悬挂式滑翔（三角翼）工作原理

悬挂式滑翔（三角翼）工作原理 作者：Craig C. Freudenrich, Ph.D. 1. 引言 想象一下像鹰一样在离地面几千米的高空飞翔。尽管空气有点冷，但景色十分精彩，独处也能使人倍感轻松。随着上升的气流，您可以-保持在高处，几个小时享受这种感觉——这就是悬挂式滑翔的体验。   供图里约热内卢上空的悬挂式滑翔飞行员Ramy Yanetz 悬挂式滑翔器的机翼称为三角翼或罗加洛回收翼伞，是美国国家航空航天局（NASA）工程师弗朗西斯·罗加洛二十世纪六十年代研究风筝和降落伞的副产品。罗加洛提议在太空船返回地球的过程中使用这种机翼。三角翼降落伞重量轻、耐用，而且可操作性高。随后，约翰·迪肯森、Bill Moyes、比尔·贝内特及理查德·米勒将罗加洛回收翼伞发展为现代悬挂式滑翔器，从而发起了一项受到全球几百万人喜爱的流行体育项目。 本文将研究悬挂式滑翔运动的原理。我们将向您展示该飞行器的详细信息、有关的设备、怎样飞行，以及怎样成为合格的悬挂式滑翔飞行员。 悬挂式滑翔器怎样飞行 悬挂式滑翔器实际上是一个三角形的机翼，它是一个改良后的降落伞（称为可折叠翼），以尼龙或涤纶织物为材料。三角形由坚硬的铝管和缆绳支撑，它的设计原理是让空气流过机翼表面，从而使机翼升起。新型、高性能的悬挂式滑翔器设计使用了刚性机翼和坚硬的铝支柱嵌入织物里，使织物定型，这样就不必使用支撑缆绳。 起飞时，飞行员必须从斜坡上跑下，使吹过机翼的气流速度达到大约24至40公里/小时。机翼表面的气流运动产生升力。这个力可以对抗重力，使滑翔器保持在高处。一旦升空，重力（悬挂式滑翔器和飞行员的重量）会向地面拉滑翔器，从而驱动它向前，使空气不断流过机翼。除了空气的水平运动，悬挂式滑翔器还能从上升气流中获得升力，如热气柱（上升暖气流）或者山脉或山脊地形产生的上升气流（山脊上升气流）。由于悬挂式滑翔器和飞行员飞行时穿过大气，他们会与空气分子发生碰撞，这些碰撞产生的摩擦力叫拉力，它使滑翔器速度减小。拉力的大小与悬挂式滑翔器的飞行速度成比例：滑翔器速度越快，产生的拉力越大。 与宽翼轻翔机一样，这三个力（升力、拉力和重力）的平衡决定了悬挂式滑翔器的飞行高度、飞行距离以及保持在空中的时间。悬挂式滑翔器的性能和飞行距离取决于它的滑翔比（升力/拉力），即前进距离与下降距离之比。和宽翼轻翔机不同，悬挂式滑翔器既没有机翼的可移动表面，也没有用于遮挡气流和控制飞行器的尾翼。飞行员通过吊座悬挂在滑翔器的质量中心（“悬挂式”滑翔器因此而得名），通过朝需要的方向移动自身重量（改变质量中心）来控制悬挂式滑翔器。飞行员也可以改变机翼与水平-轴的角度（迎角），迎角决定了悬挂式滑翔器的飞行速度和滑翔比。如果飞行员向后拉滑翔器，使机头向下倾斜，滑翔器就会加速。反之，如果飞行员向前推滑翔器，使机头向上倾斜，滑翔器就会减速甚至停止。停止时，没有-空气流过机翼，因此滑翔器无法飞行。 - 飞行员怎样控制悬挂式滑翔器   悬挂式滑翔装备 悬挂式滑翔的基本装备包括滑翔器本身、吊座和头盔。除此之外，一些飞行员还携带仪器和紧急备用降落伞。 悬挂式滑翔器 基本的悬挂式滑翔器（可折叠翼）由以下结构组成： 悬挂式滑翔器的组成部件 铝管（飞行器级别）：组成滑翔器的骨架 前端管（2）：形成三角形状 龙骨：平分三角形的前角（机头） 横杆：在机头后方，将龙骨和前端牢牢连接在一起以提供支撑 控制杆：这是一个较小的三角形管，以合适的角度连接在龙骨下、横杆后，飞行员用它来控制滑翔器 滑翔翼：飞行表面，通常由尼龙或涤纶制成 中柱：附在龙骨上，在控制杆的另一侧，支撑着滑翔器上面的金属线 钢丝（飞行器级别）：支撑滑翔器上的各种重力和压力 机头金属线（2）：将机头与控制杆相连 后部金属线（2）：将控制杆与龙骨后部相连 前部金属线（2）：将控制杆与前端管和横杆的结合点相连 降落张线（４）：将中柱与机头、龙骨后部，以及横杆与前端的每个结合点相连 塑料板条：插入滑翔翼口袋中，以加固某些点 铝管装上了铰链，以便运输时能够轻松装配和折叠滑翔器。一般来说，飞行员打开滑翔器，安装控制杆，打开横杆，展开滑翔翼，装配各种金属线，并插入板条。 hang-gliding-parts.gif (31.14 KB, 下载次数: 142)

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2#  发表于 2009-3-16 02:39:06 | 只看该作者     [size=-1]组装一架悬挂式滑翔器：控制杆（上），连接金属线（下）。 [/td][/tr] [/table] 吊座 吊座连接在滑翔器质量中心上，刚好在控制杆后面。它将飞行员悬挂在滑翔器上，让他们可以自由移动。吊座有多种样式，它使飞行员处于卧姿。更有特别为高海拔飞行设计的隔热吊座。   [size=-1]串翼悬挂式滑翔。学生（前）佩戴带式吊座，[size=-1]而教员（后）佩戴包式吊座。[/td][/tr] [/table] 安全装备 最基本的安全装备是头盔，它可以保护飞行员的头部。其他安全装备包括用来保护眼睛和减少眩光的护目镜（类似滑雪护目镜），以及一个备用降落伞，通常用于高海拔飞行（几千米高度）。 仪器 有些飞行员会携带一些仪器，如测量滑翔器海拔高度的高度计以及测量滑翔器上升或下降速度的变压表。除了视觉显示，变压表还有声音播放的功能，因此飞行员不需要看刻度盘就能知道自己的上升或下降速度。变压表和高度计对于高海拔或长距离（越野）飞行尤为重要。 2. 基础悬挂式滑翔 几年前，我在北卡罗莱纳州Jockey's Ridge的Kitty Hawk Kites大沙丘24至30米高度学习了基础悬挂式滑翔课程。课程的目标是学会起飞、从山脊往下直线飞行，并垂直着陆。飞行之前，教员对滑翔器进行了一次飞前检查，确保所有硬件的状况良好，包括滑翔翼、板条、缆绳、管子、螺钉和吊座连接。由于Jockey's Ridge是个向公众开放的公园，教员需要去查看一下飞行路径，以确保没有障碍物和人。 起飞时，我抓着控制杆的侧边，抬起悬挂式滑翔器（约29公斤），并跑下山脊（教员在旁边一路跑着，大声喊着方向）。随着我的奔跑，滑翔翼充气了。当风速达到约27公里/时的时候，我感到悬挂式滑翔器把我从地面抬起。被抬起后，我把手从控制杆侧边移到了底边的任一侧。   [size=-2]Sky Masters School of Hang Gliding [size=-1]供图飞行员奔跑使悬挂式滑翔器起飞。 [/td][/tr] [/table]要飞起来，必须做两件事：保持恒定速度、保持直线方向。 我必须自己感测飞行速度（没有辅助仪器）。如果我的速度太快，就将控制杆推离我的身体，以便减速。反之，如果我的速度太慢，就将控制杆拉近身体，以便加速。 必须直线飞行。如果往右偏了，我就得将身体重量移到左边，以便回到正确航线。反之如果左偏，我就得将身体重量移到右边。 整个飞行过程中，我不断地调整速度和位置（与资深飞行员相比，初学者调整速度时常常矫枉过正）。我飞下沙丘约180米，海拔大约1.5到3米。   [size=-1]供图北卡罗莱纳州Jockey's Ridge上空的悬挂式滑翔器 [/td][/tr] [/table] 若要着陆，必须让悬挂式滑翔器停止飞行。接近地面时，我将控制杆尽量向外推。这使得滑翔器的机头抬起，减缓了它的速度并最终停止，飞行员就可以直立着陆。   [/td][/tr] [/table] 当然，并不是所有初学者都能在第一次试飞时完成所有这些任务。我试飞了三次才能成功起飞、直线飞行并用脚着陆（第一次飞行时我偏到右边、腹部着陆，并且手腕埋到沙里）。   [size=-1]飞行员寻求的微气象变化 [/td][/tr] [/table] 经验丰富的悬挂式滑翔器飞行员能够从平缓的斜坡或陡峭的山顶起飞，然后飞行几小时。他们利用微气象变化来获得升力，使他们浮在空中。这些变化包括上升的热气柱（暖气流），它位于沙地或公路等吸收大量阳光的地表上空，经常可以通过观察鸟类，尤其是海鸥或鹰，来确定这种气流的位置。飞行员也依靠山脊作用形成的上升气流（山脊上升气流）来提供附加升力。两个山脊之间的上升气流叫波动气流，也可以提供附加升力。有经验的飞行员会尽力回避湍气流，它会降低滑翔器的速度并使之翻滚，同时还会回避电线和高层建筑等障碍物。 hang-gliding-parts.gif (31.14 KB, 下载次数: 147) hang-gliding-kittyhawk2b.jpg (7.86 KB, 下载次数: 140) cn-quiz_r3_c1.jpg (527 Bytes, 下载次数: 97) hang-gliding-rioa.jpg (22.81 KB, 下载次数: 118)