【簡介:】一、滑翔傘飛行時的受力情況
滑翔傘能夠在空中飛行,是當它的翼型傘衣與空氣作相對運動時,由于空氣的作用在傘衣上產生空氣動力的緣故。我們可以看一下滑翔傘在靜止空氣中作
一、滑翔傘飛行時的受力情況
滑翔傘能夠在空中飛行,是當它的翼型傘衣與空氣作相對運動時,由于空氣的作用在傘衣上產生空氣動力的緣故。我們可以看一下滑翔傘在靜止空氣中作穩(wěn)定滑翔時的受力情況。此時傘衣上垂直向上的空氣動力R與垂直向下的系統(tǒng)的總重量W(飛行員、滑翔傘及所有裝備重量之息和)相平衡,滑翔傘沿著向下傾斜的軌跡作等速直線運動。
由于空氣動力R和重力W均為矢量,所以我們可以將它們按平行四邊形法則進行分解。氣動力R可以分解為與滑翔軌跡相垂直的升力Y和與滑翔軌跡相平行的阻力。同理,重力W也可以分解為w1和w2兩個分力。此時作用在傘衣上的所有力仍然是平衡的,即Y=w1:Q=w2。由此可見,升力Y平衡重力分力w1,而使我們能夠支持在空中;而重力W2則平衡阻力Q,使滑翔傘在空中沿飛行軌跡作等速下滑運動。如果空氣動力R與重力W不相平衡,則滑翔傘在空中就將作加速(或減速)運動,使R與W達到新的平衡為止。由于飛行中重力W是滑翔傘系統(tǒng)所固有的,所以空氣動力R是隨速度而變化的。
二、升力的產生
翼型傘衣在充氣后的橫截面,即翼型相對于氣流運動的情況。
當氣流繞過翼型上、下表面流動時,由于上翼面彎度大、下翼面彎度小(基本為直線),并與氣流方向有一定的角度。根據(jù)流體連續(xù)性原理和伯努里定理,穩(wěn)定流動的氣流流過上翼面時,受拱起的上翼面擠壓作用,流線變密,流速比遠前方的氣流速度大,故壓力降低;而流過下翼面的氣流,流線變疏、流速減慢,壓力增大。因此在傘衣上、下表面出現(xiàn)壓力差,這個壓力差的合力即為空氣作用于傘衣上的總空氣動力R,其方面垂直向上垂直的分力,就是升力Y。決定翼型傘衣升力大小的因素主要有:氣流速度、空氣密度、傘衣面積、翼型和傘衣攻角等。
1.氣流速度(V):速度是決定升力大小的一個重要因素,如果沒有速度,即滑翔傘與空氣沒有相對運動,則傘衣上、下表面的壓力差為零,所以也就不會產生升力。實驗結果表明z在其他條件相同的情況下,升力大小與速度的平方成正比。為了提高與氣流相對運動速度,通常滑翔傘都采用逆風起飛,以增大升力,縮短起飛助跑距離。
2.傘衣面積(S):升力由傘衣上;下壓力差產生,所以理論上傘衣面積越大,升力也就越大。但由于滑翔傘傘衣由柔性的紡織材料制成,依靠沖壓空氣成形,出于結構上的原因既要保證充氣剛性,又要保持一定的翼載荷以保證飛行性能,所以不能象剛性機翼那樣做得太大。
3.空氣密度(p):氣流壓力與密度成正比。密度增大時,升力也增加;密度減小時,升力也下降。
4.翼型:翼型不同,氣流流過上、下表面的流線情況也不同。在一定范圍內,翼型的彎度和厚度越大,引起上、下表面的壓力差也大,故升力也越大。
5.攻角,也稱迎角(α):在翼型確定之后,升力的大小取決于翼型與相對氣流的角度。我們將翼型前緣與后緣用直線相連接,稱為翼弦,通常用翼弦來計量各個角度。翼弦與相對氣流(或滑翔飛行軌跡)之間的角度α,稱之為攻角或迎角。