無動力三角翼的飛行原理

2019-12-06     上海科普

無動力三角翼的飛行原理

三角翼按照驅動方式分為無動力式和有動力式三角翼,樂迪使用的是無動力式的。無動力式又稱為懸掛式三角翼,構造簡單,具有硬式基本構架,由塔架、龍骨、三角架、弔帶四部分組成,各部分由鋼索連接。

滑翔翼與空氣做相對運動,傘翼上產生升力和阻力,能載人升空進行滑翔飛行。無動力三角翼本身在空氣中永遠是在下降的,動力的來源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。三角翼相對地面運動的路線叫做航跡線。三角翼對空氣團的運動,可以用航向為方向、空速為大小的向量來表示,叫空速向量。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,叫風速向量。三角翼對地面的運動以航跡角為方向、地速為大小的向量來表示,叫做地速向量。由於三角翼對地面的運動是三角翼對空氣團和空氣對地面兩種運動合成的結果,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。

三角翼的滑翔方式

飛行過程中的高飛是依靠飛行員找到上升氣流,當上升氣流的上升速度超過翼本身的下降速度時三角翼就會上升。三角翼可以藉助上升氣流高飛,通過反覆滑翔到下一個上升氣流盤高後往遠飛,實現越野飛行。除此以外滑翔傘還能藉助其他外力升空,配合地形與空氣的溫度、濕度、密度差而產生不同比重的大氣,利用這些自然條件也能使滑翔傘向上爬升,一直到這些自然條件消失為止。滑翔上升的高度取決於熱氣流頂部的高度。如果技術夠好一般可以飛到雲底。雲底高度在各個地方和天氣略不相同,通常會在相對地面2000到4000米左右。

一般來說,障礙較少、坡度超過6:1的迎風斜坡都可以作為起飛場地。懸掛三角翼可以在從失速到垂直俯衝間各種速度下飛行,速度決定於迎角大小。迎角指的是機翼同來流方向的夾角。三角翼的速度是通過迎角來控制的,飛行員通過推桿抬起機頭,迎角增加,速度減小;飛行員拉杆降低機頭,迎角減小,速度增加。需要注意的是速度不可能無限制地減小,當迎角增加到很大,翼面與來流形成一個尖銳角度時,空氣不會再沿著翼面整齊流動接著分離形成漩渦,此時升力會突然下降,阻力增加,失速不可避免。懸掛三角翼失速後會自動低頭恢復速度和正常的飛行狀態。飛行員通過移動自身對翼體的重心位置來實現前後俯仰或左右傾斜等動作,並通過這些動作控制三角翼的飛行速度和飛行方向。

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