Безопасность определяет абсолютный минимально приемлемый уровень прочности строп. На данный момент этот уровень по классификации DHV или CEN устанавливается следующим образом: крыло должно выдерживать длительные и кратковременные нагрузки, равные 6 G (т.е. шестикратно увеличенный вес пилота). На практике же это означает, что конструкторы закладывают прочность каждого каскада строп в 20 G в целях обеспечения безопасности с учетом потери прочности на свободных концах, в местах крепления строп, в результате истирания и иного износа, а также с учетом особенностей тестирования под нагрузкой по методике DHV (раскрытый купол привязывается к машине, и машина едет по дороге, на пути которой возможны и ухабы, и порывы ветра).
Таким образом, мы имеем ограничение по прочности для строп в 20 G (для спортивных крыльев, стропы которых рассчитаны только на один сезон, — возможно, 15 G). Прочность стропы зависит от ее поперечного сечения, а сопротивление стропы — от ее диаметра, поэтому одна толстая стропа всегда будет иметь меньшее сопротивление по сравнению с двумя более тонкими стропами той же суммарной прочности. Этим объясняется, почему все парапланы имеют сложный многокаскадный рисунок строп, а также то, что трехрядные парапланы имеют меньшее сопротивление строп по сравнению с четырехрядными.
На трехрядных спортивных парапланах обычно имеются стропы рядов 3А, В и С, а также тонкие стропы, ведущие к законцовкам с каждой стороны, и стропы клевант.
Поскольку стропы клевант принимают нагрузку только от рук пилота, рабочая нагрузка всего каскада строп управления составляет лишь около 50 кг. Двадцать основных строп должны в среднем выдерживать 20 полетных весов пилота или 2000 кг. Таким образом, каждая из строп должна в среднем выдерживать по 100 кг для того, чтобы пройти тест под нагрузкой. Нагрузки при полете, конечно, намного меньше. При современной технологии производства строп толщина основной стропы составляет 1 мм, промежуточной — 0,6 мм, верхней — 0,5 мм. Общая длина строп трехрядного параплана составляет 400 м, что при диаметре стропы 0,8 мм соответствует 0,3 м2 площади плоской поверхности.
В будущем существует вероятность сокращения длины строп, возможно (по самым обнадеживающим подсчетам) до 300 м (уже сегодня у некоторых парапланов она снизилась до 350), а компания Aircross даже предложила переход на двухрядную систему, что в дальнейшем может привести к сокращению длины строп на 25%; таким образом, благодаря новейшим технологиям общая длина строп может снизиться до эквивалента площади плоской поверхности, равной 0,225 м2.
Каково же будущее технологий производства строп? В настоящее время для производства строп в большинстве случаев используется кевлар — материал с предельным сопротивлением растяжению 3-4 ГПa. Углеродное волокно уже используется для производства струн теннисных ракеток и в аэрокосмической промышленности благодаря высокому сопротивлению растяжению и низкой степени эластичности. Углеродное волокно обеспечивает предельное сопротивление растяжению до 6 ГПa, что почти в два раза превышает степень сопротивления кевлара; следовательно, переход на углеродное волокно может снизить площадь строп до 0,2 м2, т.е. в два раза по сравнению с нынешней площадью. Недостатки — хрупкость, высокая стоимость и неустойчивость к ультрафиолетовым лучам.
В перспективе имеются также и более экзотические материалы — углеродные нанотрубки с предельным сопротивлением растяжению 60 ГПa и более, в десять раз превышающим сопротивление углеродного волокна и в 20 — сопротивление используемых в настоящее время строп из кевлара. Правда, сортировка таких строп может быть затруднена: в недавнем докладе Жанга и его коллег (Наука, 19 августа 2005 г.) было отмечено, что поверхность нанотрубок прозрачная... Тем не менее, ведется подготовка к их масштабному производству, и, возможно, в ближайшем времени у нас действительно будут стропы из нанотрубок.
- В настоящий момент общая площадь строп равна площади плоской поверхности 0,3 м2.
- Минимум, которого можно достичь при помощи существующих технологий (стропы из кевлара): 0,225 м2.
- Минимум при использовании новейших технологий — углеродное волокно: 0,2 м2.
- Минимум при использовании новейших технологий — углеродные нанотрубки: 0,015 м2.
- Потенциальное сокращение — до 50% (увеличение аэродинамического качества с 11 до 13), возможно до (со стропами из углеродных нанотрубок) 5% от общей площади, (что позволит увеличить А/К до 15 и более).
Источник статьи: http://www.macpara.ru/