動(dòng)力傘的結(jié)構(gòu)、用途和特點(diǎn)？

【專家解說(shuō)】：動(dòng)力傘翼 滑翔傘的結(jié)構(gòu)與飛行原理 動(dòng)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(dòng)的物體，對(duì)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(dòng)(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(jiǎn)而言之，一具穩(wěn)定的滑翔傘在遇到陣風(fēng)干擾后能自動(dòng)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(shuō)明滑翔傘的穩(wěn)定性，先讓我們看一下它的三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸：橫向軸、縱向軸和垂直軸?；鑲憷@橫向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)稱滾轉(zhuǎn)，即一側(cè)傘衣向上或向下的運(yùn)動(dòng)；繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)稱偏航，它是傘衣一側(cè)向前或向后的運(yùn)動(dòng)，也就是滑翔傘的航向變化。 滑翔傘的俯仰穩(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(shí)，飛行員懸掛在傘衣下面(這與懸掛在細(xì)繩下面的一個(gè)重物，即單擺相似)，此時(shí)氣動(dòng)力R與傘系統(tǒng)重量W大小相等，方向相反，整個(gè)力系處于平面狀態(tài)。由于擾動(dòng)(如迎面陣風(fēng)的推動(dòng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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)傘衣的翼尖上抬；另一側(cè)下降，也會(huì)造成R與w的平衡被破壞，同樣會(huì)在力偶的作用下產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)力矩，使傘衣繞縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，重新回到我們的頭項(xiàng)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(duì)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(dòng)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(dòng)的一側(cè)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(guò)系統(tǒng)質(zhì)量中心的重力對(duì)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。 【轉(zhuǎn)彎飛行】 滑翔傘在空中的轉(zhuǎn)彎是通過(guò)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(shí)滑翔傘繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)使飛行方向改變，從而實(shí)現(xiàn)空中轉(zhuǎn)彎?；鑲阍谵D(zhuǎn)彎時(shí)，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(shí)，傘衣的傾斜角會(huì)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(huì)隨剎車量和操縱速度的快慢而變化，拉動(dòng)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(huì)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(pán)旋轉(zhuǎn)彎半徑會(huì)隨之越來(lái)越小，傾角變得陡峭并進(jìn)入緊密的螺旋形下降，超量的剎車操縱甚至?xí)?dǎo)致進(jìn)入危險(xiǎn)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(gè)新的表現(xiàn)重力Wa。這個(gè)新的載荷大于w，也大于氣動(dòng)力R，由于升力不足以平衡wa的分力，所以會(huì)導(dǎo)致高度損失。這種情況如發(fā)生在低空則往往會(huì)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(shí)，滑翔傘與水平面的傾角不應(yīng)大于30度。 【滑翔傘的最佳性能】 滑翔傘的性能涉及許多方面的問(wèn)題，在此我們僅討論與性能有關(guān)的幾個(gè)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(shí)間內(nèi)滑翔傘向前運(yùn)動(dòng)的水平距離與垂直下降距離的比值或水平速度與垂直下降速度的比值。這個(gè)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(jí)滑翔傘的滑翔比在3：1—6：1之間；而中高級(jí)滑翔傘的滑翔比大多在5：1—9：1之間，部分競(jìng)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?jiǎn)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(dòng)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(dòng)力滑翔傘由于有發(fā)動(dòng)機(jī)，所以動(dòng)力傘翼可犧牲一些空氣動(dòng)力性能，換取更大的傘翼剛性及穩(wěn)定性，這并不代表動(dòng)力傘翼低級(jí)，而是不同的側(cè)重點(diǎn)。兩者相比，動(dòng)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(shí)間內(nèi)的垂直下降距離，也即垂直下降速度Vv。一般說(shuō)來(lái)，最小下沉率發(fā)生在我們飛得很慢的時(shí)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(shí)際飛行中，我們要改變飛行速度通常是使用剎車操縱來(lái)增加傘衣翼型的彎度,增加攻角來(lái)實(shí)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(shí)下拉左右側(cè)操縱繩使傘衣的后緣向下偏轉(zhuǎn)，就會(huì)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(shuō)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)利用剎車操縱來(lái)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(shí)滑翔比同時(shí)也是升阻比處于最大值。假如要達(dá)到留空時(shí)間員長(zhǎng)的目的，就應(yīng)當(dāng)采用“最小下沉”速度來(lái)飛行，此時(shí)要對(duì)傘衣施加約20--30％的剎車。 【關(guān)于失速】 什么是“失速”，它對(duì)滑翔傘飛行有什么影響?現(xiàn)作如下討論。 滑翔傘傘衣以一定的攻角與空氣作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生空氣動(dòng)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(gè)限度。當(dāng)滑翔傘傘衣在一定攻角下飛行時(shí)，流過(guò)翼面氣流是平滑地緊“貼”著上表面流過(guò)。當(dāng)進(jìn)一步加大攻角到某一位置時(shí)，緊貼上表面流過(guò)的氣流開(kāi)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(huì)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(huì)使操縱惡化并越來(lái)越快地向下墜落，要是在接近地面時(shí)發(fā)生失速則更加危險(xiǎn)，處理不好則將是災(zāi)難性的。這種情況在平時(shí)的飛行訓(xùn)練和比賽中也很常見(jiàn)，在飛行員實(shí)施“雀降”著陸的過(guò)程中，由于操縱量過(guò)大導(dǎo)致傘衣“失速”，而重重地摔到地上。所以，開(kāi)始學(xué)習(xí)滑翔傘飛行的新學(xué)員，在沒(méi)有充分掌握復(fù)雜的飛行操縱和恢復(fù)技術(shù)之前，千萬(wàn)不要使用操縱繩去過(guò)多地減慢飛行速度。以下是有關(guān)失速情況的一些提示： 1．失速僅發(fā)生在某一攻角下； 2．對(duì)一個(gè)具體的飛行員，他的失速發(fā)生在某個(gè)飛行速度點(diǎn)，稱之為“失速速度”。 3．失速是由于攻角過(guò)大引起的，這是剎車操縱量過(guò)大或下拉后操縱帶過(guò)量的結(jié)果； 4．失速的結(jié)果會(huì)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； 5．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。 【在風(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(wú)風(fēng)情況中進(jìn)行的。然而，對(duì)于大氣而言一般很少有無(wú)風(fēng)的情況；這里所說(shuō)的“風(fēng)”，實(shí)際上是空氣團(tuán)大范圍的水平運(yùn)動(dòng)，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(gè)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(shí)滑翔傘在空中相對(duì)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(huì)被風(fēng)吹得倒退了。 我們通常把滑翔傘在靜止空氣作穩(wěn)定時(shí)的水平速度稱為“空速”，而相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)速度稱為“地速”，則空速、地速和風(fēng)速三者之間有如下的關(guān)系： 在無(wú)風(fēng)情況下：地速＝空速； 在逆風(fēng)情況下：地速＝空速－風(fēng)速； 在順風(fēng)情況下：地速＝空速＋風(fēng)速； 特別注意，在平行風(fēng)能飛的天氣下，并不代表垂直風(fēng)（氣流）力達(dá)到了飛行標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)動(dòng)力傘飛行員必需牢記。 參考資料：http://www.86fly.com/fly/hyxx/shownews.asp?newsid=324