел сказать о коэффициенте удлинения. Неправда, что крылья с большим удлинением обязательно должны быть опасны. Конечно, если у нас удлинение 9, и ещё есть... Подождите, к нам гости? Дайте мне секунду, продолжим...

FR: Заканчивая тему удлинения... Конечно, если сравнить крыло с удлинением 9 - не знаю, когда-то такие крылья ещё пытались конструировать - со "школьным" парапланом, у которого удлинение 5, будет крайне сложно уравнять эти крылья в плане безопасности. Но если сопоставлять парапланы с удлинением 5 - и 5,5; 6 и 6,5, то вряд ли показатели безопасности будут сильно различаться. Это одна сторона проблемы. Другой вопрос: мы не всегда знаем "истинное" удлинение. Коэффициенты удлинения, которые обычно указывают в описании парапланов, не обязательно совпадают с "истинным" удлинением. Могу привести простой пример. Если я обрежу кончики ушей у этого параплана: это модель с удлинением 5,6, - я убираю по одной секции с каждой стороны и получаю параплан с удлинением 5,4. Лётно-технические характеристики и качество останутся прежними. Разница будет настолько мала, что её не получится измерить. Но разница между коэффициентами 5,4 и 5,6 кажется гораздо более внушительной. Так это выглядит со стороны, для непосвящённых. Они видят удлинение 5,4; 5,6; 5,7; 5,3 - и думают: один параплан безопаснее, другой - опаснее, у этого качество выше, у этого - ниже. Но по сути это может быть одно и то же крыло с разной формой ушей. Так что если мы говорим о форме уха на простых парапланах, таких как Ascent, - не о таких парапланах как Trango или Meru - это скорее вопрос внешней эстетики. Разница в качестве будет практически незаметной... если я удалю всего по одной секции с каждой стороны. Завершить разработку очередной модели довольно сложно. Если не знать всех деталей, производство парапланов кажется проще. Все болтают: синие парапланы летают хуже - они просто не знают, что качество синих и зелёных тканей хуже. Это я пошутил. Так всё устроено. Я хотел бы вернуться к теме "научной" работы и инструментов, которыми мы пользуемся. В начале нашего разговора я упоминал не совсем распространённую "науку" и программное обеспечение... Программа собирает 3D модель параплана, а дальше начинается тестирование. Мы отправляем модель в производство, сопровождая её подробным описанием всех деталей, как их изготовить, - это очень важный момент. Помимо собственно конструкции огромное значение имеет технология - как устроено усиление "каркасных" деталей, это могут быть ленты, наклеенные на нервюрах, как устроены диагональные "прочности" внутри, это не видно снаружи, но очень важно. Нужно избежать эластичного растяжения по диагональным направлениям внутри крыла.

DK: Вы этим тоже занимаетесь?

FR: Да, это необходимо, это важный этап разработки. Так что я подготавливаю все описания, направляю на производство чертежи, "выкройки" параплана и бумаги. Эту задачу облегчает "преемственность" бумаг - ведь я уже готовил описания для предыдущих моделей, так что я беру технические спецификации к предыдущим крыльям, указываю, что нужно изменить в технологии, что остаётся, добавляю чертежи, картинки. Бумаги для отдела производства помогают наладить технологию, организовать производственный процесс, уточнить все детали, чтобы при производстве все инструкции были выполнены чётко, чтобы всё было ясно и соответствовало техническому заданию. Это важно не только для пошива прототипов, но и для организации производственного цикла в дальнейшем. Потом мы получаем прототип и начинаем тестировать его. Прототип нужно дорабатывать - мы немного перемещаем точки крепления строп, меняем длину строп. Поскольку мы имеем дело с мягкой тканью, можно игра