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無動力三角翼原理及飛行要點
瀏覽: 發(fā)布日期:2020-08-21

  朋友,每當你看到天空自由飛翔的鳥兒,你有什么感想?你是否也曾想過像他們那樣的自由舒展在天空中?在人類目前所有的飛行技術中,最接近鳥類的飛行的技術就是無動力三角翼,下面是我摘錄的關于這個技術的文章。

飛行原理:

 一:機翼的升力,阻力 跟其他所有的低速飛機一樣的升力原理,鑒于讀者大都比較熟悉,故本部分略去。

 二.滑翔機的動力    圖2-1 如同自行車下山坡一樣,懸掛滑翔機相對空氣而言永遠都是下滑,動力的來源就是重力在飛行軌跡上的分力。軌跡越陡,分力越大,下滑速度越快,軌跡越緩,下滑速度越慢。  

 三、 在有風的情況下飛行   滑翔機對地面的運動,實質上是滑翔機對空氣團和空氣團對地面兩種 運動合成的結果。 滑翔機相對地面運動的路線叫做航跡線,簡稱航跡。航跡的運動方 向叫做航跡角?;铏C在航跡線上運動的速度叫做地速,即滑翔機實際對 地表運動的速度。 順風飛行時,地速 空速 + 風速 逆風飛行時,地速 空速 - 風速 側風飛行時,由于空氣團對地面的運動方向同滑翔機對空氣團運動 方向不一致,所以航向線與航跡線不一致。 
圖2-2 頂風順風 飛行速度三角形 分析飛行時側風對飛行的影響需要運用向量和向量合成概念分析 滑翔機對地面運動和滑翔機對空氣團運動之間的關系。 滑翔機對空氣團的運動,可以用航向為方向、空速為大小的向量來 表示。這一向量,叫空速向量;(簡稱空速) 空氣團對地面的運動,可以用風向為方向、風速為大小的向量來 表示,這一向量,叫風速向量;(簡稱風速) 滑翔機對地面的運動,可以用航跡角為方向、地速為大小的向量來 表示,這一向量,叫做地速向量;(簡稱地速) 由于滑翔機對地面的運動是滑翔機對空氣團和空氣對地面兩種運動合 
圖2-3 速度三角形   成的結果,因而地速向量也就是空速向量和風速向量的合成向量。這 個由空速向量、地速向量和風速向量構成的三角形,叫做飛行速度三 角形。   
圖2-4 側風 有風情況下,偏流、地速和風角的關系如下: 順風 0°,W=V+U,無偏流   側風 順側風 <90°,W>V,有偏流 正側風 90°,W≈V,偏流最大 逆?zhèn)蕊L >90°,W<V,有偏流 逆風 =180°,W=V-U,無偏流   其中: 空速(V) 風速(U) 地速(W) 組成航行速度三角形的八個要素: 航向、空速、風向、風速、 航跡角、地速、偏流、風角。   注意 在看書的時候大家都很容易理解這三個速度之間的關系,但是在近地飛行的時候很多新手容易迷糊,順風飛行的時候看到地景迅速后移,錯誤的感覺飛行速度(空速)很快,不自覺的推桿降低速度,導致失速;另外一種常見的情況就是在山前動力氣流當中做360度盤旋上升的迎風轉彎時感覺速度很小,留給自己的空間不足,轉向順風的時候地速增加,還沒完成轉彎就撞到山上。 在后面的說明中,如果沒有特指,所有的速度都是指空速。
四、幾個關鍵速度: 
圖2-5 幾個關鍵速度 懸掛滑翔機可以在從失速到垂直俯沖間各種速度下飛行,速度決定于迎角大小。同其他任何飛行器一樣,懸掛滑翔機有自己的:“飛行速度包線”――從失速速度到由設計師所設計的安全的最大飛行速度。. 在剛開始飛行的時候,教練會讓你在速度包線的中間飛行,在有了一些經(jīng)驗之后,開始練習較慢和較快的飛行。   迎角:迎角就是機翼同來流方向的夾角(注意是來流方向,不是地面的夾角,很多朋友會誤解);滑翔機的速度是通過迎角來控制的,如果飛行員推桿(抬起機頭)會增加迎角,速度減?。蝗绻w行員拉桿(低頭)會減小迎角,速度增加 
圖2- 迎角   失速:需要注意的是你不可能無限制的將速度減小,當迎角增加到很大(有多大?您可能會問,稍后回答這個問題),翼面同來流形成一個很尖銳的角度,空氣不會在繼續(xù)沿著翼面整齊的流動而分離形成漩渦,升力突然下降,阻力大大增加,就是所謂的失速。當懸掛滑翔機失速之后,它會自動低頭恢復速度,恢復正常的飛行狀態(tài)(當然,這時候你不能死死的推著桿) 
失速速度:對具體的一架懸掛滑翔機和飛行員,當飛行員柔和的推桿,增大迎角,減小速度,當機翼發(fā)生失速的時候所對應的速度叫做失速速度,這一速度跟懸掛滑翔機的設計和飛行員的體重有關。
飛行提示: 在學習空氣動力學的時候要記住的是:空氣雖然看不見,但是空氣是流體跟水,液體一樣的流動,跟其他流體(如水)一樣遵從同樣的流動規(guī)則。如果你很難理解空氣是如何流動的,你就想象一下如果是水在這個地方會如何流動。當你想象空氣如何流過一個機翼的時候,你可以試著想象一下水是如何流過一個巖石的,水是如何在巖石的尖銳的地方分離形成漩渦的 失速特性:使一架懸掛滑翔機柔和的失速最重要的是設計的時候要考慮不能讓整個翼面同時失速,. 如果你仔細的觀察整個翼面,你會發(fā)現(xiàn)翼面沿著整個長度方想是扭轉的(外洗), 這樣設計的結果是翼尖的安裝角要小于翼根,在飛行的時候翼尖的迎角要小于翼根,在失速的時候翼根先于翼尖失速,這樣懸掛滑翔機就可以自動低頭.   這種特殊的氣動設計通常叫做外洗(扭轉機翼,使外段的安裝角小于內段機翼), 讓滑翔機可以柔和的失速. 中段的機翼先于外段失速導致滑翔機自動低頭可以讓受過訓練的飛行員感受到滑翔機正在失速,作出正確的反應,拉桿減小迎角,在整個機翼失速前恢復到正常的飛行。但是如果這個時候飛行員繼續(xù)推桿增加迎角,那么整個機翼就會失速. 然后機翼失去升力開始下墜,直到恢復空速然后恢復正常的飛行。   有一些滑翔機設計的失速特性特別柔和,除非是飛行員有意的,特別夸張的猛推桿才能失速(通常是訓練機). 而有一些滑翔機是很容易失速的,容錯性差,而且失速特性不是很好(通常是高性能的競賽機),這種滑翔機是不適合初學者的。 作為一個初學者,你需要學習避免失速的發(fā)生,因為失速恢復是需要一定高度的,而剛開始飛行訓練的時候基本都是低高度飛行。低空失速是極為危險的,所以你需要學習識別失速來臨的征兆。 開始的時候你的教練也會要求你使用稍快的速度飛行避免無意的失速。 低空失速是極為危險的,所以你需要學習識別失速來臨的征兆。 開始的時候你的教練也會要求你使用稍快的速度飛行避免無意的失速。   飛行提示: 滑翔機將要失速的時候會給飛行員如下提示:   滑翔機感覺反應變得遲鈍,尤其是你想轉彎的時候.   操縱桿向后推你的手,企圖自己低頭。   風的聲音突然減小了,吹在臉上的風比平時柔和了。 意識到了失速的危害,你應該了解失速早期的先兆,從而避免失速的發(fā)生。, 深刻理解失速的原理,學習感覺滑翔機給你的失速告警都非常重要。 優(yōu)秀的飛行員練就了非常敏銳的感覺,對即將發(fā)生的失速作出迅速的反應,減小迎角避免失速的發(fā)生。如何感知失速的來臨很關鍵的一點就是你抓握操縱桿的方式:你必須(放松的)輕輕的接觸操縱桿,這樣你才能感覺到操縱桿給你的反饋,感覺到滑翔機企圖低頭的的壓力。 配平速度:當一架滑翔機氣動外形和重心位置不變的時候(即飛行員松桿),由于滑翔機的速度穩(wěn)定性,滑翔機會穩(wěn)定在一個速度上穩(wěn)定下滑,這個速度我們稱為配平速度。配平速度可以在地面上通過調節(jié)飛行員的在龍骨上懸掛點的前后位置,掛點前移,配平速度增加,;掛點后移配平速度減??;當然這個前后位置是有一個范圍的,市售的滑翔機都會標出這個范圍,超出這個范圍滑翔機就不能配平,保證穩(wěn)定的飛行。 最小下沉率(速度),最小下沉率(下沉率――滑翔機每妙下降的高度)對應的速度略大于失速速度。這一速度主要是高級飛行員在安全的高度下,用于上升氣流當中盡可能獲得最大的爬升速度所用的。需要注意的是最小速度飛行的學習要在安全高度下漸進。   最大滑翔比速度:這一速度是只滑翔機在一個給定高度下滑最遠的距離時候采用的速度,最大滑翔比基本等于最大升阻比(此時滑翔機的升力和阻力的比值);需要注意的是,通常說到滑翔比,最大滑翔比都是指對于空氣(氣團)而言,而實際飛行的時候更多的是關注對于地面而言,(滑翔機是否能在當前高度下能飛躍到一個目標點),這里稱為對地滑翔比,在某個風速條件下最大(最佳)滑翔比采用的速度(空速)就不是滑翔機的最大,頂風的時候對地最大滑翔比速度大于最大滑翔比速度,順風的時候反之;最簡單的方式就是采用帶有氣壓高度計的GPS在實際飛行中可以實時的測量實際的對地滑翔比:市售的型號比如: Garmin 76 Map S, 60CS, 或者使用能夠跟GPS連接起來的高度表,或者飛行計算機,比如Airtec的系列飛行計算機。   圖2-各種速度大致對應的范圍如下,單位:英里/小時 
動能躍升 如果滑翔的速度大于在當前飛行的姿態(tài)下穩(wěn)定下滑飛行的速度的時候,飛行員一推桿滑翔機就會上升,稱為動能躍升;有些飛行員以為這樣做可以獲得高度和增加飛行距離,其實這是完全錯誤的,并且是危險的。動能躍升只是將滑翔機的動能轉化成勢能,隨著滑翔機的躍升,速度會逐漸減小,如果不及時推桿改出會出現(xiàn)失速。這個道理跟自行車沖上一個坡一樣,沒有外力,終究會停止上升并滑下來。   五.懸掛滑翔機的控制 顧名思義懸掛滑翔是飛行員懸掛在滑翔機的下方,如同鐘擺一樣可以自由的擺動. 飛行員的雙手搭在三腳架下面橫著的操縱桿上柔和的推或拉,前后,左右移動重心來控制滑翔機的俯仰和滾轉。 
  .俯仰:繞橫軸運動 控制滑翔機的迎角: 拉桿重心前移,迎角減小,速度增加,推桿重心后移,迎角增加,速度減小。   滾轉:繞縱軸運動 形成滾轉角,升力指向一側使滑翔機轉彎。滾轉控制很簡單,將重心移動到一側,滑翔機便開始滾轉。想向右側轉彎,重心向右側移動,反之亦然。

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