Ejtőernyők

írta Chris Woodford. Utolsó frissítés: 2020. október 6.

Sikítasz az égen, biztonságosan behúzva egy sugárhajtású vadászgép pilótafülkéjébe, amikor hirtelen nagy durranás hallatszik, és a motor megáll. Nos, ez nagyon jó, nem igaz? Itt nagyíthat 2000 km/h sebességgel, 1200 km/h sebességgel, néhány kilométer/mérföld a talaj felett, és gépe ezt a pillanatot választotta a lebomláshoz! Mit csinálsz? Kihúzza a lehető leghamarabb, várja meg, amíg a gép szabadon repül, majd nyomja meg az ejtőernyőjét. Szerencsével biztonságosan siklol a földre, és élsz, hogy még egy nap repülj. Életmentésnél az ejtőernyők a legegyszerűbb és leghatékonyabb találmányok közé tartoznak. Hogyan működnek pontosan? Nézzük meg közelebbről!

Fotó: Hagyományos kerek ejtőernyő. Bár a katonai ejtőernyősök még mindig használják őket, ma már nagyrészt elavultak a szabadidős búvárkodáshoz. Fotó: Chris Desmond az amerikai haditengerészet jóvoltából.

Tartalom

Hogyan működik az ejtőernyő elméletileg?
- Mi okozza a légellenállást?
- Végsebesség
- Mennyit lassít egy ejtőernyő?
Milyen alakúak az ejtőernyők?
Melyek a hagyományos, kerek ejtőernyő részei?
Hogyan működik az ejtőernyő a gyakorlatban?
- Lágyabb leszállások
Tudj meg többet

Hogyan működik az ejtőernyő elméletileg?

Fotó: A négyzet alakú "ram-air" ejtőernyők sokkal gyakoribbak, mint a kerek ejtőernyők, mert könnyebben irányíthatók és irányíthatók. Fotó: Shannon K. Cassidy az amerikai haditengerészet jóvoltából.

Dobjon egy labdát a levegőbe, és előbb-utóbb mindig visszaesik a földre. Ez azért van, mert a Föld mindent egy gravitációs erővel húz maga felé. Valószínűleg már az iskolában megtanulta, hogy a Föld gravitációjának ereje nagyjából azonos az egész világon (ez kissé változik, de nem annyira), és hogy ha egy nehéz követ és egy könnyű tollat ejtünk a felhőkarcoló, a gravitáció pontosan ugyanolyan sebességgel húzza őket a föld felé.

Ha nem lenne levegő, a toll és a kő egyszerre csapódna a földbe. A gyakorlatban a kő sokkal gyorsabban éri el a földet, nem azért, mert nagyobb a súlya, hanem azért, mert a toll legyez, és zuhanás közben kifogja a levegőt. A légellenállás (más néven húzás) lassítja.

Fotó: Az ejtőernyők erős, könnyű nejlonból készülnek, és nagyon körültekintően kell őket csomagolni, ha helyesen nyílnak ki. Fotó: Gary Ward az amerikai haditengerészet jóvoltából.

Mi okozza a légellenállást?

Az, hogy a levegő láthatatlan, még nem jelenti azt, hogy nincs ott. A Föld légköre tele van gázmolekulákkal, ezért ha levegőn keresztül akar mozogni - gyalog, autóval, repülővel vagy ejtőernyőből lógva - el kell tolnia őket az útból. Ezt csak akkor vesszük észre igazán, amikor sebességgel haladunk.

A légellenállás kicsit olyan, mint amikor a víz a testéhez nyomja, amikor úszómedencében tartózkodik - csakhogy a levegő láthatatlan! Ha leugrik a búvár deszkáról vagy hasi flopot hajt végre, a teste kellemetlen alakja nagy ellenállást vált ki és gyorsan megáll, ha a vízbe csapódik. De ha éles, hegyes alakot készít a karjaival, és kecsesen belemerül, teste tisztán elválasztja a vizet, és belépve továbbra is gyorsan mozog. Amikor ugrik vagy hasi flopot hajt végre, a teste lelassul, mert a víz nem tud elég gyorsan elszakadni az útból. Merüléskor a vizet simán szétválasztja maga előtt, hogy teste gyorsan átsiklhasson rajta. Az ejtőernyőkkel ez a lassító hatás, amelyet szeretnénk.

Ha ejtőernyő nélkül esik le egy síkról, akkor viszonylag kompakt teste kőként nagyít a levegőben. Nyissa ki az ejtőernyőjét, és nagyobb légellenállást eredményez, amely lassabban és biztonságosabban sodródik a földre - sokkal inkább, mint egy toll. Egyszerűen szólva tehát egy ejtőernyő úgy működik, hogy növeli a légellenállást, amikor zuhan.

Végsebesség

Amikor egy erő ránéz valamire, ez gyorsabban mozgatja a tárgyat, aminek következtében gyorsabbá válik. Más szavakkal, ez felgyorsítja az objektumot. Mint minden más erő, a gravitáció is gyorsítja az eleső tárgyakat - de csak egy pontig.

Ha kiugrik egy repülőgépből, akkor a testének 10 méter/másodperc (32 láb/másodperc) sebességgel kell gyorsulnia minden egyes másodpercben, amikor leesik. Ezt úgy hívjuk, hogy gyorsulás másodpercenként 10 méter/másodperc (vagy röviden 10 méter/másodperc négyzet, és így írjuk: 10m/s/s vagy 10m/s 2). Ha elég magasan lennél a talajtól, akkor körülbelül másfél perc (mondjuk 100 másodperc) elteltével elméletileg körülbelül 1000 méter/másodperc (3600km/h vagy 2200 mph) sebességgel esne le, ami körülbelül ugyanolyan gyors mivel a leggyorsabb sugárhajtású vadászgépek repültek!

Fotó: 1) Elméletileg szabadesés: Ebben az edzésben az ejtőernyős az esést gyakorolja azzal, hogy egy hatalmas, vízszintesen rögzített ventilátor felett lebeg. A felfelé toló levegő ereje pontosan megegyezik a búvár súlyával, amely lefelé húzza, így a levegőben lebeg. Fotó: Gary L. Johnson az amerikai haditengerészet jóvoltából.

A gyakorlatban ez egyszerűen nem történik meg. Körülbelül 12 másodperc múlva elér egy sebességet, ahol a légellenállás (felfelé tolva) ereje annyira megnő, hogy kiegyensúlyozza a gravitációs erőt (lefelé húzva). Ezen a ponton nincs nettó gyorsulás, és folyamatosan egyenletes sebességgel zuhan, amelyet végsebességének nevezünk. Sajnos a zuhanó ember végső sebessége (a klasszikus szabadesési helyzetben kinyújtott karokkal) körülbelül 55 méter másodpercenként (200 km/h vagy 125 mph), ami még mindig elég gyors ahhoz, hogy megöljön - különösen, ha repülőből zuhanva!

Fotó: 2) Szabad esés a gyakorlatban: A valóságban nem a levegő mozog el melletted - mozogsz a levegőben -, de a fizika továbbra is ugyanaz: ha eléred a végsebességet, a testeden lévő levegő ereje nyomja felfelé pontosan megegyezik a gravitációs erővel, amely lehúzza. Fotó: Ashley Myers az amerikai haditengerészet jóvoltából.

Mennyit lassít egy ejtőernyő?

A tollak lassabban hullanak, mint a kövek, mert végsebességük alacsonyabb. Tehát az ejtőernyő működésének megértésének másik módja annak felismerése, hogy drámai módon csökkenti a terminál sebességét azáltal, hogy zuhanás közben növeli a légellenállást. Ezt úgy csinálja, hogy kinyílik maga mögött, és hatalmas anyagfelületet hoz létre, hatalmas erővel. Az ejtőernyőket úgy tervezték, hogy a terminál sebességét körülbelül 90% -kal csökkentsék, így viszonylag alacsony, 5–6 méter/másodperces sebességgel (nagyjából 20 km/h vagy 12 mph) érheted a földet - ideális esetben, így talpra tudsz szállni és sértetlenül elmennek.

Milyen alakúak az ejtőernyők?

Fotó: Az ejtőernyősök továbbra is kerek csúszdákat használnak, mert hatékonyan képesek sok embert gyorsan és biztonságosan a földre juttatni, meglehetősen kis helyen. Erre az ejtőernyős ejtésre 2018 júniusában került sor Lettországban. Fotó: Gina Danals, az USA haditengerészetének jóvoltából.

Hagyományosan az ejtőernyők kerekek voltak (kupola alakúak), és lógó felfüggesztési vonalaikkal kissé medúzákra hasonlítottak, amikor zuhantak. Szellőzőnyílásaik voltak, amelyek lehetővé tették a levegő kiszabadulását, ami megakadályozta őket abban, hogy lefelé zuhanva ringassanak, és vonalaik nagyon alapos kormányzást biztosítottak. A legtöbb modern ejtőernyő téglalap alakú (a kialakítás ram-air néven ismert). Számos cellájuk van, amelyek felfújódnak, amikor a levegő "belezsúfolódik" beléjük, így meglehetősen merev, ívelt szárnyszárnyat alkotnak, amely sokkal jobban irányítható és irányítható, mint egy kupola alakú ejtőernyő. A kerek csúszdákat a katonai ejtőernyősök még mindig széles körben használják, mert jól működnek, ha sok embert dobnak össze, meglehetősen kis területen, viszonylag alacsony magasságban; az ejtőernyősök egyszerűen megpróbálnak gyorsan a földre jutni, nem mutatják be ejtőernyős technikájukat. A szabadidős búvárok viszont elavultnak tartják a kerek csúszdákat: gyakorlatilag mindegyikük a ram-air kialakítást használja helyettük.

Melyek a hagyományos, kerek ejtőernyő részei?

Ha látott már ejtőernyőt a földön szétterítve, akkor tudja, hogy rengeteg különálló része van, és nagyon trükkös dolog lehet visszacsomagolni a tartályába, így legközelebb helyesen nyílik ki. Mi az összes bit és mit csinálnak? Íme néhány fontosabb, de van még néhány, amelyeket az egyértelműség kedvéért kihagytam.

Pilóta csúszda: Kis ejtőernyő, amely kinyitja a nagy, fő ejtőernyőt.
Kantár: Csatlakoztatja a pilóta csúszdát a fő csúszdához.
Csúcs vagy felső szellőző: Lehetővé teszi a levegő lassú távozását a főcsúcs tetejéről. Ez megakadályozza a levegő szivárgását a lombkorona oldalain, amely hajlamos vadul ringatni az ejtőernyőt, amikor leesik.
Lombkorona: Az ejtőernyő fő része.
Szoknya: A lombkorona alsó része (gondoljunk csak egy lógó szoknyára).
Felfüggesztési vonalak: Az ejtőernyős súlyát egyenletesen ossza el az ernyőn.
Linkek: Csatlakoztassa a függesztővezetékeket az emelkedőkhöz.
Emelők: Csatlakoztassa a hevedereket
Ellenőrző vonalak: Csak egyet rajzoltam, de a kormányzáshoz és a fékezéshez többféle is lehet.
Hám és konténer: A hám az a rész, amelyet visel (maga számos alkatrészből áll); a konténer hasonlít egy hátizsákhoz, és cselekvésre készen tartja a becsomagolt ejtőernyőt és annak minden darabját!

Hogyan működik az ejtőernyő a gyakorlatban?

Az ejtőernyősök megkönnyítik az ejtőernyőzés megjelenését, de a gyakorlatban mindez kicsit bonyolultabb! Amit elérni próbál, az az, hogy egy nagy darab szupererős anyag nyíljon ki teljesen maga mögött és mögött, tökéletesen egységes módon, amikor épp tízszer gyorsabban ugrott le egy síkról, mint egy versenyautó! Hogyan tud ilyen körülmények között valamit biztonságosan maga mögött húzni?

Az ejtőernyők valójában három csúszda egyben, egyetlen hátizsákba csomagolva, úgynevezett konténer. Van egy főernyő, egy tartalék ejtőernyő (arra az esetre, ha a fő meghibásodna), és a konténer alján egy apró kis csúszda, az úgynevezett pilótaút, amely segíti a főcsatorna kinyitását. Ha már nincs szabad a repülőgép, beindítja a pilóta csúszdát (vagy meghúzva a zsinórt, vagy egyszerűen a pilóta csúcsát a levegőbe dobva). Gyorsan kinyílik mögötted, és elegendő erőt hoz létre ahhoz, hogy a fő csúszdát lehúzza a tartályból. A főcsatornát gondosan össze kell csomagolni, hogy a kötél, amely összeköti a hevederrel (más néven felfüggesztési vonalakkal), megfelelően kinyíljanak és kiegyenesedjenek mögötted. A főcsatornát úgy tervezték, hogy későn nyíljon meg, így a testét nem fékezik és nem rángatják meg túl hirtelen és élesen. Ez biztonságosabb és kényelmesebb az Ön számára, és csökkenti az ejtőernyő szakadásának vagy szakadásának kockázatát is.

Az ejtőernyőre gyakorolt erő jelentős, ezért igazán erős anyagokból kell készülnie. Eredetileg az ejtőernyőket vászonból vagy selyemből készítették, de ezek helyett általában olcsó, könnyű, szintetikus anyagokat, például nylonot és Kevlar®-t (a nejlon kémiai rokona) használnak.

Lágyabb leszállások

Műalkotások: Az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegy Irodájának jóvoltából, a 6 575 408 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomtól: Richard J. Benney és Glen J. Brown ejtőernyőhöz való lerakó szerelvénye, az Amerikai Egyesült Államokhoz (az amerikai hadsereghez) rendelve, 2003. június 10.

Az ejtőernyőket körülbelül egy évszázaddal ezelőtt találták ki, de tovább fejlődnek, mivel a feltalálók egyre jobb módszereket találnak ki biztonságuk és kezelhetőségük javítására. Itt van egy fejlettebb csúszda, amelyet az Egyesült Államok hadseregének terveztek 2001-ben (és 2003-ban szabadalmaztatták). Ugyanazokat az alapjellemzőket tartalmazza, mint más csúszdák: egy előtetőt (10, kék), egy szoknyát alatta (12), és négy felfüggesztési vonalat (14) négy csoportban, amelyet felszállónak (16) neveznek, kantárhoz (22) rögzítve, amely alátámasztja a hám (26) és az ejtőernyős (P). De két továbbfejlesztett biztonsági funkcióval is rendelkezik, hogy csökkentse az ejtőernyős túl gyors és túlságos leszállásának kockázatát. A tetején az ejtőernyő kantárral rendelkezik, amelynek mindkét oldalán van egy extra kötélhurok, és egy elektromos vágószerkezettel szabadul fel (rózsaszín, felső, 28-as címkével). Középen van egy úgynevezett pneumatikus izom (élénkzöld, 24). Van egy magasságmérő készülék (szürke, felső, 34, 36, 44), amely radarnyalábokat vetít a földre, hogy megmérje az Ön magasságát és sebességét, és kitalálja, mikor kell a biztonsági mechanizmusokat telepíteni.

Hogyan működik? Ez látható a jobb oldali műalkotásban. Ha a szél vízszintesen túl gyorsan fúj, a megfelelő elektromos mechanizmus felszabadítja az egyik extra oldalsó kötelet, aminek következtében az ejtőernyő az ellenkező oldalra billen, így csökken a sebességed. Ha a föld közelében van, ha túl gyorsan halad, a pneumatikus izom megrövidül, sokkal közelebb húzva a lombkorona felé, és így csökkenti a sebességét.

Micsoda húzás!

Fotó: Az űrsikló Endeavour, 2002. június 19-én érkezik partra. Fotó: a NASA Armstrong Flight Research Center jóvoltából.

Ejtőernyő használata az ember biztonságos repüléséhez a földre egy dolog. De mi van akkor, ha egy teljes repülőgépet ugyanúgy kell pihennie? Ez volt a NASA kihívása, valahányszor az űrsikló (az újrafelhasználható űrrepülő, már nyugdíjas) visszatért a Földre.

Indítási szakaszában a Shuttle erőteljes főgéppel és rakétavetővel rendelkezett, hogy az űrbe juttassa. De amikor visszajött, nem volt más, mint egy vitorlázó repülőgép, amely átsuhant a levegőben, és hazafuvarozásával számolt a csökönyös szárnyain.

Miután biztonságosan visszatért a Föld légkörébe, a Shuttle 4,5 km (2,8 mérföld) hosszú leszállópályát ért el körülbelül 350 km/h sebességgel - gyorsabban, mint egy tipikus sugárhajtású repülőgép (amely inkább 240 km/h vagy 150 km/h sebességgel landol) ). Amikor a kerekek a földön voltak, a személyzet fékezett, hogy biztonságosan leálljon a vízi jármű, de segítségükre egy vízszintes ejtőernyőt is használtak, amelyet húzócsúcsnak hívtak. Körülbelül 12 méter (40 láb) volt, és 75% -kal csökkentette a Shuttle sebességét, mielőtt elbocsátották volna.