Επιλέγοντας τη Σωστή Ταχύτητα Πτήσης Ανάλογα με τις Συνθήκες
Σωστές Ταχύτητες Πτήσης στο Cross Country
Στα πλαίσια της αντίληψης του πόσο αποδοτικά λειτουρεί μια ανεμοπορική συσκευή, ένα σημαντικό κεφάλαιο έχει να κάνει με την επίτευξη του καλύτερου δυνατού λόγου κατολίσθησης για δεδομένες συνθήκες, προκειμένου να κάνουμε την πτήση μας πιο αποδοτική. Οπως είναι γνωστό, η πτέρυγα που ανεμοπορούμε είναι μια μηχανή η οποία παίρνει ενέργεια από το περιβάλλον με τη δική μας καθοδήγηση, και με τη μετατρέπει σε κάποια άλλη μορφή με βάση τη στρατηγική μας. Όπως και κάθε μηχανή έχει ένα συντελεστή απόδοσης.
Προκειμένου να βελτιώσουμε την απόδοση μιας ανεμοπορικής συσκευής πρέπει να κάνουμε όσο πιο αποτελεσματική την άνοδό μας μέσα στα θερμικά αποθηκεύοντας δυναμική ενέργεια, και στη συνέχεια να τη μετατρέψουμε σε όσο το δυνατόν μεγαλύτερη απόσταση επιτυγχάνοντας τον καλύτερο δυνατό λόγο κατολίσθησης. Ενας τρόπος για να το επιτύχουμε αυτό, είναι να πετάμε με την "κατάλλξηλη" ταχύτητα.
Στο συγκεκριμένο άρθρο δεν θα ασχοληθούμε με την αποδοτική άνοδο μέσα στα ανοδικά, αλλά με την ιδανική κατολίσθηση που ανάλογα με τις συνθήκες ρυθμίζουμε με τη σωστή μας ταχύτητα οπως θα δούμε.
Στα πλαίσια τέτοιων συλλογισμών, κάθισα μια μέρα να ασχοληθώ με το θέμα του ποιες είναι οι σωστές ταχύτητες με τις οποίες πρέπει να πετάει κάποιος για να πετυχαίνει τον καλύτερο δυνατό λόγο με το αλεξίπτωτό του, ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν μέσα στο αέριο μέσο που χρησιμοποιούμε.
Τι γίνεται όταν έχει αντίθετο άνεμο , καθοδικά ή ανοδικά και κινείσαι προς μια κατεύθυνση προς την οποία περιμένεις να συναντήσεις ένα θερμικό? Και πόσο γρήγορα ή αργά μπορείς να τρέξεις προκειμένου να πετύχεις το γρήγορο και αποτελεσματικό ταξείδι, με τον καλύτερο λόγο, και τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα απέναντι σε αυτό το παιχνίδι με το χρόνο και την απόσταση που λέγεται cross country?
Α πάρουμε όμως τα πράγματα από την αρχή, και ας δούμε τι λέει η θεωρία των ταχυτήτων που βασίζεται στις πολικές καμπύλες, και τι λέει η θεωρία Mc Cready για όλα αυτά?
ΠΟΛΙΚΗ ΚΑΜΠΥΛΗ
Εάν μια ημέρα κάναμε μια κατολίσθηση σε αδρανή ατμόσφαιρα, δηλαδή χωρίς ανοδικά και καθοδικά, και αλλάζοντας την ταχύτητα του αλεξιπτώτου σε όλο της το φάσμα καταγράφαμε τον βαθμό καθόδου σε κάθε ταχύτητα, τότε θα φτιάχναμε έναν πίνακα με τιμές που φαίνονται ως παράδειγμα στον παρακάτω πίνακα:
Πίνακας 1 – Καταγραφή δεδομένων πολικής καμπύλης:
Στην πρώτη στήλη, είναι όλες οι οριζόντιες ταχύτητες του συγκεκριμένου αλεξιπτώτου από την ταχύτητα stall μέχρι την μέγιστη ταχύτητα.
Στη δεύτερη στήλη καταγράφεται ο αντίστοιχος βαθμός καθόδου για κάθε μία από αυτές τι ταχύτητες, που αποτελεί την κατακόρυφη ταχύτητα του αλεξιπτώτου, δηλαδή το βαθμό καθόδου.
Το πηλίκο του πόσο προχώρησε το αλεξίπτωτο σε σχέση με το πόσο κατέβηκε σε συγκεκριμένο χρόνο, δηλαδή το πηλίκο αυτών των δύο ταχυτήτων, με την κατάλληλη προσαρμογή των μονάδων, μας δίνει το λόγο κατολίσθησης της πτητικής αυτής συσκευής, με τον συγκεκριμένο πιλότο κάτω από αυτήν και το συγκεκριμένο ίδιο πτερυγικό φόρτο για όλες τις μετρήσεις, είναι ο λόγος κατολίσθησης που εμφανίζεται στην Τρίτη στήλη.
Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, στην ταχύτητα 42 χιλιόμετρα την ώρα, ή 42.000 μέτρα / 3.600 δευτερόλεπτα που είναι οριζόντια ταχύτητα ίση με 11,6 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, αντιστοιχεί κατακόρυφη ταχύτητα 1,1 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, οπότε ο λόγος κατολίσθησης είναι 10,61.
Για κάθε μέτρο λοιπόν που το συγκεκριμένο αλεξίπτωτο κατεβαίνει, προχωράει 10,61 μέτρα..
Η Πολική καμπύλη, δεν είναι τίποτε άλλο από μια γραφική αποτύπωση αυτών των ζευγαριών τιμών που ο ένας άξονας έχει τις τιμές της στήλης 1 και ο άλλος τις τιμές της στήλης 2, σε ένα πολύ γνωστό και χαρακτηριστικό σχήμα:
Σχήμα 1 – Πολική Καμπύλη
Στον οριζόντιο άξονα φαίνεται η οριζόντια ταχύτητα πτήσης σε αδρανή ατμόσφαιρα, ενώ στον κατακόρυφο είναι ο βαθμός καθόδου. Από τις τιμές αυτές, φαίνεται πολύ χαρακτηριστικά η καμπύλη και τα χαρακτηριστικά της σημεία:
1. Η ταχύτητα απώλειας στήριξης είναι τα 24 kmh
2. O καλύτερος βαθμός καθόδου είναι γύρω στα 30 kmh
3. O καλύτερος λόγος κατολίσθησης είναι στα 42 περίπου kmh
Επειδή οι μετρήσεις της συγκεκριμένης καμπύλης γίνονται πειραματικά, πάντα θα υπάρχουν κάποια μικροσφάλματα, τα οποία της δίνουν όχι και πολύ τέλειο σχήμα, ενώ απαιτούνται κάποιες προσεγγίσεις.
Με ποια λοιπόν ταχύτητα πρέπει να πετάξουμε σε άπνοια και χωρίς ανοδικά ή καθοδικά προκειμένου να επιτύχουμε τον καλύτερο δυνατό λόγο κατολίσθησης; Προφανώς από την ταχύτητα που υποδεικνύει το δεύτερο βελάκι.
Πρακτικά όμως σε μια πραγματική συνθήκη πτήσης, η ατμόσφαιρα δεν είναι ποτέ αδρανής, και πάντα σχεδόν υπάρχουν κάποια ανοδικά και καθοδικά, ενώ μπορεί να υπάρχει άνεμος με ούρια ή αντίθετη συνιστώσα από την κίνησή μας. Αυτό μάλιστα μπορεί να μεταβάλλεται διαρκώς, και τελικά ο λόγος που πετυχαίνουμε με το αλεξίπτωτό μας δεν έχει καμία σχέση με αυτό που γράφουν τα τεστ και τα περιοδικά, αλλά έχει να κάνει με τον πιλότο και το πόσο σωστά πετάει μέσα στο δυναμικό περιβάλλον που λέγεται αέρας.
Όταν για παράδειγμα υπάρχει μετακίνηση της αέριας μάζας μέσα στην οποία πετάμε, τότε πρακτικά για να κάνουμε υπολογισμούς πρέπει να μετακινήσουμε την καμπύλη πάνω στο σχήμα, αριστερά, δεξιά, πάνω ή κάτω, ανάλογα με τις συνθήκες:
1. Σε κόντρα άνεμο, η καμπύλη πρέπει να μετακινηθεί προς τα αριστερά., τόσο αριστερά όσο κόντρα άνεμος υπάρχει. Αν για παράδειγμα έχει 10 kmh κόντρα, η καμπύλη θα πρέπει να μετακινηθεί αριστερά κατά 10 kmh.
H εφαπτομένη τώρα ευθεία από το σημείο της οριζόντιας ταχύτητας μηδέν μέχρι το μοναδικό σημείο επαφής της καμπύλης, δείχνει με το διακεκομμένο βέλος μια υψηλότερη ταχύτητα περίπου 44 kmh, ώς την ταχύτητα όπου έχουμε τον ιδανικό λόγο. Με άλλα λόγια, με κόντρα άνεμο για να πετύχουμε τον καλύτερο δυνατό λόγο κατολίσθησης, πρέπει να τρέξουμε λίγο πιο γρήγορα. ΤΟ ΣΙΓΟΥΡΟ ΟΜΩς ΕΙΝΑΙ ΟΤΙ ΝΑΙ ΘΑ ΠΕΤΥΧΟΥΜΕ ΤΟΝ ΚΑΛΥΤΕΡΟ ΔΥΝΑΤΟ ΛΌΓΟ ΕΤΣΙ – ΠΟΣΟ ΟΜΩς? Σίγουρα λιγότερο από αυτόν που είχαμε πριν. Αν τρέξουμε πάρα πολύ, ο λόγος θα χαλάσει και άλλο. Άρα με κόντρα άνεμο πρέπει να τρέξουμε συγκεκριμένα περισσότερο για να έχουμε την λιγότερη δυνατή απώλεια σε λόγο κατολίσθησης.
2. Το αντίθετο ακριβώς χρειάζεται όταν έχουμε ούριο άνεμο. Λόγω του ότι η καμπύλη πρέπει να μετατοπιστεί δεξιά σε αυτήν την περίπτωση, ο καλύτερος λόγος εμφανίζεται σε μικρότερη ταχύτητα από ότι σε άπνοια, και είναι πάντα καλύτερος από ότι χωρίς ούριο. Πόσο όμως καλύτερος; Αν πάμε πολύ αργά υπάρχει απώλεια, και το ίδιο αν πάμε γρήγορα. Οι μικρές όμως λεπτομέρειες κάνουν τις μεγάλες διαφορές, ειδικά σε μια μεγάλη πτήση με πολλά και μεγάλα glides, και το κέρδος γίνεται αθροιστικό στο τέλος της πτήσης που μπορεί να κερδίσουμε μερικά χιλιόμετρα παραπάνω, ή και να γλυτώσουμε την πρώιμη προσγείωση δίχως τη θέληση μας, και λόγω των επιλογών μας.
Ποιος όμως θα καθίσει να υπολογίσει όλες αυτές τις παραμέτρους σε μια πτήση? Κανένας νορμάλ ανθρώπινος εγκέφαλος δεν μπορεί να κάνει αυτούς τους υπολογισμούς σε Real-time συνθήκες. Άρα θα πετάει συνεχώς εισάγοντας ένα σταθερό σφάλμα στις επιλογές του, που όμως θα έχει σαν συνέπεια μια κακή διαχείριση της ενέργειας της πτήσης, που θα οδηγήσει σε μια περιορισμένη πτήση από ότι θα μπορούσε να γίνει κάτω από τις συνθήκες της ημέρας.
Εκεί λοιπόν σκέφτηκα την ανάγκη ενός εργαλείου, που θα έκανε για εμένα αυτούς τους υπολογισμούς.
Σε ένα όμως cross country, αυτό που σε ενδιαφέρει, είναι όχι μόνο να πετάς πάντα στον καλύτερο λόγο, αλλά πόσο μπορείς να πιέσεις στην ταχύτητα, με μια αναμενόμενη απώλεια σε glide, που όμως να μην είναι και μεγάλο πρόβλημα σε σχέση με το πόσο δυνατή είναι η μέρα από θερμικά. Ακούγεται παράξενο, αλλά μιλάμε για τη θεωρία Mc Cready.
Και τι λέει αυτή η θεωρία? Θα δούμε λίγο παρακάτω. Πρώτα όμως να εξαντλήσουμε το θέμα της πολικής καμπύλης.
Τι γίνεται όταν μια μέρα χωρίς άνεμο, κάνεις κάποιο glide και ξαφνικά συνειδητοποιείς ότι βρίσκεσαι σε ένα ελαφρύ μόνιμο ανοδικό; Μα προφανώς μπορείς να τρέξεις πιο γρήγορα. Πόσο γρήγορα? Εξαρτάται από το που κατευθύνεσαι.
Αν για παράδειγμα τρέχεις προς ένα σύννεφο που είναι αρκετά μακρυά και κάνεις ένα μεγάλο glide, μια περιοχή με ένα ασθενικό ανοδικό, δεν πρόκειται να σε σταματήσει για να κυκλώσεις κάτι αδύναμο που ούτως ή άλλως μπορεί να μην κυκλώνεται, εσύ όμως βιάζεσαι να τρέξεις προς το σύννεφο για το +4 που περιμένεις ότι θα βρεις καθώς σήμερα όλα τα σύννεφα που βρήκες ήταν με ανοδικό +4 από κάτω τους. Τρέχεις λοιπόν για το δυνατό ανοδικό που θα σε βοηθήσει να τρέξεις παρακάτω και να κερδίσεις μέρα και χιλιόμετρα. Με ποια όμως ταχύτητα πρέπει να πετάξεις όταν βρίσκεσαι σε glide ανάμεσα στο σημείο που άφησες το προηγούμενο δυνατό ανοδικό και το επόμενο δυνατό ανοδικό που αναμένεις να βρεις μπροστά σου;
Στην περίπτωση που υπάρχει ανοδικός αέρας εκεί που κάνεις glide, η πολική καμπύλη πρέπει να μετακινηθεί προς τα πάνω, όσο λέει το netto vario. Δηλαδή αν το netto δείχνει ανοδική μάζα αέρα πχ 0,5 μέτρα το δευτερόλεπτο, τότε εσύ για τον καλύτερο λόγο θα πρέπει να πας πιο αργά. Αντίθετα όταν υπάρχει καθοδικό θα πρέπει να πας λίγο πιο γρήγορα, όχι μόνο για να μειώσεις το χρόνο μέσα στο καθοδικό, αλλά για να πετύχεις τον ιδανικό λόγο κατολίσθησης , γιατί όσο πιο μακρυά βρεθείς τόσο περισσότερη πιθανότητα υπάρχει να βρεις ένα νέο ανοδικό. Πόση όμως είναι η ιδανική ταχύτητα για να πετύχεις το ιδανικό; Αν πχ σε ένα ελαφρύ μόνιμο καθοδικό τρέξεις υπερβολικά πολύ, τότε θα χαλάσεις το λόγο κατολίσθησης από το ιδανικό, με αποτέλεσμα να είναι το ίδιο σαν να πήγαινες πολύ αργά. Άντε βγάλε άκρη για τον ιδανικό λόγο.
Το εργαλείο λοιπόν θα πρέπει να μπορεί να υπολογίζει τον οριζόντιο άνεμο, αλλά και τον κατακόρυφο, και όλους τους δυνατούς συνδυασμούς για να πετύχεις το ιδανικό σε ταχύτητα ώστε να έχεις τον καλύτερο λόγο.
Υπάρχει όμως και η Θεωρία Mc Cready.
Αυτή η θεωρία, λέει ότι όσο πιο δυνατό είναι το μέσο θερμικό της ημέρας, τόσο περισσότερο μπορείς να τρέξεις σε σχέση με ότι προβλέπει η πολική καμπύλη. Δέχεται λοιπόν αυτή η θεωρία, ότι μπορείς να χαλάσεις και λίγο το λόγο κατολίσθησης που πετάς, τρέχοντας με περισσότερο από το ιδανικό σε λόγο, όσο περισσότερο δυνατή είναι η ημέρα σε θερμικά. Ναι μεν εσύ πετώντας γρηγορότερα από το ιδανικό, σπαταλάς κάποια ενέργεια, αν όμως η μέρα είναι αρκετά δυνατή ώστε τα θερμικά που βρίσκεις να σου δίνουν αυτή την ενέργεια που έχεις χάσει, στο τέλος πάλι θα φτάσεις στο ίδιο σημείο, αλλά με κέρδος χρόνου αφού πήγες πιο γρήγορα. Λίγο κέρδος χρόνου σε κάθε glide, θα σε βοηθήσει να έχεις περισσότερο μέσο όρο ταχύτητας cross country, με αποτέλεσμα να φτιάξεις πιο μακρυά από ότι αν πετούσες συντηρητικά και αργά. Αυτή όμως η θεωρία έχει ένα μειονέκτημα, πρέπει να ξέρεις πόσο ακριβώς θα είναι το θερμικό που θα βρεις μπροστά σου.
Στην πραγματικότητα, αυτή τη θεωρία που έχει πρακτική εφαρμογή σε κάθε ανεμοπτεροειδές, ο στόχος είναι πως θα επιτύχεις τον συντομότερο χρόνο από εκεί που είσαι μέχρι το μέγιστο ύψος του επόμενου ανοδικού που θα βρεις και έχει εφαρμογή τόσο στους αγώνες που φυσικά η ταχύτητα έχει σημασία, αλλά και σε ένα cross country που πρέπει να πετυχαίνεις υψηλή μέση ταχύτητα ταξιδιού, τη στιγμή που η πτήσιμη μέρα είναι πεπερασμένη.
Glide Calculator
Με βάση τα παραπάνω, σχεδίασα ένα μικρό αλγόριθμό που τρέχει σε excel.
Αυτό έχει τη μορφή που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα 2;
Σχήμα 2 – Glide Calculator Layout
Η πρώτη στήλη είναι το airspeed, όχι η ταχύτητα GPS που είναι groundspeed.
H δεύτερη στήλη είναι ο αντίστοιχος βαθμός καθόδου για κάθε ταχύτητα.
Η Τρίτη είναι ο λόγος κατολίσθησης
Μέσα στην Τρίτη στήλη υπάρχει ένα πράσινο τετραγωνάκι που κάνει highlight τον καλύτερο λόγο κατολίσθησης
Η επόμενη στήλη λέγεται head wind. Εδώ στο κίτρινο τετραγωνάκι βάζεις τον κόντρα άνεμο με θετικό πρόσημο. Αν είναι ούριος άνεμος το βάζεις με αρνητικό πρόσημο, σε χιλιόμετρα την ώρα.
Στην επόμενη στήλη είναι το descent, δηλαδή το πόσο καθοδικός είναι ο αέρας μέσα στον οποίο κάνεις το glide. Αν είναι ανοδικό μπαίνει με αρνητικό πρόσημο. Δεν είναι αυτό που λέει το vario, αλλά το netto, δηλαδή η καθαρή ταχύτητα ανόδου ή καθόδου της αέριας μάζας μέσα από την οποία πετάμε.
Η επόμενη στήλη είναι το Mc Cready, όπου βάζεις το μέσο θερμικό που περιμένεις να βρεις μετά το glide.
H τελευταία στήλη, σου λέει πόση επιτάχυνση πρέπει να πατήσεις σε επίπεδα 1,2,3,4
ΠΩΣ ΔΟΥΛΕΥΕΙ ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ
Πρώτα πρέπει να καταγράψεις την πολική σου καμπύλη. Αυτό μπορείς να το πάρεις είτε από τον κατασκευαστή του αλεξιπτώτου σου, είτε να το μετρήσεις ο ίδιος με ένα GPS/Vario κάνοντας μια κατολίσθηση σε αδρανή ατμόσφαιρα, πχ στις 8 το πρωί.
Μετά για να κάνουμε μια δοκιμή, πρέπει να συμπληρώσουμε τα τρία κίτρινα κουτάκια.
Έστω ότι το head wind είναι μηδέν. Σε αυτήν την περίπτωση ο καλύτερος λόγος κατολίσθησης είναι στην ίδια στήλη πιο κάτω με πράσινο, και είναι 10,6 στο συγκεκριμένο παράδειγμα. Η ιδανική δε ταχύτητα για αυτό που αντιστοιχεί στη γραμμή που είναι το 10,6 είναι τα 42 kmh.
Αν τώρα πειράξουμε το neto καθοδικό, τότε αν πχ υπάρχει αέρια μάζα που κατεβαίνει με 0,5 μέτρα το δευτερόλεπτο, τότε κάτω από αυτή τη στήλη εμφανίζεται ο νέος καλύτερος λόγος με πράσινο, που είναι 7,3 στα 46 kmh. Δηλαδή λιγότερο λόγο κατά πολύ, σε σχέση με το πόσο λένε τα περιοδικά, με μόνο 0,5 m/sec καθοδικό αέρα. Αυτό εξηγεί πολλές φορές ότι αυτό που τελικά μπορεί να βλέπουμε σε επιδόσεις σε μια πτήση μπορεί να μην έχει καμία σχέση με ότι συνήθως περιμένουμε από τα περιοδικά.
Αν όμως αναμένουμε μπροστά μας σε αυτό το glide να βρούμε ένα ανοδικό με μέσο όρ ανόδου 1,5, τότε πρέπει να τρέξουμε με 54 χιλιόμετρα την ώρα για την ιδανική κατάσταση, με λόγο όμως μόλις 4.
Ανάλογα τώρα με τη γραμμή που βρίσκεται το πράσινο τετραγωνάκι του καλύτερου λόγου, δεξιότερα υπάρχουν οι αριθμοί 1-4, που είναι οι σκάλες της επιτάχυνσης που πρέπει να πατήσουμε ανάλογα με τις συνθήκες.
Δοκιμάστε το μοντέλο βάζοντας διάφορες τιμές κόντρα ανέμου, καθοδικού ή αναμενόμενου ανοδικού, και δείτε τις ταχύτητες με τις οποίες πρέπει να πετάξετε με το δικό σας αλεξίπτωτο.
Όλα έχουν μια λογική, και τώρα γίνεται πιο ξεκάθαρο το πως δουλεύει πχ το Compeo όταν ανάλογα με τις συνθήκες που μετράει υπολογίζει το λόγο κατολίσθησης και συμβουλεύει για την ταχύτητα που πρέπει να πετάξεις.
Συμπεράσματα από το Μοντέλο
Μετά από πολλές δοκιμές, είναι δυνατόν να καταλήξουμε σε ένα απλούστερο κανόνα-μπούσουλα για την πτήση.
• Στα πρώτα 15 kmh κόντρα, θέλει μέχρι 25% επιτάχυνση.
• Μετά τα 15 kmh κόντρα, προσθέτεις μία σκάλα 25% κάθε 5 kmh.
• Για κάθε 0,5m/s neto καθοδικό, προσθέτεις μια σκάλα 25% επιτάχυνση
• Για κάθε 0,5 m/s αναμενόμενο ανοδικό προσθέτεις 25% επιτάχυνση
Ελπίζω να βοηθάει αυτή η προσέγγιση, το θέμα είναι όμως πολύπλοκο και θέλει να ασχοληθείς για να πετύχεις την ιδανική διαχείριση της ενέργειας στην πτήση ώστε να πετυχαίνεις το ιδανικό, με τους περιορισμούς που υπάρχουν από τη συσκευή που πετάμε.
Τρέχτε το αρχείο Calculator στο Excel, κάνοντας κάποιες δοκιμές του πόσο επιτάχυνση πρέπει να χρησιμοποιείτε στην πτήση σε διάφορες συνθήκες ανέμου, καθοδικού ή αναμενόμενου ανοδικού, και θα δείτε πόσο επηρεάζεται ο λόγος κατολίσθησης σε κάθε glide, από φαινομενικά μικρές λεπτομέρεις.
Βαγγέλης Τσούκας
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου