Планеризм, або Планерний спорт — це вид спорту або активного відпочинку, в якому польоти здійснюються на апаратах важче повітря без використання енергії мотора.
Історично польоти на планерах були першою вдалою спробою людини піднятися в повітря не на повітряних кулях. Одним з перших більш-менш опрацьованих проектів планеру була конструкція, яку запропонував Джордж Кейлі у 1850-х.
Як спорт, планеризм отримав початок у 1920-х роках, у різних країнах світу.
Рекорди На грудень 2018 року рекорд висоти польоту планера становить 22646 метрів (щоправда, на момент написання статті рекорд ще не затверджено, він знаходиться на розгляді FAI). Рекорд встановлено на планері Perlanhttp://www.perlanproject.org/ пілотом James M. Paynehttp://www.perlanproject.org/member/jim-payne.
Загальні принципи польоту планера
Чому літає планер
Планер — це безмоторний літальний апарат, який для підтримання та набору висоти використовує вертикальні потоки повітря. Для того, щоб планер тривалий час міг знаходитися в польоті, планерист (пілот планера) повинен знаходити висхідні повітряні потоки та набирати висоту в них. Висхідні потоки, в свою чергу, бувають різних видів (залежно від причин та умов їх формування), що обумовлює стратегію та тактику пошуку таких потоків та техніку польоту в них: термічні потоки (терміки); потоки обтікання; хвильові потоки; вихори.
Історія планеризму Історія планеризму плутається з історією авіації, оскільки перші люди, які літали на літальному апараті важчому, ніж повітря, робили це на планерах.. Серед них Джорджа Кейлі, Отто Лілієнталь, брати Вуазен, брати Райт і, менш відомий, француз, генерал Гійом Реснієр, інженер, геніальний офіцер.
Гійом Ресніє реалізує в Ангулемі (Шарант), задовго до Отто Лілієнталя, політ з крилом власного виробництва. Він кидається з вершини Ладської вежі, планерує 300 м, перетинає Шарант і ламає ногу, приземляючись. Цей політ, який проводився в 1801 році перед великою аудиторією, був засвідчений встановленням пам'ятної таблички 29 червня 2002 року Філіппом Мотте, мером Ангулема, на валу Больйо. Табличка ініціативного синдикату, закладена в 1931 році фіксувала дату цього польоту 1806 роком. Перед цим польотом була інша спроба запуску з моста Сен-Сібар (висота 5 метрів), яка завершилася в Шаранті за 50 м, тобто аеродинамічна якість 10. Джордж Кейлі розробив і побудував немоторизований пристрій важчий, за повітря, на якому він змусив летіти свого кучера щоб перевірити його (ім'я кучера, на жаль, втрачене для історії), це відбулося в Бромптоні, поблизу Скарборо, в Йоркширі, у 1853 році, але цього свідчення недостатньо, щоб по-справжньому зробити Джорджа Кейлі планеристом. Отто Лілієнталь здійснив між 1891 і 1896 роками дві тисячі засвідчених планеруючих польотів з штучного пагорба поблизу Берліна і це дозволило йому написати свій трактат «Політ птаха, основи мистецтва польоту», опублікований в 1889. Він, безсумнівно, визнається всіма планеристами на планеті як справжній піонер польоту на пристрої, важчому за повітря. Дельтапланеристи можуть справедливо посилатися на нього. Брати Райт, побудувавши вентилятор, щоб мати змогу провести свої розрахунки та проаналізувавши роботу Кейлі та Лілієнтала, оселилися в Кітті Хоук у Північній Кароліні, щоб продовжувати свої авіаційні роботи, і вони експериментували з планерами між 1901 та 1902 роком, перед тим як почати пригоду з літальним апаратом важчим за повітря з вбудованим пристроєм для взльоту, який також називався «літак». Вони визнані у всьому світі першими авіаторами, які здійснили перший політ на важчому, за повітря апараті, із вбудованим пристроєм для злету.
Практика польотів без двигуна розвивається у міжвоєнний період і є результатом обмежень, накладених на Німеччину (не переозброюватися), дозволяли їй виробляти лише пристрої без двигуна; вона зазнавала серйозних обмежень у виробництві одиночних літак. Протягом 1920 та 1930 років німці розробили дуже ефективні планери, які дозволили їм виявити методи експлуатації аерологічних характеристик висхідних повітряних мас, дозволяючи їм літати далі і довше. З тих пір цей вид спорту поширився у багатьох країнах, але Німеччина залишилася світовим лідером у розробці та виготовленні найкращих планерів.
У Сполучених Штатах вираз «Primary glider» відноситься до цих перших планерів у 1920—1930 роках.
Як і багато термінів в авіації, термін «вітрильний політ» (le vol à voile) — це аналогія з морською навігацією, і на кількох мовах планер буквально називається «вітрильним літаком» (німецька: seglflufzeug, англійська: sailplane) або «вітрильник» (іспанська: velero), на відміну від літаків з двигуном («моторний політ»). Однак, на відміну від вітрильника, планер використовує висхідні потоки, а не сам вітер, і його єдина привідна сила, після того як він відчеплений від тросу літака-буксира або лебідки, є його власна вага (навіть при підйомі, він опускається по відношенню до повітря висхідного потоку). Перед появою планерів термін «вітрильний політ» вже використовувався для птахів вітрильників, здатних триматися в повітрі та пролітати великі відстані без махання крилами, використовуючи ті ж висхідні потоки, що і планер.
Мистецтво планеруючого польоту Здійснення планеруючого польоту полягає в переході в повітряні маси, швидкість підйому яких вища, ніж власна швидкість зниження планера, тут планер і набирає потенційну енергію (не втрачаючи кінетичної енергії). Тому що висхідні повітряні маси, як правило, дуже локалізовані, пілоти повинні описувати кола всередині висхідних повітряних мас, щоб максимально використовувати їх. Часто вживаний термін є «рухатися по спіралі», хоча траєкторія, описана планером у висхідному потоці, є гелікоідальною. Пілоти часто говорять про «заправку до повного», мета досягти найвищої висоти для даного висхідного потоку. Образ також ілюструє той факт, що потенційна енергія планера — або його висота, що становить те саме — може розглядатися як його паливо. Пілот початківець «заправляється до повного» кожні 7 — 8 км, якщо умови дозволяють. Досвідчений пілот, який краще використовує аеродинамічну якість планера, може здійснювати підйоми у висхідних потоках через приблизно 25 км. Він задовільняється тим що перетинає висхідні потоки, але вважає, що він все ще має достатньо енергії, щоб продовжити свою подорож, зменшує швидкість, щоб максимально використати висхідні потоки, не зупиняючись і не описуючи кола на місці.
Найвідоміші висхідні повітряні маси: термічні повітряні потоки або термальні колони чи терміки, які є результатом різниці температури повітря; повітряні потоки під кумулонімбусами, які не є термічними, а динамічними, утворюються через дефіцит тиску; висхідні потоки через ефект схилу, коли вітер наштовхується на виступи рельєфу, що змушують його проходити над виступами рельєфу, виграш висоти рідко перевищує 700 м над вершиною; ці висхідні потоки називаються динамічними висхідними потоками; висхідні потоки хвильового польоту залежать від рельєфу та погоди, які дозволяють отримати досить значні виграші у висоті, дозволяючи рекорди висоти понад 23 000 м; в рідкісних випадках пілоти планерів змогли експериментувати планеруючий політ з градієнтом вітру, коли планер може набирати кінетичну енергію, пролітаючи неодноразово між різними повітряними масами з різними горизонтальними швидкостями. Однак такі зони «градієнту вітру» зазвичай занадто близькі до землі, щоб безпечно використовуватись планером. Таким чином, планеруючий політ з градієнтом вітру в основному практикується птахами і, зокрема, одним із найвидатніших планерів, яким є альбатросом, що можна спостерігати під час тривалої міграції, він повертається і пірнає в градієнти вітру поблизу поверхні океану.
Використання ефектів вітру на рельєфі — схил, хвиля або градієнт вітру — позначається під загальним терміном орографічного польоту.
Термічний політ
У тепловому польоті пілот шукає висхідні повітряні колони, що є результатом нагрівання землі сонцем. Повітря, що контактує з землею, нагрівається, через розширення, його густина зменшується. Рух досить швидкий, щоб воно не обмінювалося теплом з навколишнім повітрям. Тоді ми можемо розглядати, що це адіабатичне розширення. Повітря охолоджується.
Адіабатичний тепловий градієнт — g/CP, де g = 9.80665 — це прискорення тяжіння, а CP = 1 006 Дж/кг/К — теплотворна здатність повітря. Тому його точне значення становить 0,009 75 К / м приблизно 1 ° С / 100 м.
Теоретично, якщо градієнт температури навколишнього повітря більший, ніж адіабатичний тепловий градієнт, то маса повітря, що рухається завжди легша, ніж повітря, яке його оточує, і тому має тенденцію до прискорення. Маса повітря є суперадіабатичною (часто її називають нестабільною). Однак така ситуація є дуже неймовірною, оскільки час, характерний для терміка, становить 10 хвилин і внаслідок вертикального змішування, за менш ніж годину вертикальний профіль повітряної маси буде слідувати сухій адіабаті.
Якщо градієнт температури нижчий за адіабатичний тепловий градієнт, навпаки, будь-який рух повітря вверх, як правило, має тенденцію порушуватися його адіабатичним розширенням, що приводить його до температури нижчої за температуру навколишнього повітря. Повітряна маса тоді стабільна. Ось чому дуже однорідні повітряні маси не сприятливі для конвекції, навіть якщо гаряча погода. Це типово у Північній Європі у передгрозовій ситуації. Оскільки змішування повітря не може відбуватися з верхніми шарами, температура збільшується на низькій висоті через явище пробки. Потім виникають сильні грози, коли пробка зникає. Найбільш сприятливі умови зустрічаються за холодними фронтами, коли маса холодного повітря проходить на ще гарячу землю, що метеорологи називають шлейфовим небом.
Найімовірніше бульбашки гарячого повітря знаходяться в районах теплових контрастів, таких як нещодавно зібрані поля, стоянки супермаркету, дороги та автомобільні дороги, а особливо в гравійні кар'єри та скелясті райони. Якщо ми впевнені в цьому фізичному принципі, все-таки вірно, що важко пов'язати аспект землі з певністю присутності терміка.
Оскільки тепловий політ вимагає колони гарячого повітря, його експлуатація, як правило, можлива в середніх широтах, тільки з весни до кінця літа. Взимку небагато терміків, враховуючи слабке сонячне освітлення, щоб спровокувати їх та низький потенціал теплового поглинання снігу (приблизно 1 %). Однак у південних Альпах можна знайти терміки протягом цілого року. На півдні Сполучених Штатів, коли погода взимку сонячна, середина дня є ідеальною для експлуатації терміків. В інших широтах повітряні маси мають характеристики градієнта температури (різниця температур між двома висотами), які нейтралізують явище конвекції.
Коли планерист знаходить термік, як правило, під його матеріалізацією (насправді купчасті хмари, бавовняної форми та з плоскою основою), він починає описувати спіралі та намагається знайти найкращу область підйому. Ця зона підніматиме його, поки він не зустріне основу хмари (або на 500 футів нижче в Сполучених Штатах), в якій він не зможе увійти з юридичних причин (на планері, дозволені лише видимі польоти) або поруч з інверсійним шаром, де температура перестає знижуватися відповідно до сухої адіабати. Було сказано, що висхідні потоки стають непридатними, коли тепловий індекс на заданому рівні нижчий за абсолютним значенням -2 K. Поняття термічного індекса сьогодні не використовується Federal Aviation Administration. Поняття теплового індексу сьогодні покинуте Федеральною адміністрацією авіації.