(от Ивелин Калушков)

Съществуват много параметри, които могат да определят състоянието на плата на едно крило, но вероятно няма по-добър параметър от въздухопропускливостта на материала.

Преди да се запознаем с особеностите на измерването на порьозитета и неговото значение, е важно да разберем как порьозитета влияе на безопасността на парапланера и защо всъщност е толкова важен.

Порьозитет и въздухопропускливост.

Порьозитета на даден обект е показател за съотношението на празното пространство в даден обем спрямо самия изграждащ материал. Порьозитета на изтъкан плат се определя от съотношението между броя нишки в дадена площ и разстоянията между тях – или така наречените „пори“ в самия материал. Колкото повече са порите, толкова по-висок процент на порьозитета има даденият материал. Колкото по-малко са порите, толкова по-плътен е материалът. Реално плат със 100% порьозитет не съществува – това се счита за празно пространство. Плат с 0% порьозитет реално не е плат, а плътен полимер.

Фиг. 1 – Платът вляво е с по-нисък порьозитет от този вдясно поради по-малките пори между нишките.

Порьозитетът на даден материал зависи от големината и броя на порите, които при парапланера се променят поради износване и стареене. Както ще разгледаме, с течение на времето, в процеса на стареене на даден плат, в него се отварят нови пори, а съществуващите такива променят размера си.

Когато измерваме „порьозитетът“, обаче, в повечето случаи ние всъщност измерваме въздухопропускливостта на плата, която показва какъв обем въздух преминава през определена площ за определено време. Тъй като пропускливостта е директно зависима от самия порьозитет, често двете понятия се бъркат и някак си терминът „порьозитет“ се е установила като основно понятие при измерването на плата. Важно е да се отбележи обаче, че който и от двата параметъра да използваме, обикновено търсим ниски стойности, когато говорим за параметри на плат за парапланери – нисък порьозитет = ниска въздухопропускливост.

В практиката пропускливостта се измерва чрез уреди, наречени порьозиметри. Порьозиметрите измерват за колко време даден обем въздух преминава през определено сечение на плата. Често при измерването на крила хората дават за стойност на измерената пропускливост времето, отчетено от уреда. Колкото по-високо е отчетеното време, толкова по-бавно преминава определеният обем въздух през даденото сечение – съответно толкова ПО-НИСКИ са порьозитетът и въздухопропускливостта.

Фиг. 2 – Порьозиметър МК1

Даването на времето като показател обаче е грешна практика. На пазара съществуват множество марки порьозиметри – всеки от тях използва различни обеми въздух и различни сечения, през които се прави измерването. Съответно измерените времена на един и същи плат могат да са напълно различни. Качествените порьозиметри са калибрирани уреди с определен коефициент, спрямо който се изчислява пропускливостта в реални мерни единици – литри/кв.м/минута.

Например, най-популярният калибриран порьозиметър JDC MK1 измерва времето, за което 250 мл въздух преминават през сечение от 38,5 кв.см под налягане от 10 мбар. За да получим точното измерване в литри/кв.м/минута, коефициентът на уреда, който в случая е 5400, се дели на отчетеното от уреда време.

Ако измервате порьозитета на дадено крило, винаги изисквайте измерването в универсална мерна единица, тъй като измереното време в секунди може да варира значително между различни уреди.

Защо е важна въздухопропускливостта на плата?

При парапланерите, както и при всички други летателни апарати, голяма част от подемната сила се създава благодарение на потока въздух, обтичащ крилото с различна скорост над горната и под долната повърхност. Различните скорости на обтичане създават зони на различно налягане под и над крилото, които съответно създават подемната сила. Зоната с понижено налягане над горната повърхност на крилото създава голяма част от подемната сила. Колкото по-ламинарен е потокът над горната повърхност, толкова по-голяма скорост, спад на налягането и подемна сила се създават.

Фиг. 3 – Нормален порьозитет

По време на полет част от въздуха преминава през плата на крилото и разрушава еднородността на потока над горната повърхност. Колкото по-голям обем въздух преминава през плата, толкова повече се разрушава потокът над горната повърхност и намалява подемната сила. При твърде голям порьозитет платът започва да пропуска твърде много въздушна маса през порите си. Тази въздушна маса не позволява на потока, обтичащ крилото над горната повърхност, да създаде повърхностно напрежение – тоест, потокът не може да „залепне“ за самата повърхност и бива „издухан“ от преминаващия въздух. Създава се предпоставка крилото да изпадне в парашутиране или срив, дори без намеса на пилота, чрез забавяне.

Фиг. 4 – Повишен порьозитет
Фиг. 5 – Критичен порьозитет

За да намалят порьозитета на даден плат, производителите използват две основни производствени практики:

  • Стегнато изтъкване на плата – колкото по-нагъсто са нишките на плата, толкова по-малко въздух пропускат.
  • Промазване – върху нишките се полага специална полимерна промазка, която да запълни порите и да намали порьозитета.

Промазка

Промазката има за цел и да предпази нишките на плата от влиянията на околната среда.

Фиг. 6 – Електронно-микроскопска снимка на плат увеличение 120 (горе) и 500 (долу). В средата се забелязва промазният слой който плътно покрива нишките

При парапланерите основната причина за стареенето на материала е всъщност остаряването и разрушаването на промазния филм върху плата.

Промазването на плата се извършва на няколко етапа. Нишките биват промазани преди самото изтъкаване, а допълнителни слоеве промазка се добавят след изтъкаването на плата. Различните видове промазки определят и качествата на плата – единична промазка, двойна промазка, UV устойчива, водоотблъскваща, износоустойчива и т.н. Обикновено големите производители на парапланери подбират платове с по-високо качество и повече на брой предпазни промазки.

Важно е да се отбележи, че процесът на промазване на плата включва температурно закаляване на полимера – „изпичане“. Платът се поставя в автоклави и се изпича при високи температури, за да проникне във и между нишките. Поради тази причина е невъзможно подновяването на промазката на плата в домашни условия. Съществуват няколко продукта на пазара, които твърдят, че е възможно да възстановят ниската порьозност на плата. Практиката показва, че платове, третирани с тези продукти, подобряват стойностите си на порьозитет за едва няколко летателни часа, а понякога дори и само за един полет, след което стойностите на порьозитета отново се възвръщат към високи нива, а понякога дори се влошават.

Съществуват много фактори, които могат да повлияят на стареенето на промазката – излагане на UV лъчи, механични деформации, излагане на химикали, екстремни температури и т.н.

Може би най-големите фактори при естественото стареене на материала обаче са ултравиолетовите лъчи и механичните деформации на плата.

Стойности на порьозитета

При изтъкаването на плата между нишките на материала остават незапълнени пори – тези пори се запълват именно чрез промазката.

Фиг. 7. – Микропори в промазният слой на плата

След ушиването на парапланера, при първите полети на крилото, голяма част от нишките претърпяват процес на наместване. Платът се разтяга и свива с различни коефициенти на различни места по крилото. Част от нишките се натягат, а други се отпускат – това води до разрушаване на промазката на местата, където порите на плата стават по-големи в резултат на наместването.

Фиг.8 – Нормално разположени нишки
Фиг. 9 – Разширени

Порьозитетът на едно крило се изменя нелинейно с течение на живота на парапланера.

През първите си 50 летателни часа крилото може да загуби 10–30% от първоначалния си порьозитет. След това следва изравняване и задържане на стойностите на порьозитета за по-голямата част от живота на парапланера.

С остаряването на промазката тя става „по-чуплива“ и започва да се отделя от нишките на плата. Това води до рязко увеличаване на въздухопропускливостта.

През последните 50 часа от живота на крилото пропускливостта нараства експоненциално до момента, в който парапланерът стане опесен и негоден за употреба.

Фиг.10 – Измерено време на порьозиметър спрямо летателните часове на крилото
Измерено време (секунди)Въздухо – пропускливост (литра/м2/минута)Състояние на платът
>200< 27Отлично
100-20027 – 54Добро
50-10054 – 108Употребявано
20-50108 – 270Силно Употребявано
0-20270 <Негодно
Табл. 1 – Референтни стойности при измерване с порьозиметър JDC MK1

Крила, които наближават стойности близки до неизползваемите, често дават предупреждения за влошен порьозитет.

Най-характерните сигнали за повишена въздухо-пропускливост обикновено са влошен коефициент на планиране (аеродинамично качество), повишено пропадане, невъзможност за подлитане при кацане или трудно напълване на крилото. В практиката често се забелязва различно стареене на промазката в различните части на крилото или при различни цветове на плата.

Обикновено, когато промазката на атакуващия ръб се влоши, крилото става трудно за издигане и напълване, но качеството и пропадането не се променят забележимо. Когато останалата част зад атакуващия ръб започне да пропуска, то се наблюдава се повишено пропадане и съответно понижено аеродинамично качество.

За цвят

Споменавайки цвета, е важно да отбележим, че различните цветове имат различни коефициенти на стареене и UV устойчивост.

Важно е да се направи разделение между устойчивостта на нишките на плата и устойчивостта на промазката. Някои цветове отразяват голямо количество светлина (бял плат), включително UV лъчите, други като черният плат поглъщат по-голямата част от светлинния спектър.

Цветовете, които отразяват повече светлина, предизвикват преминаването на UV лъчите двупосочно — съответно предизвикват по-бързо стареене на промазния слой, за сметка на това нишките на плата имат удължен живот. Обратният ефект се наблюдава при цветове, поглъщащи UV лъчите — по-здрава промазка, но по-бързо стареене на нишките на плата. Тъй като промазката осъществява UV защитата, здравината на промазката е водещият фактор и за здравината на плата. Това е и причината, противно на очакванията, един от най-устойчивите цветове при парапланерите да е черното. От друга страна, един от най-неустойчивите цветове са бялото и светлосивото.

Важно е да се отбележи, че разликите в UV устойчивостта на цветовете са намалени при съвременните полимерни промазки.

Фиг. 11 – Белият цвят предизвиква отразяване на част от светлинният поток обратно през промазният слой, докато черният цвят поглъща светлинния поток.

Грижа за крилото

За да запазим порьозитета на крилата си, и да удължим техният живот, трябва да вземем предвид факторите които могат да увредят промазката на плата и да влошат стойностите на порьозитета.

Такива фактори са:

  • Излагане на UV лъчение
    • Най-големият враг на крилото са UV лъчите които разрушават структурата на промазката и преждевременно я състаряват. С изключение на неизбежното излагане на слънце по време на полет трябва да се стремим винаги да намаляваме излишното излагане на слънчева светлина преди излитане и след кацане.
Фиг.12 – В дясно – след излагане на UV лъчение – нишките на плата променят структурата си и предзвикват намаляване на плътността и здрвината на плата

Не оставяйте крилото си разпънато, докато чакате условията!

  • Механични влияния
    • Влаченето по земята на плата, сгъването на крилото в прах, пясък или върху абразивни повърхности нарушава физическата цялост на промазката и води до нейното бързо разрушаване.
    • Сгъването на крилото твърде стегнато, излишното прегъване или огъване на плата предизвиква разкъсвания на микро порите на промазката и влошаване на порьозитета.
    • Претоварването на крилото – претоварвания в нормални граници над полетния диапазон не оказват съществени промени върху плата и промазния слой. Екстремни претоварвания по време на аеробатика и продължително дърпане с лебедка предизвикват динамични свивания, разтягания и пластични деформации на промазния слой и нишките на плата, които преждевременно състаряват промазката.
Фиг.13 – Побелявне и разрушаване на промазният слой в следствие на остаряване. Ясно се вижда напукването на промазката в точките на напрежение.
  • Влажност
    • Влагата сама по себе си не нарушава свойствата на промазката. Съхраняването на крилото във влажна среда обаче или сгъването му във влажно или мокро състояние може да доведе до развиване на плесени, които буквално изяждат промазния слой. Винаги изсушавайте влажното крило на сянка преди сгъване.
    • НИКОГА не летете парапланера, за да го изсушите. Водата е несвиваема! При полет с много мокро крило през порите на плата преминават водни капки, които упражняват по-голямо от стандартното налягане върху промазката и нишките на плата – това може да предизвика разкъсване на микро-порите на промазката и влошаване на порьозитета на крилото.
    • Солената вода е по-агресивна към промазката от химическа гледна точка. След изсъхване остатъчният слой от кристали морска сол действа като абразив, който допълнително разрушава промазката.
    • Замръзването/обледеняването на крилото в полет уврежда плата и промазката. Водата се разширява при замръзване. Втвърдяването на участъци от плата води до концентрация на напрежения и дори до срязване на нишките при естествените за полет огъвания и деформации на плата.
  • Химически елементи
    • Всички видове разтворители, петролни продукти и агресивни химикали могат да разядат слоя промазка и да предизвикат екстремно влошаване на порьозитета. На Фиг. 14 по-долу се виждат следите на разрушена промазка на крило, разпънато върху разлято гориво.
Фиг.14 – Светлите петна по платът показват разрушена промазка в следствие на химически разтворител.

НИКОГА не използвайте химикали за почистване на крилото.

  • Температура
    • Екстремните температури могат да променят структурата на полимера и да предизвикат разрушаване на промазката. Екстремно ниски температури рядко са проблем. Теоретично промазката започва да става по-крехка и чуплива при температури под -20/-30 градуса Целзий, но за наше щастие това рядко са температури, при които летим.
    • Екстремно високи температури обаче могат лесно да бъдат достигнати дори при неправилно съхранение на парапланера. Температурата в затворен автомобил, в който сте оставили крилото си в горещ летен ден, лесно може да достигне стойности над 60 – 70 градуса. При тези температури започва изменение на молекулите на полимера. Промазката започва да променя своята структура, което може да съкрати живота й с над 30%-40%.
Фиг. 15 – Характерно „точкуване“ на плата в следствие на прегряване и разлика в свиването на полиестер и полиетилен

Винаги предпазвайте крилото от директен пламък – парапланерите горят с около 300 евро в секунда!

За финал…

Порьозитетът на парапланера е важен фактор, който определя качествата на крилото и безопасността на полета.

Измерването на порьозитета на крилото дава най-точна информация за това колко „живот“ остава на едно крило. Не забравяйте, че при измерване винаги трябва да използвате правилните единици за порьозитет – не гледайте само „секундите“.

За да се радвате дълги години на вашия парапланер, никога не правете на крилото това, което не бихте направили и на себе си.

Грижете се за крилото и то ще се грижи за вас!