滑翔傘的結(jié)構(gòu)與飛行原理

1、滑翔傘的結(jié)構(gòu)與飛行原理動力傘翼與滑翔傘翼結(jié)構(gòu)與原理完全相同所以我們通稱為滑翔傘滑翔傘的結(jié) 構(gòu)與飛行原理【滑翔傘的穩(wěn)定性】所有運(yùn)動的物體，對其第一位的品質(zhì)要求是穩(wěn)定性?；鑲愕姆€(wěn)定性是指當(dāng)它 受到外力擾動（多半為陣風(fēng)、湍流或飛行員的短暫操縱）后，能自行恢復(fù)到原先狀態(tài) （平穩(wěn)直線飛行）的傾向或能力。簡而言之，一具穩(wěn)定的滑翔傘在遇到陣風(fēng)干擾后能 自動恢復(fù)到正常飛行狀態(tài)或它在乎穩(wěn)的氣流中具有“脫手”飛行的能力。為說明滑翔傘的穩(wěn)定性,先讓我們看一下它的三個旋轉(zhuǎn)軸:橫向軸、縱向軸和 垂直軸?；鑲憷@橫向軸的轉(zhuǎn)動稱俯仰，即傘衣前緣上抬或下降，是攻角的變化;繞 縱向軸的轉(zhuǎn)動稱滾轉(zhuǎn)，即一側(cè)傘衣向上或向下的運(yùn)動;

2、繞垂直軸的轉(zhuǎn)動稱偏航，它是 傘衣一側(cè)向前或向后的運(yùn)動，也就是滑翔傘的航向變化?；鑲愕母┭龇€(wěn)定性和滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定性都是由擺錘作用引起的。在正常穩(wěn)定飛行 時，飛行員懸掛在傘衣下面（這與懸掛在細(xì)繩下面的一個重物，即單擺相似），此時氣 動力R與傘系統(tǒng)重量W大小相等，方向相反，整個力系處于平面狀態(tài)。由于擾動（如 迎面陣風(fēng)的推動作用），傘衣與人體位置發(fā)生偏離，攻角加大，由于R與w不再作用在 同一直線上,平衡狀態(tài)被破壞，但由于力的偏移，這時會產(chǎn)生一個力偶或力矩,使傘衣 恢復(fù)到非原先的位置。所以，滑翔傘的俯仰穩(wěn)定性就是受到干擾，傘衣攻角變化后恢 復(fù)到原先攻角狀態(tài)的傾向。假如滑翔傘側(cè)面受到陣風(fēng)的吹襲沖擊，一側(cè)傘衣的

3、翼尖 上抬;另一側(cè)下降，也會造成R與w的平衡被破壞，同樣會在力偶的作用下產(chǎn)生一個 恢復(fù)力矩,使傘衣繞縱向軸轉(zhuǎn)動，重新回到我們的頭項上方，這就是滑翔傘的滾轉(zhuǎn)穩(wěn) 定性。滑翔的偏航和航向穩(wěn)定性與上述情況不同。當(dāng)滑翔傘的傘衣對風(fēng)向發(fā)生偏航， 傘衣的陰影面積是壓力中心后部的面積（壓力中心總是向上的氣動力R的總合的點(diǎn), 也可看作是重心也作用在該點(diǎn)上）。在偏航狀態(tài)中，傘衣在向后移動的一側(cè),根據(jù)經(jīng) 驗處于較高的攻角，而向前的一側(cè)處于較低的攻角位置,所以前者比后者產(chǎn)生更大的 力，作用在向后一側(cè)上后部的力結(jié)合通過系統(tǒng)質(zhì)量中心的重力對傘衣產(chǎn)生修正作用, 而使其脫離偏航狀態(tài)，回到原先的航向上?！巨D(zhuǎn)彎飛行】滑翔傘在空中

4、的轉(zhuǎn)彎是通過拉下操縱繩，使傘衣一側(cè)的后續(xù)部分向下彎曲，攻 角加大，因而在氣流的作用下，該側(cè)阻力增大而升力被破壞。一側(cè)傘衣隨著剎車施加而減速并輕微地下降，同時滑翔傘繞垂直軸轉(zhuǎn)動使飛行 方向改變，從而實現(xiàn)空中轉(zhuǎn)彎。滑翔傘在轉(zhuǎn)彎時，由于人體慣性力的作用，人體向外 傭偏移并使傘衣處于傾斜狀態(tài)。需要指出的是，在拉下剎車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時，傘衣的傾斜 角會隨著剎車量的增加而加大，而由人體的慣性引起的離心力也會隨剎車量和操縱 速度的快慢而變化，拉動剎車越快,慣性力也越大。所以剎車操縱一定要適度和柔和，否則會導(dǎo)致嚴(yán)重后 果。如果飛行員不斷增加剎車量，則滑翔傘的盤旋轉(zhuǎn)彎半徑會隨之越來越小,傾角變 得陡峭并進(jìn)入緊密的螺旋

5、形下降，超量的剎車操縱甚至?xí)?dǎo)致進(jìn)入危險的螺旋俯 沖。產(chǎn)生這種情況的原因，是由于離心力與傘系統(tǒng)的總重量W相結(jié)合產(chǎn)生一個新的 表現(xiàn)重力Wa。這個新的載荷大于w,也大于氣動力R,由于升力不足以平衡wa的分 力,所以會導(dǎo)致高度損失。這種情況如發(fā)生在低空則往往會導(dǎo)致墜地和造成傷亡的 嚴(yán)重后果，這是需要待別引起重視的。一般情況下操縱滑翔傘轉(zhuǎn)彎時，滑翔傘與水平 面的傾角不應(yīng)大于30度?！净鑲愕淖罴研阅堋炕鑲愕男阅苌婕霸S多方面的問題，在此我們僅討論與性能有關(guān)的幾個主要指 標(biāo)，即滑翔比、下沉率和速度。滑翔比直接與滑翔軌跡有關(guān)。所謂滑翔比是指在單位時間內(nèi)滑翔傘向前運(yùn)動 的水平距離與垂直下降距離的比值或水平速

6、度與垂直下降速度的比值。這個比值的 大小在一定程度上反應(yīng)了滑翔傘性能的高低。初級滑翔傘的滑翔比在3:1-6:1之 間;而中高級滑翔傘的滑翔比大多在5:19:1之間，部分競賽型高性能滑翔傘的滑 翔比已接近于10:1（即水平前進(jìn)10米，垂直下降1米）?；鑲愕幕璞纫部梢院?單地看作是升力L與阻力D之比。要提高滑翔傘滑翔比的途徑應(yīng)該從加大升力，減 小阻力著手，而決定傘衣最大滑翔比（L/D）MAX主要取決于翼型和展弦比。這里要注 意的是:柔性翼決不可一味追求氣動性能，加大展弦比，減薄翼型這將造成傘翼極容 易塌陷，并恢復(fù)困難。動力滑翔傘由于有發(fā)動機(jī)，所以動力傘翼可犧牲一些空氣動力 性能，換取更大的傘翼

7、剛性及穩(wěn)定性，這并不代表動力傘翼低級，而是不同的側(cè)重 點(diǎn)。兩者相比，動力傘翼有更強(qiáng)的抗塌陷能力，更好的安定性。下沉率是指滑翔傘在單位時間內(nèi)的垂直下降距離，也即垂直下降速度Vv。一 般說來，最小下沉率發(fā)生在我們飛得很慢的時候（比失速速度稍快一點(diǎn)）。影陶下沉 率的主要因素是傘衣的翼型、尺寸與飛行員重量。在實際飛行中，我們要改變飛行速度通常是使用剎車操縱來增加傘衣翼型的彎 度，增加攻角來實現(xiàn)的，這種方式與通常飛放下襟翼的作用相似。當(dāng)我們同時下拉左 右側(cè)操縱繩使傘衣的后緣向下偏轉(zhuǎn)，就會減慢滑翔傘的前進(jìn)速度和垂直下降速度，后 者就是我們說的下沉率。在此我們已經(jīng)了解，要達(dá)到不同的飛行目的（效果），應(yīng)當(dāng)利用

8、剎車操縱來調(diào)整 傘衣的攻角，以相應(yīng)的速度飛行。例如，為達(dá)到飛行距離最遠(yuǎn),我們就應(yīng)當(dāng)以“最佳 滑翔速度”飛行，即不施加剎車操縱，此時滑翔比同時也是升阻比處于最大值。假如 要達(dá)到留空時間員長的目的，就應(yīng)當(dāng)采用“最小下沉”速度來飛行，此時要對傘衣施 加約20-30%的剎車?！娟P(guān)于失速】什么是“失速”，它對滑翔傘飛行有什么影響?現(xiàn)作如下討論?；鑲銈阋乱砸欢ǖ墓ソ桥c空氣作相對運(yùn)動，產(chǎn)生空氣動力使我們能在空中飛 行。而為了不同的飛行需要，我們又要操縱傘衣達(dá)到改變方向和調(diào)整速度的目的。 但是攻角的增加并非隨心所欲地任意加大,而有一個限度。當(dāng)滑翔傘傘衣在一定攻 角下飛行時,流過翼面氣流是平滑地緊“貼”著上表

9、面流過。當(dāng)進(jìn)一步加大攻角到某一位置時，緊貼上表 面流過的氣流開始從某一位置分離，從而在其后部產(chǎn)生不穩(wěn)定的渦流，這就會導(dǎo)致阻 力迅速增大，而升力消失，這一現(xiàn)象稱為“失速”。滑翔傘發(fā)生失速之后會使操縱惡化并越來越快地向下墜落，要是在接近地面時 發(fā)生失速則更加危險，處理不好則將是災(zāi)難性的。這種情況在平時的飛行訓(xùn)練和比 賽中也很常見，在飛行員實施“雀降”著陸的過程中，由于操縱量過大導(dǎo)致傘衣“失 速”，而重重地摔到地上。所以，開始學(xué)習(xí)滑翔傘飛行的新學(xué)員，在沒有充分掌握復(fù) 雜的飛行操縱和恢復(fù)技術(shù)之前，千萬不要使用操縱繩去過多地減慢飛行速度。以下 是有關(guān)失速情況的一些提示：失速僅發(fā)生在某一攻角下；對一個具體

10、的飛行員，他的失速發(fā)生在某個飛行速度點(diǎn)，稱之為“失速速 度”。失速是由于攻角過大引起的，這是剎車操縱量過大或下拉后操縱帶過量的結(jié) 果；失速的結(jié)果會引起喪失飛行速度，失去操縱，損失高度和有可能造成傘衣塌 陷的后果；要從適度的失速中恢復(fù)，應(yīng)立即平穩(wěn)地減小剎車量至肩齊平，以減小攻角?！驹陲L(fēng)中飛行】我們以上討論的滑翔傘的最佳滑翔狀態(tài)是假定在靜止大氣，即無風(fēng)情況中進(jìn)行 的。然而，對于大氣而言一般很少有無風(fēng)的情況;這里所說的“風(fēng)”，實際上是空氣 團(tuán)大范圍的水平運(yùn)動，所以它既有方向，也有一定的速度。也包括水平方向和垂直方 向。（垂直方向的我們通常稱之為，氣流）首先讓我們看一下滑翔傘逆風(fēng)飛行的情況。如滑翔傘以速度V在空氣作滑翔 飛行，速度方向與下滑軌跡一致。由于風(fēng)向是水平的,故我們把速度V也分解為水平 速度和垂直方向的兩個風(fēng)量Vh和Vv。假如風(fēng)速與Vh大小相等，但方向相反，故兩 者抵消作用的結(jié)果，合速度為零，此時滑翔傘在空中相對于地面處于停滯不前的狀態(tài), 由于滑翔傘的下沉速度Vv的作用，使滑翔傘像普通降落傘一樣垂直下降。如果滑翔 傘的水平速度Vh大于風(fēng)速，則兩者抵消之后，仍有一定的合速度，則在地面上看滑翔 傘仍能緩慢地向前飛行。當(dāng)然，假如風(fēng)速大于Vh,則我們站在地面上看到的則是滑 翔傘非但不能前進(jìn)，反而會被