Svingteknikk

Av Jan Olav Endrerud, 10 september 2023

Hva er det EGENTLIG som skjer når en F3F modell beveger seg på hanget? Ikke vet jeg, men har spekulert mye rundt fenomenet. Etter mange år ute av sporten ble jeg fascinert over hvor raske tider og høy energi som ble skapt av de beste pilotene. Med min bank & yank flystil fra 80-tallet var det fullstendig umulig å konkurrere med de beste. Den gamle stilen kjennetegnes av flyging i høyde med hanget og ganske flate svinger.

Observasjoner

Innen DS (dynamic soaring) oppnåes det fantastiske hastigheter ved å utnytte vindskjæret som oppstår når vind passerer over hanget. Ved å skyte ut i motvinden foran hanget for så å stupe medvinds ned i rotor eller (mer) stillestående luft bak hanget bygges energi for hver passering av vindskjæret, både på vei motvinds og medvinds!

Er det noe av det samme som skjer når man veksler mellom ulike vind-soner på fremkanten av hanget i F3F?

Ved å fly 3.20m store Fosa ble det tydelig for meg at det skjer "noe" når modellen løftes høyt i svingen og vender buken mot vinden. Vinden tar tak og gir modellen et tydelig kick! Dette var ikke så tydelig på litt mindre modeller som f.eks 3.0m Shinto!

Ved å se på de beste pilotene ser man klart at de veksler mellom de ulike sonene. Lavest rett før svingen - gjerne litt under hang-kanten, går så ut fra hanget i kombinasjon med å stige - og flyene ser ut til å hente energi i prosessen. Svingen tas på et punkt, med buken mot vinden, energien er høy og modellen nærmest "spretter tilbake". 

I et kort øyeblikk er modellen på vei i retning piloten - fortsatt med buken mot vinden - og man HØRER at modellen øker hastigheten. Deretter roller modellen raskt over og flyet styres mot inngang til neste sving.

Det er ikke en enkelt flystil som er dominerende, og innen norsk F3F er det mulig å kjenne piloten på flystilen! Men det er noen felles-nevnere - og det er at alle de beste varierer høyden i større eller mindre grad.

Se Jo Grini fly Pike Precision 2 på Lista. Vinden kommer skrått fra venstre, og vindhastigheten er 15 m/s. Modellen veier 4 kg. Han flyr høye svinger på venstre side, flatere svinger på høyre side. Legg merke til den markante "dippen" før inngang til svingen!

Forskning

Det finnes ulike modeller for hvordan vinden oppfører seg over terrengformasjoner, men meg bekjent lite data eller målinger som er relevant for oss F3F-piloter. Den ivrige kan lese seg opp her (Finnigan et. al, 2020)

En forenklet modell

Som forenklet modell deler jeg inn luften i 3 vertikale soner. Åpenbart skjer ikke dette i den virkelig verden. Her er det glidende overganger. Men som en tankemodell kan dette fungere for å illustrere hva som skjer.

A: Vind-sonen (orange). Her er vi høyt oppe, i kraftig vind, men for høyt til å ha det beste løftet.

B: Løft-sonen (gul). I høyde med hanget. Her løfter det bra, men horisontal vind er kanskje noe lavere (min påstand) enn A.

C. "Stilla" (grønn). Et rart navn, men faktum er at nede i hanget er det mindre horisontal vind fordi vinden følger terrenget og øker med høyden pga friksjon med bakke, vegetasjon o.l.

Vi må skille to ting:

1. Air-speed: den farten modellen beveger seg gjennom luften. Denne kan måles med en pitotfartsmåler i modellen.

2. Ground-speed: den farten modellen beveger seg over bakken, kan måles med en GPS i modellen.

Noen påstander

Flyr man hele flighten i løftsonen (B) med slake svinger er tilført energi konstant og kun avhengig av vindstyrke og hvor bratt hanget er.

Gitt at det er ulike vindhastigheter i sonene, er det mulig å hente mer energi ved å krysse soner enn ved å forbli i den samme.

Tankeeksperiment

La oss glemme sone B, tenke oss et vertikalt hang og det blåser 15 m/s over hanget.

1. I sone A vil det være null vertikal vind (løft) og 15 m/s horisontal vind.

2. I sone C vil det være vertikal vind (løft), men null eller svært lite horisontal vind. Jo tettere vi er på hanget, jo mindre horisontal vind!

3. Vindskjæret har null tykkelse og krysningen mellom sonene tar null tid

4. I virkeligheten vil 1-3 aldri skje. Sone A vil ha løft, og sone C vil ha horisontal vind. Det er en forenkling for å få frem poenget!

Modellen flyr i 100 km/t (28 m/s air-speed) i "stilla" (C) langsetter hanget. Air-speed er lik ground-speed, så piloten observerer også en modell som beveger seg med 28 m/s. Så bringer piloten modellen opp i vind-sonen (A) med nesa mot vinden i en rask og brå manøver. Modellen vil oppleve et "vindsjokk" og vår tenkte pitotfartsmåler vil momentant vise air-speed på 28 m/s + 15 m/s = 43 m/s idet den har krysset vindskjæret!

Fordi det er treghet i modellen (som øker med massen i kg), vil også ground-speed være 28 m/s i samme øyeblikk. Ground-speed vil synke gradvis så lenge nesa peker mot vinden og vinden tar tak. 

Selvfølgelig blir det borte fart og energi ved å heve og svinge modellen, men poenget er kun illustrativt.

Etter et kort øyeblikk svinger piloten modellen inn mot hanget igjen i en ny brå manøver som ideelt sett ikke tar noe tid.

I sving-manøveren vil modellen som (ideelt sett) har 43 m/s air-speed fart snu mot hanget, få 15 m/s vind i ryggen og øke ground speed til teoretiske 58 m/s. Air-speed er fortsatt 43 m/s...

Men så krysser modellen ned i "stilla" (C)  der det ikke er horisontal vind og air-speed vil momentant øke til samme som ground-speed - dvs 58 m/s! Samtidig møter modellen løftet og vil nyte godt av det på langsiden.

I eksempelet har altså modellen økt air-speed fra 28 m/s til 58 m/s på en enkelt sving, og energien i modellen (1/2 * m * v^2) er økt med over 4x! 

Hva hvis vinden kommer på skrå?

Konklusjon

Modellen er selvfølgelig forenklet og ikke slik det er i virkeligheten, men den illustrerer et viktig poeng. Ved å krysse gjennom vertikale vind-soner kan det hentes MYE energi! Flystil og optimal vekt vil avhenge av hanget, modellen, vinden og vindretningen!

Samtidig må flystilen balanseres mot fløyet distanse, det hjelper ikke å maksimere topphastigheten hvis banen blir for lang!