Chương 3: Vì sao dù lượn bay được?

CHƯƠNG 3 – VÌ SAO DÙ LƯỢN BAY ĐƯỢC?
Nguyễn Tuấn dịch, BT Giang hiệu đính

“Điều cần thiết để giúp bạn bay lên trên không được là phải luôn tạo ra sức đẩy nhanh hơn không khí bị rút đi bởi áp suất.” – Samuel Johnson, 1759

Hầu hết chúng ta đều đã nhìn thấy cách mà máy bay và chim bay lượn trên trời. Không khó để hình dung ra rằng cánh quạt quay hay chim vỗ cánh đã đẩy chúng bay trên không nhờ đó cánh có thể tạo ra lực nâng và giữ chúng bay ở trên cao. Nhưng còn với những thiết bị bay lượn không có động cơ như tàu lượn, diều lượn và dù lượn thì sao? Tại sao chúng không bị rơi. Bí ẩn hơn, làm thế nào chúng lại có thể leo cao lên được?

Chúng ta sẽ trả lời những vấn đề quan trọng đó trong chương này. Ở đây bạn sẽ khám phá ra những điều bí mật của cánh bay hoạt động như thế nào nói chung cũng như bằng cách nào mà dù lượn có thể bay được nói riêng. Sự hiểu biết bạn có được ở đây là quan trọng trong tất cả các trải nghiệm bay lượn của mình bởi vì càng hiểu biết nhiều về những gì làm cho dù lượn bay được thì bạn càng có thể tránh được những mối nguy hiểm và ngày càng trở nên một phi công thực thụ giỏi giang. Chương này được viết nhằm giới thiệu kiến thức cho học viên mới. Về sau trong chương 12, chúng tôi sẽ đưa thêm thông tin chi tiết hơn nữa để cùng với bạn mở rộng tầm hiểu biết và kỹ năng của mình hơn nữa.

DÙ LƯỢN XÂM CHIẾM BẦU TRỜI

Cánh dù xếp trong một bọc lớn nhô ra khỏi ba lô, được trải ra trên mặt đất trông giống như một con sứa mềm nhũn. Chẳng có bất kỳ một thanh khung xương nào trong cánh dù cả. Đột nhiên và kỳ diệu thay nó cất lên và bay vút vào không trung, trông thật ấn tượng, một cánh dù nửa cứng hình vòng cung căng l một trong những bí ẩn lớn nhất đối với tất cả những người lần đầu nhìn thên ở trên đầu và ngoan ngoãn nghe lời người phi công. Có lẽ một trong những bí ẩn lớn nhất đối với tất cả những người lần đầu nhìn thấy dù lượn là không hiểu là làm thế nào mà cánh dù lại có thể căng phồng lên và cứ giữ căng phồng như thế mãi. Chúng ta hãy làm sáng tỏ bí ẩn này.

Tốc Độ Tương Đối và Tốc độ hành trình (Địa Tốc)

Khi cất cánh, miệng dù ở mép trước cánh dù được nâng lên để đón gió và không khí dồn đầy vào trong vòm dù giống như ta giơ túi nhựa lên với miệng túi hướng vào luồng gió. Ngay cả khi không có gió, cánh dù vẫn căng đầy không khí vì người phi công chuyển động về phía trước. Không khí chảy qua cánh dù gọi là gió tương đối. Khi cất cánh nó có thể được tạo ra bởi gió thổi trên mặt đất hay bằng cách di chuyển chính bản thân cánh dù trong không khí hoặc là kết hợp cả hai yếu tố trên.

Hình 3-1: Gió tương đối

Để hiểu khái niệm này, hãy tưởng tượng bạn đi xe đạp. Nếu đứng yên trong gió bạn sẽ cảm thấy có lực tác động nhất định của gió. Nếu không có gió mà bạn đạp xe đi thì bạn cũng cảm thấy có gió. Đây là gió tương đối mà bạn tạo ra bởi chuyển động tương đối của bản thân mình trong không khí tĩnh. Nếu đạp xe trong khi gió thổi ngược chiều, bạn sẽ cảm thấy có gió tương đối nhiều hơn. Mặt khác, nếu đi với gió thổi ở phía sau thì bạn có thể chỉnh tốc độ để cảm thấy không có tí gió nào. Gió tương đối mà bạn cảm thấy là bằng không mặc dù trên thực tế là có gió đang thổi. Hình 3-1 giúp cho bạn thấy rõ điều này.

Tuy nhiên ta cũng cần biết là cánh dù lượn bay trong gió thì khác hoàn toàn với chiếc xe đạp chạy trên đường. Xe đạp tiếp xúc với mặt đất và tự nó tiến về phía trước kể cả khi ngược gió còn cánh dù lượn thì không chạm đất và chỉ tiến trong không khí ở mức bằng với tốc độ bay bình thường của cánh dù (airspeed), dưới đây ta sẽ tìm hiểu xem tốc độ bay bình thường của cánh dù là như thế nào. Do đó tốc độ của cánh dù so với mặt đất thay đổi theo hướng gió và sức gió so với tốc độ bay của cánh dù.

Khái niệm gió tương đối là quan trọng bởi một số những lý do sau. Thứ nhất là mọi cánh dù cần có tốc độ gió tương đối tối thiểu hoặc luồng không khí ở mức nhất định để tạo ra lực nâng cần thiết. Thứ hai, bởi vì cánh dù cần có gió tương đối để làm phồng căng cánh dù và nâng ta lên khỏi núi, cho nên ta luôn phải cất cánh đối diện với gió. Ví dụ, nếu ta cố gắng cất cánh với gió thổi ở phía sau thì ta sẽ gặp phải những gì tương tự như khi đi xe đạp với gió từ phía sau thổi tới: không có gió tương đối và do đó cánh dù không thể phồng căng lên được.

Quy tắc bay đầu tiên: Luôn luôn cất cánh và hạ cánh hướng trực tiếp vào gió. Có thể cho phép vi phạm đôi chút quy tắc này khi bạn đã có chút kinh nghiệm. Nói chung các phi công luôn cất cánh trong phạm vi 25^o so với hướng gió.

 

Chúng tôi thêm phần hạ cánh vào trong quy tắc này không phải vì cần phải bay ngược gió để duy trì (cánh dù) căng phồng, mà bởi vì bay ngược gió làm chậm tốc độ tương đối của ta so với mặt đất. Trong Chương 5 và Chương 8 ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về các vấn đề khi hạ cánh. Còn bây giờ ta phải nắm chắc quan điểm là gió mà cánh dù lượn “cảm thấy” là gió tương đối. Một khi cánh dù đã bay lên trời, nó tạo ra gió tương đối cần thiết bằng cách lướt về phía trước. Thậm chí ngay cả khi xuôi gió, cánh dù của chúng ta vẫn sẽ lướt đi và sinh ra gió tương đối. Chúng ta có thể tóm tắt lại như sau:

Tốc độ trong không khí

• Gió tương đối là luồng gió mà cánh dù “cảm thấy”. Nó luôn có giá trị bằng và ngược hướng với tốc độ bay của cánh dù (airspeed).
• Tốc độ hành trình (địa tốc) của dù là sự kết hợp của tốc độ bay của cánh dù và tốc độ gió.

Hình 3-2 Tốc độ bay (airspeed), tốc độ gió (windspeed) và Tốc độ hành trình (groundspeed)

Hình 3-2 cho phép ta thấy rõ những ý tưởng này. Bạn có thể thấy là tốc độ hành trình biến thiên theo gió trong khi tốc độ bay của dù và gió tương đối luôn cố định, điều này là khác so với tình huống của xe đạp ở trên. (Ta có thể thay đổi gió tương đối trên cánh dù bằng cách điều khiển tốc độ dù, nhưng chúng ta không quan tâm tới việc điều khiển ở đây mà chỉ đề cập đến khái niệm gió tương đối).

Ta đã dành một chút thời gian để tìm hiểu ý nghĩa của gió tương đối và tốc độ hành trình, bởi vì trong tất cả các nguyên tắc chi phối cánh dù bay ra sao, thì có lẽ đây là vấn đề thực tiễn quan trọng nhất mà ta sẽ thấy trong suốt quá trình huấn luyện. Các khái niệm như thất tốc, đường bay (ground tracking), điều khiển, tính ổn định, cất cánh và hạ cánh, tất cả đều phụ thuộc vào gió tương đối hay tốc độ hành trình hoặc là cả hai. Ví dụ, ngay bây giờ ta có thể thấy được lý do tại sao phải cất cánh và hạ cánh ngược gió: đây là hướng bay giúp giảm thiểu tốc độ hành trình.

Bơm cánh dù

Bây giờ ta tiếp tục quá trình bơm dù mà đã bắt đầu trong phần trước. Trong hình 3-3 chúng ta mô tả quá trình này một cách ngắn ngọn. Như ta thấy ở hình (a), gió vào phía trước của vòm dù và bắt đầu làm căng cánh dù, một chút lực nâng được sinh ra bởi luồng không khí thổi qua (ta sẽ nói đến lực nâng và cản ở trong phần tiếp theo). Nếu không có gió, điều tương tự cũng vẫn xảy ra (với tốc độ chậm hơn một chút) bởi vì việc kéo vòm dù về phía trước tạo ra gió tương đối. Ngoài ra, cũng cần lưu ý rằng chỉ mép trước của vòm dù được kéo lên lúc đầu bởi vì cánh dù được trải ra với mép trước vòm dù là ở xa nhất so với vị trí của phi công.

Tiếp theo ở trong hình (b) quá trình bơm cánh dù vẫn tiếp tục. Cánh dù tiếp tục căng phồng và nâng lên chủ yếu là do không khí chảy vào khu vực mép trước cánh dù. Lúc này xuất hiện một lực ngược chiều với chiều kéo dây dù về phía trước. Người phi công có thể cảm nhận thấy lực này vì nó cản trở anh ta chạy về phía trước. Nguyên nhân chủ yếu là do sức cản của vòm dù. Lưu ý là ở trong hình  ta cũng có thể thấy một khu vực vòm dù bị đổ xuống. Đây là chỗ mà không khí không di chuyển vào được một cách đều đặn.

Hình 3-3: Bơm cánh dù

Trong hình c toàn bộ vòm dù được nhấc lên khỏi mặt đất. Lực nâng được tạo ra nhiều hơn do vậy nó bắt đầu bốc lên nhanh chóng. Ngoài ra, lực tác động ngược chiều với chiều chạy về phía trước của phi công cũng đạt giá trị lớn nhất.

Cuối cùng, trong hình (d) vòm dù gần như đạt đến điểm cao nhất của hình vòng cung ở phía trên đầu phi công. Thường thì nó đạt đến điểm này trong vòng 2 giây. Lực kéo giảm đi rất nhiều và lực nâng tăng lên, đã có luồng khí chuyển động đều được tạo ra trên hầu hết cánh dù. Người phi công đã sẵn sàng để bay.

Tạo Hình Cánh Dù

Chúng ta hãy xem kỹ hơn cái gì đã giữ cho cánh dù căng phồng và có hình dạng tốt đến vậy. Đầu tiên ta hãy xem hình 3-4. Ở đây ta thấy khi bay thì luồng không khí ở phía trên và phía dưới mặt cắt của cánh dù tương tự như trong hình 2-2. Chúng ta cũng thấy luồng khí đi vào miệng dù ở mép trước cánh. Không khí không chảy vào liên tục ở đây, nhưng nó tạo thành áp lực đến mức nhất định và sau đó ngưng chảy. Ban đầu không khí chảy vào vòm dù để làm nó căng lên sau đó thì ngừng lại. Tuy nhiên, áp lực được duy trì bởi dòng không khí tìm cách di chuyển vào bên trong vòm dù cũng giống như chuyển động của dòng khí khi bơm hơi vào lốp xe ôtô. Một khi áp suất trong lốp cân bằng với áp suất trong vòi bơm thì dòng khí sẽ ngừng di chuyển vào bên trong lốp.

Hình 3-3: Bơm cánh dù (tiếp theo)

Quá trình bơm căng vòm dù dược mô tả  ở trên cho thấy tại sao lại có một lực kéo mạnh xuất hiện trên vòm dù khi nó ở thấp sát mặt đất. Lực cản này sẽ mất đi khi vòm dù ở trên cao và lực tác động trở thành lực nâng.

Hình 3-4: Tạo áp suất bên trong cánh dù

Mức tăng áp suất trong cánh dù phụ thuộc vào việc bạn bay nhanh đến mức nào và miệng dù hướng vào luồng gió ra sao. Mức tăng áp suất trong cánh dù nhanh hay chậm phụ thuộc vào kích cỡ vòm dù, và kích thước miệng dù. Hình 3-5 cho thấy không khí đi vào phía trước cánh dù di chuyển về phía sau rồi sang hai bên để làm phồng căng các đầu mút cánh, là chỗ mà thường không có miệng dù. Luồng gió đi ngang qua lỗ thông khí. Khi cánh dù đã căng lên hoàn toàn, dòng khí bên trong dừng chảy và trên toàn bộ cánh dù có cùng áp suất.

Hình 3-5: Luồng khí làm căng cánh dù lúc ban đầu

Áp suất bên trong cánh dù được gọi là áp suất động vì nó được tạo ra bởi các phân tử không khí di chuyển ngược hướng chuyển động của cánh dù (hoặc ngược lại) do luồng khí thổi vào. Một dạng khác của áp suất không khí được gọi là áp suất tĩnh. Áp suất tĩnh này chỉ đơn giản là do trọng lượng của khí quyển. Áp suất tĩnh trung bình của không khí ở mực nước biển là 1kg/cm². Chủ yếu là do tác động của áp suất động đã làm cho cánh dù của ta bay lượn được.

 

Duy Trì Hình Dạng Cánh dù

Ta thường hỏi tại sao mép sau của cánh dù lại đóng chứ không mở giống như ống gió. Câu trả lời đơn giản là nếu để không khí được phép tự do lưu thông qua bên trong cánh dù thì không tạo được áp lực [bên trong] và cánh dù sẽ không có khả năng giữ được hình dạng của nó tốt nữa, đặc biệt là ở phần đầu mút cánh dù. Bạn có thể thấy hiệu ứng này trên ống gió khi nó vẫy trong gió mạnh hơn. Tốt hơn hết, hãy lấy một cái túi nilon và để mở ra và hướng vào gió. Nó sẽ chứa đầy không khí và bị phồng căng ra theo hình dạng của túi. Sau đó hãy cắt hở phần sau của túi và để mở ra trong gió như vừa rồi. Bạn sẽ thấy nó sẽ không còn có khả năng duy trì được hình dạng tốt như trước nữa.

Vì vậy áp suất bên trong cánh dù là điều trước tiên giúp cho cánh dù giữ được hình dạng của nó. Ta cần chú ý rằng để cho cánh dù xẹp xuống được thì phải mất một chút thời gian để đẩy hết không khí ở bên trong cánh ra. Ngoài ra, thể tích không khí ở trong cánh dù là nặng từ 2,7-4,5kg tùy vào kích thước của cánh dù. Trọng lượng của khối không khí này cùng với trọng lượng của chính cánh dù làm cho nó quán tính ở một mức độ nhất định trong khi chuyển động và trong nhiễu loạn. Ở một mức độ nào đó khối khí bên trong cánh dù cũng giúp duy trì hình dạng của cánh dù.

Hình 3-6: Lực nâng hướng ra phía ngoài giữ cho vòm dù mở

Cuối cùng, cánh dù được giữ mở bởi hình dáng cong của nó. Hình 3-6 là cánh dù nhìn từ phía trước. Ta vẽ các mũi tên mô tả lực nâng trên cánh dù. Khi tiến dần về phía đầu mút cánh bạn có thể thấy lực nâng tạo thành góc hướng ra ngoài nhiều hơn. Việc tại góc hướng ra ngoài này sinh ra các lực hướng ra ngoài kéo các phần đầu mút cánh dù hướng ra ngoài. Nếu cánh dù được làm để phẳng như trong hình dưới, các lực hướng vào trong đôi chút của dây dù hoặc sự biến đổi trong không khí sẽ kéo các phần đầu mút cánh dù hướng vào trong trông giống như đàn Accordion.

Giờ là lúc ta chuyển sang tìm hiểu chi tiết xem cánh dù bay như thế nào.

TẠO LỰC NÂNG
Hãy xem cách một con chim lớn vẫy cánh bay chậm rãi và ta có thể dễ dàng hình dung ra là nó đang ‘bơi trong không khí’. Nhưng đột nhiên nó dừng vỗ cánh, và vẫn lướt đi, hầu như không bị mất độ cao. Rõ ràng là có cái gì đó đã giữ cho con chim ở trên không. Cái gì đó chính là lực tác động mà ta gọi là lực nâng, được sinh ra bởi cánh bay.

Để hiểu được là làm thế nào mà cánh bay sinh ra lực nâng, ta hãy đơn giản coi không khí là chất lỏng giống như nước. Nếu để lướt tay trong nước, bạn sẽ thấy có lực tác động khi nước bị đẩy chệch đi. Thực tế, lực mà bạn cảm thấy trên tay chính là phản lực của lực tác động khi nước chảy qua. Bạn có thể thấy hiệu ứng tương tự trong không khí, nhưng phải di chuyển nhanh hơn vì không khí không đậm đặc như nước. Hãy thử giữ tay ngoài cửa sổ xe hơi trong khi lái xe ở tốc độ vừa phải để cảm nhận được lực nâng của không khí.

Biên dạng cánh khí động học

Một mặt phẳng có thể được sử dụng để tạo thành cánh bay và làm chệch hướng không khí như trong hình 3-7. Tuy nhiên, mặt phẳng như vậy không hiệu quả cho lắm vì nó tạo ra lực nâng đồng thời tạo ra rất nhiều lực cản làm chậm cánh dù lại (xem hình dưới).

Bằng việc thử nghiệm trong nhiều năm qua, các nhà thiết kế máy bay đã học và bắt chước làm các cánh bay giống như cánh chim và tạo ra biên dạng cánh khí động (airfoil). Khi bề mặt cánh được uốn cong, không khí chảy nhẹ nhàng trên cánh bay mà không có những thay đổi đột ngột và do đó tạo ra ít lực cản hơn. Mặt cắt của hầu hết các cánh khí động được mô tả như trong hình 3-8. Ta cần lưu ý rằng biên dạng cánh khí động của dù lượn có hình dạng gần giống như cánh của máy bay.

Hình 3.7: Dòng khí thổi qua tấm phẳng

Hình 3.8: Các loại biên dạng cánh khí động khác nhau

Biên dạng cánh khí động (Airfoil) – Bề mặt cong được thiết kế để làm lệch hướng không khí thổi qua một cách đều đặn, mượt mà nhằm tạo ra nhiều lực nâng hơn đồng thời cũng tạo ra ít lực cản nhất có thể. Hình dạng mặt cắt của một cánh bay được gọi là biên dạng cánh khí động.

Lực Nâng và Lực Cản

Giờ thì ta có thể thấy là không khí bị lệch hướng ở cả mặt trên và mặt dưới của biên dạng cánh. Mặt trên kéo không khí xuống khi thổi qua trong khi mặt dưới thì đẩy không khí xuống. Trong thực tế, biên dạng cánh rẽ không khí phía trước nó giống như mũi tàu thủy rẽ nước. Hiệu ứng này làm cho không khí di chuyển chậm phía dưới cánh và bị tăng tốc ở mặt trên cánh khi không khí di chuyển qua cánh. Kết quả là sẽ có nhiều lực tác động lệch hướng lên (khoảng 2/3 tổng số) ở phía trên cánh hơn là ở phía dưới.

Ta biết rằng với bất kỳ lực nào tác động vào không khí đều bằng chính lực tác động lên biên dạng cánh nhưng theo chiều ngược lại (định luật III Newton về phản lực) và ta có thể biểu diễn lực tác động lên biên dạng cánh. Điều này được thể hiện trong hình 3-9 trong đó ở mặt trên cánh là luồng khí bị lệch hướng và mặt dưới cánh biểu diễn các lực tác động lên biên dạng cánh.

Giờ thì ta có thể xác định lực nâng là tập hợp cuả các lực hướng lên trên và lực cản là tập hợp cuả các lực hướng về phía sau trên biên dạng cánh hoặc cánh bay. Hãy nghĩ một chút về vấn đề này và bạn sẽ thấy rằng ta muốn tạo ra càng nhiều lực nâng càng tốt để duy trì độ cao trong khi sản sinh càng ít lực cản càng tốt để việc tiến về phía trước không bị cản trở.

Hình 3-9: Các lực tác động lên biên dạng cánh

TÁC DỤNG CỦA LỰC

Như đã nói ở trên trong trường hợp cánh dù di chuyển theo phương ngang. Điều đó là đúng trong trường hợp ta có cánh quạt kéo ta đi. Tuy nhiên, nếu như không có động cơ thì ta phải sinh công từ trọng lực. Điều này không có gì là khó hiểu nếu ta hình dung là một chiếc xe trượt tuyết bị kéo xuống dốc bằng trọng lực. Trong hình 3-10 cho thấy trọng lực hướng xuống dưới được chuyển thành chuyển động tiến về phía trước với việc xe trượt tuyết lướt trên tuyết hoặc biên dạng cánh bay trong không khí.

Góc tấn

Bây giờ ta hãy thảo luận về một đặc tính quan trọng của cánh dù: không giống như xe trượt tuyết, nó phải trượt trên mặt tuyết, cánh dù của ta có thể tạo thành góc trong không khí để thay đổi đường bay và tốc độ. Cách mà ta mô tả hiệu ứng này là bằng cách dùng thuật ngữ góc tấn.

Góc tấn – là góc mà cánh dù tạo với luồng không khí đang tiến tới. Vì dòng khí nói chung mà biên dạng cánh “thấy” chính là ngược với hướng bay của nó, ta có thể xác định được góc tấn là góc tạo bởi chính cánh dù và hướng bay của nó.

Hình 3-10: Tác động của trọng lực

Hình 3-11 minh họa góc tấn của một biên dạng cánh bay với các góc tấn khác nhau. Với dù lượn ta điều chỉnh góc tấn (và do đó điều khiển tốc độ) bằng các dây lái. Nếu ta nhả cả hai dây lái ra, cánh dù tăng tốc và mép sau của cánh dù ở vị trí thăng bằng. Góc tấn lúc này là nhỏ như trong hình. Tuy nhiên, khi ta bắt đầu tác dụng lực lên dây lái bằng cách kéo mép sau cánh dù xuống. Thay đổi như thế làm tăng góc tấn vì cánh dù chậm lại một chút so với người phi công. Ngoài ra, góc của cánh dù được đo bằng đường thẳng kẻ từ mép sau đến mép trước của cánh dù (xem định nghĩa trong Chương 2 về đường khổ cánh). Bạn có thể thấy từ hình vẽ là càng kéo dây lái nhiều thì góc tấn càng lớn. Ngoài ra, luồng khí càng bị lệch đi nhiều hơnkhi thổi qua cánh dù.

Hình 3-11: Vị trí các góc tấn khác nhau

Với góc tấn lớn, ta sẽ bay chậm còn với góc tấn nhỏ hơn thì kết quả là tốc độ bay sẽ  nhanh hơn. Hãy xem xét về trường hợp xe trượt tuyết trượt xuống nhanh hơn với đồi dốc hơn.

Thay Đổi Tốc Độ

Trong khóa huấn luyện dù lượn và chắc chắn sau này trong những chuyến bay khi đã tiến bộ hơn, bạn sẽ thường xuyên thay đổi tốc độ bay. Còn bây giờ bạn có thể đoán biết rằng mình có thể làm được điều này bằng cách kéo dây lái. Ở đây ta sẽ không đi quá chi tiết về cách kiểm soát tốc độ, vì về sau ta sẽ thảo luận về vấn đề này theo cách là làm thế nào để đạt được tính năng tốt nhất. Cũng cần phải nói rằng bạn phải học một vài vị trí dây lái quan trọng để kiểm soát tốc độ lúc ban đầu, rồi sau đó bạn sẽ học một cách thấu đáo hơn về cách làm thế nào để tinh chỉnh tốc độ bay của mình.

Ta đã trao đổi về tốc độ thả cao hết tay. Đây là tốc độ nhanh nhất mà bạn có thể có khi bay cánh dù huấn luyện hay dù cho phi công mới. Ta gọi vị trí này là “thả cao dây lái”. Tốc độ tiếp theo mà bạn nên để ý đến là tốc độ cơ động (maneuvering speed). Ta gọi như vậy vì đây là tốc độ tốt để bay gần với địa hình và quay đổi hướng bay. Tốc độ này đạt được với dây lái ở vị trí ngang tầm mắt. Ta gọi vị trí này là “vị trí dây lái ở khoảng 1/4”. Hình 3-13 minh họa vị trí này cuả dây lái cũng như các vị trí dây lái khác.

Hình 3-13 Các vị trí dây lái khác nhau

“Vị trí dây lái ở 1/2” sẽ được thảo luận trong Chương 9 khi ta nói về bay ở tốc độ rơi nhỏ nhất. Các phi công mới không nên sử dụng “Vị trí dây lái ở 3/4” bởi nó nguy hiểm vì gần đến vị trí thất tốc (xem phần tiếp theo). Ta minh họa “vị trí dây lái kéo xuống sâu hết” ở đây bởi vị trí này gần như làm dừng bay cánh dù và được sử dụng cho việc hạ cánh. Bay với vị trí dây lái ở 1/2 hoặc sâu hơn được gọi là “kéo dây lái sâu” trong ngôn ngữ của dù lượn.

 

Thất Tốc

Hình 3-14: Hiện tượng thất tốc trong dù lượn

Thất tốc là điểm quan trọng không thể chấp nhận được đối với hầu hết các thiết bị bay trừ khi còn rất nhiều độ cao. Thất tốc thậm chí còn nghiêm trọng hơn đối với dù lượn vì nó thường dẫn đến việc cánh dù bị mất hình dạng và không còn ở vị trí trên đầu người phi công nữa. Chỉ có các chuyên gia mới nên thử tập làm thất tốc cánh dù trong những tình huống được kiểm soát rất cẩn thận (thường là trên mặt nước).

Thất tốc là gì? Nói một cách đơn giản, thất tốc xảy ra khi góc tấn quá lớn làm cho luồng khí không thể thay đổi nhiều về hướng cần để lướt dọc theo mặt trên cánh dù. Kết quả là các luồng khí ổn định bị tách khỏi cánh dù, tạo xoáy hoặc cuộn lại, làm lực cản tăng nhanh và lực nâng bị mất hẳn. Hình 3-14 minh họa một số hiệu ứng này.

Thực tế cho thấy tốc độ bay của cánh dù (airspeed) là liên hệ trực tiếp với góc tấn, có nghĩa là thất tốc xảy ra ở một tốc độ nào đó với mỗi một cánh dù nào đó ở cùng một mức tải trọng (miễn là ta không tăng tốc). Do đó bạn sẽ thường thấy các phi công nói về tốc độ thất tốc của cánh dù. Đối với dù lượn, tốc độ này thường là từ 21-24km/h và có thể nhỏ hơn một chút với cánh dù huấn luyện.

Phi công mới không nên kéo dây lái xuống thấp hơn vai của mình (và nên bay chủ yếu với dây lái ở mức ngang tầm mắt) để tránh thất tốc, trừ khi chuẩn bị hạ cánh. Ta sẽ học nhiều hơn về hạ cánh trong Chương 5.

Khi thất tốc, bạn thường bị mất khả năng kiểm soát cánh dù cũng như độ cao. Các kiểu thất tốc và phục hồi khác nhau sẽ được thảo luận trong các chương sau. Giờ đây ta phải nhận thức một cách rõ ràng về vấn đề thất tốc và tránh để xảy ra trong quá trình huấn luyện (và trong suốt sự nghiệp bay lượn của ta từ đây về sau). May thay, đây là việc dễ để làm nhất trong hầu hết các phần huấn luyện.

Chú ý: Để tránh bị thất tốc, phải nhớ lấy điều răn thứ nhất của thánh thần đối với bay lượn: ngươi hãy duy trì tốc độ bay của mình.

Quay đúng cách

Quay để chuyển hướng bay là niềm vui và cũng là một chức năng. Một cách tự nhiên, ta muốn có thể đi tới những nơi mà trái tim mình ước muốn và việc quay đổi hướng bay giúp ta đạt mục đích này. Có nhiều kỹ thuật quay khác nhau cũng như là có rất nhiều cách quay để đổi hướng bay mà ta sẽ học ở các chương sau. Ở đây ta đơn giản là chỉ ra cách làm thế nào để thực hiện việc quay trên cánh dù để bạn hiểu được nguyên lý khi bắt đầu thực hiện nó.

Hình 3-15: Các cách kéo dây lái để quay khác nhau

Cách đơn giản nhất để thực hiện động tác quay là duy trì tốc độ bay tốt (dây lái ở ngang tầm mắt) và kéo một bên dây lái xuống. Hình 3-15 (a) cho thấy tác dụng của động tác kéo một bên dây lái lên cánh dù. Cánh dù với mép sau bị kéo xuống phải chịu nhiều lực cản hơn (góc tấn lớn hơn) do đó nó chậm lại và bạn quay về bên đó.

Hình 3-15 (b) mô tả động tác quay hiệu quả hơn hoặc còn được gọi là quay kết hợp, nó được thực hiện khi bạn kéo một bên dây lái xuống trong khi thả dây lái bên kia lên cao. Quá trình này có tác dụng cho phép cánh dù phía ngoài tăng tốc độ để có được động tác quay chuyển hướng êm ái mượt mà hơn.

Kỹ thuật cuối cùng mà chúng tôi muốn nhắc đến là sử dụng dịch chuyển trọng lượng. Trong phương pháp này ta làm động tác vặn hông để trọng lượng cơ thể của mình đặt lên trên phần hông ở về bên mà bạn muốn quay đến, xem Hình 3-15c. Kết quả là làm kéo dây điều khiển ở một bên xuống trong khi để cho dây điểu khiển ở bên đối diện lên cao một chút. Khi đó cánh dù dễ vào góc nghiêng và xoay hơn. Bạn biết rằng cũng có thể thực hiện động tác quay chuyển hướng cánh dù chỉ bằngcách dịch chuyển trọng lượng không thôi, nhưng dịch chuyển trọng lượng kết hợp với phương pháp kéo lái kết hợp là kỹ thuật quay hiệu quả nhất.

Nghiêng cánh và xoay (xoay ngang thân-roll, đã nêu ở trên) về cơ bản là giống nhau. Khi một bên đầu mút cánh đi lên và bên kia đi xuống, cánh dù sẽ nghiêng và xoay. Hình 3-16 cho thấy những gì ta muốn diễn tả về góc nghiêng hoặc xoay với góc nhìn từ phía sau cánh dù. Cần chú ý rằng ta đo góc nghiêng so với phương ngang. Sau này, khi học cách quay để chuyển hướng bay ta sẽ nói về “quay với góc nghiêng nhỏ” hay “quay với góc nghiêng 20^o“. Khi đó bạn sẽ hiểu rõ hơn các thuật ngữ này.

Hình 3-16: Các góc nghiêng khác nhau

TÓM TẮT

Chúng ta đã nghiên cứu sơ bộ về cơ chế để cánh dù hoạt động như thế nào cũng như là động thái và phản ứng của cánh dù khi ở trong không khí. Chúng ta cũng đã trình bày nhiều ý tưởng mà có thể cần phải suy nghĩ thêm, nhưng phần thưởng ở đây là sự hiểu biết và dễ dàng hơn trong khi thực hành bay lượn. Rồi sau này, khi tìm hiểu về việc kiểm soát và lái cánh dù thì bạn đã nắm được ít nhiều về cách thức nó hoạt động ra sao. Một khởi đầu tốt đẹp sẽ thúc đẩy việc tập luyện của bạn tốt hơnvà ít ra thì nó cũng giúp bạn biết rằng sở dĩ cánh dù có thể bay được là dựa trên cơ sở của các định luật vật lý vĩnh hằng và là một thiết bị bay thực sự đáng tin cậy.

Có rất nhiều điều để học về quan hệ tương hỗ giữa cánh dù với không khí, nhưng những kiến thức này sẽ có được về sau khi bạn đã có thêm kinh nghiệm và chúng ta huấn luyện theo cách đưa thông tin dần dần, ít một. Học theo cách như vậy với khả năng để tạo ra niềm vui thực sự là việc không phải là nhỏ mọn. Trong quá trình học tập, bạn hãy suy nghĩ xem những gì mà mình đã học liệu có mối liên hệ như thế nào với những kinh nghiệm bay hay không. Tiếp theo là ta hãy tiến hành tập luyện trên thực tế  với cánh dù.

TỰ KIỂM TRA KIẾN THỨC (Đáp án có trong Phụ lục II)

1. Hãy nêu tên của luồng khí mà cánh dù “cảm thấy” trong khi bay gọi là___________________.

2. Một khái niệm rất quan trọng trong dù lượn là mối quan hệ giữa tốc độ bay của dù (airspeed) với tốc độ gió và tốc độ hành trình (groundspeed). Khi ngược gió, tốc độ hành trình của ta sẽ (lớn hơn, nhỏ hơn) so với tốc độ bay của dù.

3. Khi xuôi gió, tốc độ gió tương đối của ta sẽ (cao hơn, thấp hơn, bằng) so với khi không có gió.

4. Khi xuôi gió, tốc độ gió sẽ được (cộng vào, trừ đi từ) tốc độ hành trình.

5. Cánh dù của ta vẫn giữ  căng phồng được do (chọn tất cả những cái nào đúng):
a. Áp suất khí động học   d. Hiệu ứng của hình dạng cong
b. Áp suất tĩnh e. Lực cản
c. Hiệu ứng của ngược gió f. Các câu thần chú ma thuật

6. Chúng ta điều khiển tốc độ bay của cánh dù (airspeed) bằng cách_____________________________.

7. Thất tốc xảy ra do có quá lớn ________________ và quá thấp

8. Thất tốc là nguy hiểm bởi vì_________________________và ________________________.

Bình luận

comments