[temaTYgodnia #32] Paralotniarstwo - czyli szybowanie pod szmatą

Wpis ten zgłaszam do konkursu #tematygodnia w temacie drugim - Ślizg na ogon. Zachęcam do zerknięcia do mojego wcześniejszego artykułu, w którym starałem się przekonać, że paralotniarstwo jest chyba najłatwiejszym i najtańszym sposobem na spełnienie marzeń o lataniu. Tym razem postaram się pokazać na czym polega latanie paralotnią.

Czemu wszystko co lata w ogóle lata?

Paralotniarstwo wywodzi się w prostej linii ze sportów spadochronowych. W końcu to kawałek szmaty z linkami do których przyczepiony jest człowiek ;-). Ale to tylko wspólne korzenie. Paralotniom znacznie bliżej do szybowców niż do spadochronów. A to dlatego, że faktycznie paralotnia jest statkiem powietrznym zdolnym do samodzielnego startu i lotu, umożliwiającym nawet wielogodzinne utrzymywanie się w powietrzu (nawet ponad 10 godzin) i dalekie przeloty (nawet kilkaset kilometrów). Spadochrony ewoluowały z tych znanych nam z filmów wojennych o okrągłych, jedwabnych czaszach do tzw. spadochronów szybujących, które zwiększały bezpieczeństwo skoczka umożliwiając im sterowanie opadaniem i lepsze wybieranie miejsca lądowania. Z tych ostatnich powstały właśnie paralotnie, ale wiele się od tego czasu zmieniło.

^{Nad chmurami
Licencja: Public Domain, Źródło: wikipedia}

A czemu paralotnia w ogóle potrafi unosić się w powietrzu? Czemu samoloty, szybowce czy śmigłowce latają? Bez głębszego wnikania w fizykę, każdy z powyższych statków powietrznych (tak, balon to zupełnie inna historia) do utrzymania się w powietrzu wymaga czegoś co nazywane jest powierzchnią nośną. Masy powietrza przesuwające się po takiej powierzchni wytwarzają siłę nośną, która przeciwstawia się sile grawitacyjnej. W samolotach tą powierzchnią nośną są skrzydła, w śmigłowcach płaty wirnika a w paralotniach zbudowana ze specjalnych materiałów płat nośny zwany, podobnie jak w samolotach, skrzydłem. Skrzydło paralotni nie ma żadnych sztywnych elementów ani żadnego sztywnego szkieletu. Profil aerodynamiczny (czyli taki kształt, który spowoduje, że skrzydło może stać się powierzchnią nośną) paralotnia uzyskuje po napełnieniu powietrzem. Przy czym nie napełnia się go za pomocą pomp czy nagrzewania jak w balonach tylko przez nadanie mu prędkości. Jeśli zaczniemy poruszać całym skrzydłem paralotni względem powietrza, to te wpływając do jego komór nada mu odpowiedni kształt. W czasie startu samolotu silnik lub silniki umożliwiają osiągnięcie odpowiedniej prędkości, przy której powietrze opływające skrzydła zaczyna wytwarzać siłę nośną i samolot wznosi się w powietrze. Podobnie jest z paralotnią, tyle że najpierw trzeba napełnić skrzydło a potem uzyskać odpowiednią prędkość względem mas powietrza - taką przy której siła nośna będzie wyższa od siły ciążenia i paralotnia będzie mogła utrzymać się w powietrzu.

Jak rozpocząć lot - czyli startowanie

Mamy trzy sposoby na wystartowanie paralotnią.

Pierwszym sposobem jest używanie tak zwanego napędu - czyli niewielkiego silnika spalinowego z dużym śmigłem, który pilot zakłada na plecy jak plecak. Silnik pcha pilota do przodu i pomaga mu uzyskać prędkość, która wzniesie jego i paralotnię. Dalej jest już niemal tak samo jak z samolotem czy motolotnią. Paralotniarstwo motorowe jest zdecydowanie najdroższą odmianą tego sportu ale ma tę przewagę, że umożliwia start niemal z każdego miejsca gdzie jest kawałek łąki bez drzew i słupów. Nie każdemu jednak odpowiada hałas pracującego napędu, zapach benzyny i spalin oraz wibracje przyczepionego do pilota silnika.

^{Paralotniarz z napędem
Autor: AravindRV, Licencja: CC-BY-SA-3.0, Źródło: wikipedia}

Druga metoda startu do uzyskania niezbędnej prędkości paralotni wykorzystuje tak zwaną wyciągarkę. Jest to w uproszczeniu leżący na ziemi silnik podpięty pod bęben na który nawija się długą linę (chyba niezbyt wiele osób wie, że dużo potężniejsze wyciągarki można wykorzystywać przy startowaniu szybowcami). Przed startem linę rozwija się z bębna na pełną długość a jej koniec przypina się do uprzęży pilota. Gdy pilot jest gotowy, podnosi skrzydło (napełniając je powietrzem) a operator wyciągarki zaczyna linę zwijać. Operator steruje odpowiednio prędkością zwijania liny, pilot musi nieco pomóc przebiegając najczęściej kilka kroków. Po oderwaniu się pilota od ziemi, operator wyciągarki przyspiesza zwijanie, dzięki czemu paralotnia zaczyna nabierać wysokości (im dłuższa lina tym większa możliwa do uzyskania wysokość). Zaletą tej metody jest to, że pilot nie potrzebuje napędu, po odpięciu może kontynuować lot szybujący i samodzielnie próbować nabierać wysokości. Takie loty nie wymagają również gór czy wzniesień (tak jak w trzecim sposobie) ale jednak potrzebują dość dużej płaskiej przestrzeni bez przeszkód (by możliwe było rozwinięcie liny). Najczęściej z wyciągarek korzysta się na trawiastych lotniskach aeroklubów.

^{Start za wyciągarką
Autor: Michał Sałaban, Licencja: GFDL, Źródło: wikipedia}

Kiedyś wykorzystywano również inną wersję wyciągarki, pozbawionej silnika a składającej się jedynie z bębna z nawiniętą liną i hamulcem, którym steruje się prędkością odwijania liny. Bęben montowany był na samochodzie, który zapewniał napęd i prędkość a operator siedzący na tyle samochodu, odpowiednio dozując hamowaniem odwijania liny z bębna sterował zarówno prędkością pilota jak i wysokością na który mogła się wznieść paralotnia.

	Ciekawostka!
	Czy wiesz, że startować powinno się zawsze pod wiatr? Jak to? Czy z wiatrem nie byłoby łatwiej? Nie, nie byłoby! :-).
	Jeśli statek powietrzny startuje musi uzyskać odpowiednią prędkość względem mas powietrza by powierzchnia nośna wytworzyła siłę nośną. Kiedy ustawimy się przodem w kierunku z którego wieje wiatr masy powietrza z aktualną prędkością wiatru już opływają powierzchnie nośną nawet stojącego bez ruchu statku powietrznego. Dzięki temu prędkość z jaką sam statek powietrzny musi się poruszać by oderwać się od ziemi jest niższa a wymagany rozbieg jest krótszy.
	A co z lądowaniem? I tu jest tak samo! Lepiej lądować pod wiatr - bo przy lądowaniu z wiatrem konieczne byłoby lądowanie z większą prędkością - by uzyskać wymaganą siłę nośną, powietrze przecież przed nami "ucieka". Większa prędkość to dłuższa droga lądowania, większe obciążenia podwozia (niezależnie czy podwoziem są koła czy nogi jak u paralotniarzy) i generalnie większe ryzyko.

Trzecia możliwość to startowanie z naturalnych wzniesień. Wymaga by pilot najpierw dostał się (np. pieszo, wyciągiem krzesełkowym lub samochodem) na odpowiednie wysokie wzgórze - niekoniecznie na szczyt. Następnie wybiera miejsce na stoku o właściwym nachyleniu (stok dobiera się w taki sposób by jego powierzchnia na początku miała niewielkie nachylenie, które po kilku, kilkunasty metrach opada ostrzej), najlepiej kawałek łąki bez dużych kamieni, krzaków i drzew. Rozkłada na ziemi skrzydło, zakłada uprząż i przypina ją do skrzydła. Następnie podnosi skrzydło i napełnia w ten sposób powietrzem i biegnie w kierunku spadku stoku. Tak jakby chciał skoczyć w przepaść :-). Kilka kroków i pilot jest już w powietrzu bo dalej powierzchnia stoku opada szybciej niż paralotnia. Ten rodzaj startu i w ogóle latanie w górach jest moim zdaniem najciekawsze. Po pierwsze ze względu na walory widokowe oraz dodatkowe możliwości nabierania wysokości o których napiszę poniżej. Wadą tej metody jest jednak konieczność znalezienia odpowiedniego miejsca do startów. Takie miejsce musi być położone sporo wyżej od terenu, które leży przed stokiem - czyli wchodzą w rachubę najwyższe góry okolicy, klify, albo idealnie stoki pasma górskiego skierowane w kierunku przedgórza. Dodatkowo konieczne jest by w miejscu z którego się startuje, wiatr wiał w górę stoku (wtedy startuje się pod wiatr). Bardzo dobrze kiedy taki kierunek wiatru występuje w tym miejscu często lub bardzo często. Niektóre ulubione przez paralotniarzy lokalizacje, są przez lokalne władze, aerokluby lub osoby prywatne wyposażane w jakąś infrastrukturę - np. ToyToy na startowisku, czasem specjalna sztuczna wykładzina na fragmencie stoku przeznaczonego do startu, czasem skoszenie trawy i wycinanie narastających krzewów. Dobrze by w okolicy było oznaczone i dobrze widoczne z powietrza lądowisko, najczęściej płaska i koszona łąka z dużym rękawem (wskazującym kierunek wiatru).

^{Start na stoku
Autor: Flyout, Licencja: GFDL, Źródło: wikipedia}

Jak się steruje?

Krótko o sterowaniu - przy czym zaznaczyć muszę, że to najbardziej podstawowe informacje. Pilot trzyma w każdej ręcej coś co nazywa się sterówką - jest to po prostu uchwyt przywiązany linką do lewej lub prawej, tylnej krawędzi skrzydła (zwanej, jeśli mnie pamięć nie myli, krawędzią spływu). Pociągnięcie którejś ze sterówek powoduje delikatne odkształcenie tylnej krawędzi skrzydła po tej stronie i delikatne zahamowanie tej części skrzydła a tym samym skręt. Do głębszych i szybszych skrętów używa się również balansu ciała, wspomagając pociągnięcie za sterówkę przechyleniem się w uprzęży w tę samą stronę. Pociągnięcie za obie sterówki powoduje delikatne przyhamowanie skrzydła. Pilot oprócz sterówek ma jeszcze po nogami belkę. która również przymocowana jest linkami do skrzydła. To speed - niestety nie znam żadnego polskiego określenia na ten przyrząd. Jak się łatwo domyśleć odepchnięcie belki speeda stopami powoduje nieznaczną zmianę kształtu skrzydła, czego skutkiem jest większa jego prędkość - niestety kosztem szybszego wytracania wysokości.

^{Belka speedu
Autor: Bernhard Hecker, Licencja: CC BY-SA 2.0 DE, Źródło: wikipedia}

Esencja latania

Czy po starcie można samodzielnie, bez pomocy wyciągarki czy silnika, zdobywać wysokość? Oczywiście. To jest właśnie największe wyzwanie i dla mnie najbardziej satysfakcjonująca część paralotniarstwa (i chyba każdego sportu związanego z szybowaniem). Przygodę z paralotniarstwem zaczyna się najczęściej od lotów zwanych zlotami. Zloty polegają na wystartowaniu i skierowaniu paralotni w kierunku lądowiska, bez prób zdobywania wysokości. Pamiętajcie, że każdy szybujący statek powietrzny nie jest w stanie sam wytworzyć takiej siły nośnej by lecieć (bez żadnych czynników zewnętrznych) cały czas na tej samej wysokości. Każdy minuta lotu w warunkach idealnej ciszy w powietrzu wiąże się z jakąś utrata wysokości. Stąd ta nazwa. Możesz skręcać, lecieć na wprost, wykonywać manewry podejścia do lądowania - ale przez cały czas wytracasz wysokość. Gdy piloci zdobędą pierwsze doświadczenia w zlotach mogą zacząć próbować zdobywania wysokości.

"Żagiel"

Są na to dwa sposoby. Pierwszy z nich, nazywany lataniem na żaglu, wymaga specyficznego ukształtowaniu terenu i odpowiedniego kierunku i siły wiatru. Najlepiej sprawdzają się stoki, które wznoszą się np. na przedgórzu lub klify nadmorskie. Gdy wiatr wieje prostopadle do takiego stoku lub klifu, to rozpędzone na przedgórzu czy nad taflą wody masy powietrza wpychane są na ścianę stoku. Kształt stoku i kolejne masy powietrza pchające z tyłu powodują, że powietrze to pchane jest do góry tworząc ograniczony obszar noszeń. Tym sposobem nie da się zdobyć jakichś znacznych wysokości. Zależnie od prędkości wiatru i wysokości stoku lub klifu, na pewnym poziomie prąd wznoszący traci swój impet lub wypłaszcza swój kierunek. Tutaj noszenie się kończy. Pilot lecąc dalej traci wysokość i znów wpada w strefę noszeń. Najczęściej latanie na żaglu wiąże się z unoszeniem się nad tym samym grzbietem górskim lub tym samym klifem. Być może kojarzycie paralotniarzy nad bałtyckimi klifami? Najpierw lecą nad plażą i klifem w jedną stronę, potem zawracają i lecą cały czas wzdłuż klifu w drugą. W ten sposób próbują jak najdłużej utrzymać się w strefie noszeń.

^{Latanie na żaglu
Autor: Pastelitodepapa, Licencja: GFDL, Źródło: wikipedia}

"Termika"

Drugim sposobem na zdobywanie wysokości jest latanie w termice. Zanim jednak przejdę do wyjaśniania jak się to robi, potrzebny jest króciutki wstęp. Jak wszyscy pamiętamy z lekcji geografii w podstawówce (ale i wiemy z własnych doświadczeń) wraz ze wzrostem wysokości temperatura powietrza spada. O ile dobrze pamiętam, to na naszej szerokości geograficznej ta różnica w temperaturze to od 0,6°C do 1°C na każde 100m. Czyli kilometr nad ziemią może być od 6 do 10°C zimniej niż na dole. Dlatego w wysokich górach bywa znacznie zimniej niż w dolinach. Dołóżcie do tego silniejsze wiatry na większych wysokościach, które obniżają jeszcze temperaturę odczuwalną i mamy odpowiedź na pytanie czy można w styczniu iść w Tatry w dżinsach skoro na Krupówkach bez problemu daje się radę :-).

Gdy słońce świeci, powierzchnia gruntu zaczyna się rozgrzewać i oddaje część uzyskanego ciepła najniższym warstwom powietrza. One stopniowo ogrzewają kolejne, wyższe warstwy. Jednak powierzchnia ziemi nie jest jednorodna, składa się z wielu różnych materiałów, które w różnym stopniu pochłaniają energię słoneczną i tym samy oddają powietrzu różne ilości ciepła. Ciemny iglasty las pochłania znacznie lepiej energię słoneczną niż zbiorowisko nagich jasnych skał albo parking z jasnej kostki Bauma. W momencie gdy występują tego typu różnice, to powietrze nie jest podgrzewane w jednorodny sposób. Nad fragmentami gruntu, które lepiej oddają ciepło powietrze jest nieco cieplejsze od powietrza obok. Gdy ta różnica w temperaturach sąsiadujących ze sobą mas powietrza rośnie, w pewnym momencie to cieplejsze powietrze odrywa się od ziemi i zaczyna unosić do góry - ma mniejszą gęstość niż powietrze zimniejsze więc niejako próbuje wypłynąć na wierzch. Za chwilę za pierwszym bąblem cieplejszego powietrza ruszy następny, by po jakimś czasie uformować kolumnę cieplejszego powietrza wędrującego do góry. Oczywiście gdzieś tam na górze, to cieplejsze powietrze wypycha zimne, które zaczyna wokół spływać w dól. Takie zjawisko fizyka nazywa prądem konwekcyjnym. Natomiast paralotniarze (oraz jaki mi się zdaje szybownicy i lotniarze) nazywają takie kolumny wędrującego do góry powietrza "kominami".

^{Komin
Autor: Dake, Licencja: CC BY 2.5, Źródło: wikipedia}

Zapewne już się domyślacie na czym zatem polega latanie w termice. To sztuka znajdowania kominów i próba zdobycia jak najwyższej wysokości poprzez krążenie w ich wnętrzu. Jak je znaleźć? Oprócz doświadczenia i wiedzy pomagają w tym odpowiednie urządzenia - wariometry, które są na wyposażeniu każdego samolotu. Paralotniarze używają ich przenośną wersję mocowaną do uda pilota bądź do elementów uprzęży. Wariometr badając zmiany ciśnienia atmosferycznego oblicza aktualną prędkość opadania lub wznoszenia. Jeśli paralotniarz leci przez spokojne powietrze, z dala od wzniesień, wariometr powinien wskazywać delikatne opadanie. Jeśli jednak nagle to opadanie się na chwilę zwiększa by potem zamienić się we wznoszenie - to najprawdopodobniej jest w kominie. Ale latanie sobie przed siebie i oczekiwanie, że kiedyś się trafi w ten sposób na komin nie zagwarantuje powodzenia (choć trafia się czasem takie dni i taka pogoda, że nosi prawie wszędzie) - kominów trzeba szukać aktywnie.

^{Wariometr
Autor: Flyout, Licencja: GFDL, Źródło: wikipedia}

Można ich szukać intuicyjnie rozpoznając powierzchnie gruntów lepiej oddających ciepło. Nad polanami z jasnego piasku, nad parkingami z jasnej kostki albo drogami z jasnego asfaltu, nad gruzowiskiem jasnych skał lub nad połaciami żwirowych plaż. Czasem to nie jest jednak takie oczywiste, albo nie jest widoczne gołym okiem. Wtedy w sukurs przychodzi nam obserwacja przyrody. Czy jak opowiedziałem tutaj o kominach to domyśliliście się dlaczego czasem drapieżne ptaki szybują w kółko? Tak jest, one również korzystają z noszeń w kominach. Są więc bardzo dobrym wskaźnikiem na to gdzie można prądów wznoszących szukać. Warto pamiętać, że ptaki drapieżne nie są jedynymi, które korzystają z prądów konwekcyjnych (robią to również na przykład nasze bociany). Poza ptakami mamy również chmury. Właśnie tak - kłębiaste chmury zwane cumulusami powstają na skutek działania prądów konwekcyjnych (cumulonimbusy czyli chmury burzowe również, ale od nich paralotniarze powinni się trzymać z daleka :-) ). Niesione do góry powietrze może zawierać parę wodną, która po osiągnięciu pewnej wysokości (zależnej od temperatury, ciśnienia, wilgotności i ewentualnych zanieczyszczeń) zwanej punktem rosy, wytrąca się i zamienia w kropelki wody tworząc chmurę. Nie zawsze jednak wilgotność powietrza jest na tyle duża by cumulusy powstawały - wtedy trzeba szukać innych wskazówek.

^{Stadko cumulusów
Autor: PiccoloNamek, Licencja: GFDL, Źródło: wikipedia}

W ramach anegdoty wspomnę o jeszcze jednej takiej wskazówce, choć osobiście w nią nie wierzę. Podejrzewam, że bardziej doświadczeni paralotniarze opowiadają o niej by się ponabijać z żółtodziobów. Słyszałem, że na dużych pastwiskach krowy mają tendencję do skupiania się w miejscach gdzie odrywają się bąble ciepłego powietrza utrudniając nieco życie dokuczającym im owadom. :-)

Kończąc już tematykę "termiki" wspomnę tylko, że to właśnie dzięki lataniu w termice możliwe jest uzyskanie największych przewyższeń i tym samym najdłuższych przelotów. Przy odpowiednich warunkach i umiejętnościach pilota, przeskakując z jednego komina do następnego można pokonać odległości dziesiątek a nawet setek kilometrów.

Bezpieczeństwo

Na koniec tego przydługiego artykułu napiszę kilka słów na temat bezpieczeństwa w lataniu na paralotniach. Tak jak we wszystkich dziedzinach życia, najważniejszymi czynnikami zapewniającymi bezpieczeństwo jest wiedza i zdrowy rozsądek. Oprócz nich przydaje się odpowiednie wyposażenie - np. rękawiczki, uprząż z protektorami i kask. Ponieważ skrzydło paralotni nie ma żadnego sztywnego elementu, gdy z jakichś przyczyn zmieni swój kształt (na przykład na skutek zderzenia z nogami innego paralotniarza), może tym samym stracić stracić swoje właściwości nośne co może zakończyć się gwałtownym spadaniem. Dlatego wyposaża się uprzęże w tak zwany ratowniczy system hamujący - jest to niewielki spadochron o okrągłym kształcie, który w sytuacji utraty kontroli nad skrzydłem umożliwi bezpieczne wylądowanie.

^{Ratunkowy system hamujący
Autor: PiRK, Licencja: GFDL, Źródło: wikipedia}

Ślizg na ogon

Choć paralotnie umożliwiają wykonywanie pewnego zakresu akrobacji, to o ile wiem, wspomniana w temacie konkursu figura "ślizg na ogon" jest w tym przypadku nie do zrealizowania - i nie wiąże się to tylko z brakiem ogona :-). Tak naprawdę akrobacja ta jest możliwa wyłącznie na specjalnie przygotowanych do tego samolotach. Rozpoczyna się ją od świadomego doprowadzenia do tak zwanego przeciągnięcia. Jest to bardzo niebezpieczna sytuacja, która w normalnych samolotach bardzo rzadko może skończyć się dobrze. Gdy prędkość samolotu jest niska a przez błąd pilota (za bardzo zadarty nos samolotu) kąt natarcia powierzchni nośnych względem mas powietrza jest zbyt duży - to wspomniane powierzchnie nośne przestają działać. Prędkość opływających skrzydło mas powietrza jest zbyt niska a kąt natarcia za duży by wytworzona została odpowiednio duża siła nośna. Samolot zaczyna spadać w dół, czasem na ogon czasem na skrzydło jeśli to wszystko zdarzyło się w lekkim przechyle. Następnie najczęściej wpada w korkociąg a w takiej sytuacji odzyskanie kontroli nad samolotem jest ekstremalnie trudne. Nie pomagają również przeciążenia, które bardzo łatwo mogą spowodować u pilotów bez odpowiedniego szkolenia i specjalistycznego kombinezonu utratę przytomności. Błędy pilota paralotni również mogą doprowadzić do przeciągnięcia. Również i tutaj odzyskanie kontroli nad skrzydłem jest bardzo trudne, może dojść również do splątania pilota z linkami a nawet elementami skrzydła. Nie mam również pomysłu do tego, jak by można było paralotnię jakoś dostosować do wychodzenia z przeciągnięcia. Co nie znaczy, że ktoś kiedyś tego nie dokona. :-)

Koniec

I to na tyle. Macie pytania? Zadawajcie je w komentarzach :-).
Pozdrawiam!