[Tips] Một vài phân tích của Kortel về tính khí động học của Harness

Trong công cuộc nghiên cứu không ngừng để tăng hiệu suất của môn dù lượn, chúng ta đã thấy được các cải tiến diễn ra không ngừng ở các phần:

•          Cải tiến hiệu xuất bay của dù bằng cách cải thiện Aspect ratio.
•          Giảm thiểu vortex ở 2 đầu cánh.
•          Giảm thiểu số lượng liner (4>3>2)
•          Giảm lực cản từ tu thế ngồi: chuyển sang nằm, harness kén và hình dáng của harness.

Nhưng thực sự thì tác dụng của các cải tiến này như thế nào?

Với các tính toán thực hiện khi dù bay điều kiện chuẩn, các lực cản được chia ra như sau:

•          50% cho lực tự cản (induce drag) tạo ra bởi cấu tạo cánh dù,
•          50% cho lực ma sát được chia đều ra làm 3 phần tạo ra bởi sự ma sát của vải dù, dây dù và phi công. (diện tích của khoảng 250m dây với độ lớn cỡ 0.8mm tương đương 0.2m2, nó tương đương với diện tích tiếp xúc gió của 1 harness thi đấu).

Khi vận tốc tăng lên thì lực tự cản giảm xuống (do lực nâng giảm xuống), do đó các phần lực ma sát tăng lên với tỷ lệ bình phương của vận tốc, nhưng chúng ta khó có thể biết được tỷ lệ phân chia giữa chúng.

Như vậy, lực cản từ phía phi công đại diện khoảng 20-25% tổng lực cản của toàn thể cánh dù khi bay. Chúng ta đưa ra giả thuyết là chúng ta có thể giảm đi 50% lực này (tương đương với phần diện tích lực cản khoản 0.1m2) Chúng ta có thể năng thêm được 1 điểm về sự mượt mà của cánh dù trên thang điểm 10.

Nhưng thực tế, việc chuyển tư thế từ ngồi sang nằm (theo lý thuyết thì nó sẽ giảm từ 0.35m2 xuống 0.2m2) tương đương với mức giảm lý thuyết 40%, thì vẫn không tương thích với giả thuyết nêu ra bên trên.

Tương tự như thế thì tự khi xuất hiện một vài mẫu harness có đuôi dài thì phần lớn trong chúng không đạt được hiệu suất bay tăng lên rõ ràng, bởi vì lực cản đuôi tự sinh sau vật bay (base drag) là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất bay .

Kortel muốn tiến hành nghiên cứu sâu hơn về tổng thể các loại lực cản này, tuy nhiên do không có được wind tunel đủ lớn đế có thể hỗ trợ quá trình thử nghiệm, nên chúng tôi đã sử dụng cách giả lập trên phần mềm máy tính. Chúng tôi sẽ không đưa ra số liệu chênh lệch để tạo ra ảo tưởng cho người xem mà chỉ đưa ra kết quả tương quan giữa các mô hình được so sánh.

Chúng tôi đã tạo ra rất nhiều các mô hình đuôi khác nhau để phân tích lực cản sinh ra bởi các mô hình này, cũng như so sánh 1 cách tổng thể về lực nâng, lực cản tự sinh.

Nhưng đến cuối cùng thì vấn đề xảy ra là, chúng ta không thể nào có được hình dáng tối ưu nhất bởi vì chúng ta không thể nào duy trì được vị trí harness tối ưu, điều đó là gần như không thể khi ta bay dù.

Và kết quả tổng kết từ quá trình giả lập dựa trên mô hình harness kortel kanibal race 1 cho chúng ta thấy một điều hết sức lạ lùng.

Harness Kanibal Race

Các mô hình được đưa vào giả lập :

• Kanibal race,
• Harness có đuôi dài nhất có thể ở thời điểm 2011,
• Harness có xu hướng cắm xuống,
• Harness có phần mũi và phần vai thay đổi nhiều kiểu khác nhau.

Niviuk Driffer

Các form được đưa vào giả lập

Chúng ta sẽ không quá chú trọng vào số liệu thực tế, mà chỉ sử dụng phép so sánh với kanibal race, thì các hình dáng của harness với phần đuôi dài không đem lại quá nhiều lợi về khi động học mà thậm chí là việc kéo dài phần đuôi còn gây khó khăn cho quá trình chế tạo trong khi hiệu suất tăng lên không quá đáng kể.

Biểu đồ so sánh hiệu suất bay của các mô hình harness ở các vận tốc khác nhau

Tương tự nhận xét ở trên, chúng ta thấy nếu harness che được phần khí đi qua phần cơ thể phía trên thì nó sẽ giúp ích rất nhiều.

Với harness thiết kế với xu thế cắm xuống thực tế thì cũng tốt nhưng không tương thích lắm với góc tiếp cận của dòng khí.

Chúng ta không được lợi quá nhiều khi kéo dài phần đuôi của harness ra quá nhiều, mà thậm chí là có thể làm tăng lực cản từ bề mặt phần đuôi.

Một vài cấu tạo harness thực tế sẽ có lợi hơn 1 chút so với các thiết kế khác khi bay trong không khí.

Cuối cùng, Chúng ta sẽ có được lợi hơn khoảng tầm 20% khi ngồi ở tư thế tối ưu, trên tổng thể 20% lực cản tạo ra từ harness thì chúng ta sẽ được lợi từ 4-5%, với lợi tức đó thì khó có thể cảm nhận được. Bởi thế chỉ khi nào bạn thực sự là phi công thi đấu đỉnh cao thì nó mới giúp ích cho bạn.