悬挂滑翔机的飞行原理

悬挂滑翔机的飞行原理      
  一：机翼的升力，阻力 跟其他所有的低速飞机一样的升力原理，鉴于读者大都比较熟悉，故本部分略去

二．滑翔机的动力

    

图2－1 如同自行车下山坡一样，悬挂滑翔机相对空气而言永远都是下滑，动力的来源就是重力在飞行轨迹上的分力。轨迹越陡，分力越大，下滑速度越快，轨迹越缓，下滑速度越慢。   三、 在有风的情况下飞行   滑翔机对地面的运动，实质上是滑翔机对空气团和空气团对地面两种 运动合成的结果。 滑翔机相对地面运动的路线叫做航迹线，简称航迹。航迹的运动方 向叫做航迹角。滑翔机在航迹线上运动的速度叫做地速，即滑翔机实际对 地表运动的速度。 顺风飞行时，地速 = 空速 ＋ 风速 逆风飞行时，地速 = 空速 － 风速 侧风飞行时，由于空气团对地面的运动方向同滑翔机对空气团运动 方向不一致，所以航向线与航迹线不一致。
 
图2－2 顶风顺风 * 飞行速度三角形 分析飞行时侧风对飞行的影响需要运用向量和向量合成概念分析 滑翔机对地面运动和滑翔机对空气团运动之间的关系。 滑翔机对空气团的运动，可以用航向为方向、空速为大小的向量来 表示。这一向量，叫空速向量；（简称空速） 空气团对地面的运动，可以用风向为方向、风速为大小的向量来 表示，这一向量，叫风速向量；（简称风速） 滑翔机对地面的运动，可以用航迹角为方向、地速为大小的向量来 表示，这一向量，叫做地速向量；（简称地速） 由于滑翔机对地面的运动是滑翔机对空气团和空气对地面两种运动合
图2－3 速度三角形 

 成的结果，因而地速向量也就是空速向量和风速向量的合成向量。这 个由空速向量、地速向量和风速向量构成的三角形，叫做飞行速度三 角形。

   
图2－4 侧风 有风情况下，偏流、地速和风角的关系如下： 顺风 = 0°，W=V+U，无偏流   侧风 顺侧风 ＜90°，W＞V，有偏流 正侧风 = 90°，W≈V，偏流最大 逆侧风 ＞90°，W＜V，有偏流 逆风 =180°，W=V-U，无偏流   其中： 空速（V） 风速（U） 地速（W） 组成航行速度三角形的八个要素： 航向、空速、风向、风速、 航迹角、地速、偏流、风角。   注意 在看书的时候大家都很容易理解这三个速度之间的关系，但是在近地飞行的时候很多新手容易迷糊，顺风飞行的时候看到地景迅速后移，错误的感觉飞行速度（空速）很快，不自觉的推杆降低速度，导致失速；另外一种常见的情况就是在山前动力气流当中做360度盘旋上升的迎风转弯时感觉速度很小，留给自己的空间不足，转向顺风的时候地速增加，还没完成转弯就撞到山上。 在后面的说明中，如果没有特指，所有的速度都是指空速。 

  四、几个关键速度：

 
图2－5 几个关键速度

 悬挂滑翔机可以在从失速到垂直俯冲间各种速度下飞行，速度决定于迎角大小。同其他任何飞行器一样，悬挂滑翔机有自己的：“飞行速度包线”――从失速速度到由设计师所设计的安全的最大飞行速度。. 在刚开始飞行的时候，教练会让你在速度包线的中间飞行，在有了一些经验之后，开始练习较慢和较快的飞行。   迎角：迎角就是机翼同来流方向的夹角（注意是来流方向，不是地面的夹角，很多朋友会误解）；滑翔机的速度是通过迎角来控制的，如果飞行员推杆（抬起机头）会增加迎角，速度减小；如果飞行员拉杆（低头）会减小迎角，速度增加

图2－ 迎角   失速：需要注意的是你不可能无限制的将速度减小，当迎角增加到很大（有多大？您可能会问，稍后回答这个问题），翼面同来流形成一个很尖锐的角度，空气不会在继续沿着翼面整齐的流动而分离形成漩涡，升力突然下降，阻力大大增加，就是所谓的失速。当悬挂滑翔机失速之后，它会自动低头恢复速度，恢复正常的飞行状态（当然，这时候你不能死死的推着杆）
失速速度：对具体的一架悬挂滑翔机和飞行员，当飞行员柔和的推杆，增大迎角，减小速度，当机翼发生失速的时候所对应的速度叫做失速速度，这一速度跟悬挂滑翔机的设计和飞行员的体重有关。 

 

 参见图

飞行提示： 在学习空气动力学的时候要记住的是：空气虽然看不见，但是空气是流体跟水，液体一样的流动，跟其他流体（如水）一样遵从同样的流动规则。如果你很难理解空气是如何流动的，你就想象一下如果是水在这个地方会如何流动。当你想象空气如何流过一个机翼的时候，你可以试着想象一下水是如何流过一个岩石的，水是如何在岩石的尖锐的地方分离形成漩涡的 失速特性：使一架悬挂滑翔机柔和的失速最重要的是设计的时候要考虑不能让整个翼面同时失速，. 如果你仔细的观察整个翼面，你会发现翼面沿着整个长度方想是扭转的（外洗）, 这样设计的结果是翼尖的安装角要小于翼根，在飞行的时候翼尖的迎角要小于翼根，在失速的时候翼根先于翼尖失速，这样悬挂滑翔机就可以自动低头. .   这种特殊的气动设计通常叫做外洗（扭转机翼，使外段的安装角小于内段机翼）, 让滑翔机可以柔和的失速. 中段的机翼先于外段失速导致滑翔机自动低头可以让受过训练的飞行员感受到滑翔机正在失速，作出正确的反应，拉杆减小迎角，在整个机翼失速前恢复到正常的飞行。但是如果这个时候飞行员继续推杆增加迎角，那么整个机翼就会失速. 然后机翼失去升力开始下坠，直到恢复空速然后恢复正常的飞行。   有一些滑翔机设计的失速特性特别柔和，除非是飞行员有意的，特别夸张的猛推杆才能失速（通常是训练机）. 而有一些滑翔机是很容易失速的，容错性差，而且失速特性不是很好（通常是高性能的竞赛机），这种滑翔机是不适合初学者的。 作为一个初学者，你需要学习避免失速的发生，因为失速恢复是需要一定高度的，而刚开始飞行训练的时候基本都是低高度飞行。低空失速是极为危险的，所以你需要学习识别失速来临的征兆。 开始的时候你的教练也会要求你使用稍快的速度飞行避免无意的失速。 低空失速是极为危险的，所以你需要学习识别失速来临的征兆。 开始的时候你的教练也会要求你使用稍快的速度飞行避免无意的失速。

   飞行提示: 滑翔机将要失速的时候会给飞行员如下提示: -   滑翔机感觉反应变得迟钝，尤其是你想转弯的时候.   操纵杆向后推你的手，企图自己低头。   风的声音突然减小了，吹在脸上的风比平时柔和了。 意识到了失速的危害，你应该了解失速早期的先兆，从而避免失速的发生。， 深刻理解失速的原理，学习感觉滑翔机给你的失速告警都非常重要。 优秀的飞行员练就了非常敏锐的感觉，对即将发生的失速作出迅速的反应，减小迎角避免失速的发生。如何感知失速的来临很关键的一点就是你抓握操纵杆的方式：你必须（放松的）轻轻的接触操纵杆，这样你才能感觉到操纵杆给你的反馈，感觉到滑翔机企图低头的的压力。 配平速度：当一架滑翔机气动外形和重心位置不变的时候（即飞行员松杆），由于滑翔机的速度稳定性，滑翔机会稳定在一个速度上稳定下滑，这个速度我们称为配平速度。配平速度可以在地面上通过调节飞行员的在龙骨上悬挂点的前后位置，挂点前移，配平速度增加，；挂点后移配平速度减小；当然这个前后位置是有一个范围的，市售的滑翔机都会标出这个范围，超出这个范围滑翔机就不能配平，保证稳定的飞行。 最小下沉率（速度），最小下沉率（下沉率――滑翔机每妙下降的高度）对应的速度略大于失速速度。这一速度主要是高级飞行员在安全的高度下，用于上升气流当中尽可能获得最大的爬升速度所用的。需要注意的是最小速度飞行的学习要在安全高度下渐进。   最大滑翔比速度：这一速度是只滑翔机在一个给定高度下滑最远的距离时候采用的速度，最大滑翔比基本等于最大升阻比（此时滑翔机的升力和阻力的比值）；需要注意的是，通常说到滑翔比，最大滑翔比都是指对于空气（气团）而言，而实际飞行的时候更多的是关注对于地面而言，（滑翔机是否能在当前高度下能飞跃到一个目标点），这里称为对地滑翔比，在某个风速条件下最大（最佳）滑翔比采用的速度（空速）就不是滑翔机的最大，顶风的时候对地最大滑翔比速度大于最大滑翔比速度，顺风的时候反之；最简单的方式就是采用带有气压高度计的GPS在实际飞行中可以实时的测量实际的对地滑翔比：市售的型号比如： Garmin 76 Map S, 60CS, 或者使用能够跟GPS连接起来的高度表，或者飞行计算机，比如Airtec的系列飞行计算机。

   图2－各种速度大致对应的范围如下，单位：英里/小时
动能跃升 如果滑翔的速度大于在当前飞行的姿态下稳定下滑飞行的速度的时候，飞行员一推杆滑翔机就会上升，称为动能跃升；有些飞行员以为这样做可以获得高度和增加飞行距离，其实这是完全错误的，并且是危险的。动能跃升只是将滑翔机的动能转化成势能，随着滑翔机的跃升，速度会逐渐减小，如果不及时推杆改出会出现失速。这个道理跟自行车冲上一个坡一样，没有外力，终究会停止上升并滑下来。   五．悬挂滑翔机的控制 顾名思义悬挂滑翔是飞行员悬挂在滑翔机的下方，如同钟摆一样可以自由的摆动. 飞行员的双手搭在三脚架下面横着的操纵杆上柔和的推或拉，前后，左右移动重心来控制滑翔机的俯仰和滚转。

 
  .俯仰：绕横轴运动 控制滑翔机的迎角: 拉杆重心前移，迎角减小，速度增加，推杆重心后移，迎角增加，速度减小。   滚转：绕纵轴运动 形成滚转角，升力指向一侧使滑翔机转弯。滚转控制很简单，将重心移动到一侧，滑翔机便开始滚转。想向右侧转弯，重心向右侧移动，反之亦然。   

转自 雪雕的空间 http://user.qzone.qq.com/279398198/blog/1299479187 谢谢。