滑翔機

滑翔機

固定翼航空器
滑翔機(glider)是一種沒有動力裝置,重于空氣的固定翼航空器。它可以由飛機拖曳起飛,也可用絞盤車或汽車牽引起飛,更初級的還可從高處的斜坡上下滑到空中。在無風情況下,滑翔機在下滑飛行中依靠自身重力的分量獲得前進動力,這種損失高度的無動力下滑飛行稱滑翔。在上升氣流中,滑翔機可像老鷹展翅那樣平飛或升高,通常稱為翺翔。滑翔和翺翔是滑翔機的基本飛行方式。
    中文名:滑翔機 外文名: 别名: 類型:固定翼飛行器

基本原理

飛機必須以升力克服重力,以推力克服空氣阻力才能飛行。飛機産生升力是借助機翼截面拱起的形狀,當空氣流經機翼時,上方的空氣分子因在同一時間内要走的距離較長,所以跑得較下方的空氣分子快,造成在機翼上方的氣壓會較下方低。如此,下方較高的氣壓就将飛機支撐着,而能浮在空氣中。這就是所謂的伯努利(十八世紀荷蘭出生,後來移居瑞士的數學與科學家)原理。

根據伯努利原理,飛機速度愈快,所産生的氣壓差(也就是升力)就會愈大,升力大過重于重力,飛機就會向上竄升。滑翔機沒有引擎的動力,它可以靠四種方式升空:(1)彈射器— 将滑翔機架設在彈力繩并向後拉,由駕駛員給予訊号後釋放繩索而彈射出去。(2)汽車拖曳— 将滑翔機系繩于車上拖曳達适當高度後,駕駛員将繩索松開。(3)絞車拖曳— 與汽車拖曳相似,隻是利用固定在地上以馬達驅動的絞車來拉滑翔機。(4)飛機拖曳— 以另一部有動力的飛機拖至一定的高度後,滑翔機脫離而自由翺翔。

滑翔機升空後,除非碰到上升氣流,否則空氣阻力會逐漸減緩飛機的速度,升力就會愈來愈小,重力大于升力,飛機就會愈飛愈低,最後降落至地面。為了讓滑翔機能飛得又遠又久,它必需有很高的升力阻力比,這就是為什麼滑翔機的機翼那麼細長,如何突破滞空時間以及飛行高度的紀錄是滑翔機設計與制造的最大挑戰。滑翔是一種需要高度技巧與飛行知識,借助自然能量遨遊天空的運動。

發展簡史

人類很早就憧憬象鳥一樣在空中飛翔。15世紀的偉大藝術家、發明家達·芬奇曾設計過一種撲翼機,設想人趴在上面,用手腳帶動 一對翅膀飛起來。古代的中國人,希臘人、巴比倫人和印度人也作過類似的嘗試。但人沒有類似鳥的肌肉和骨骼,所以他們的理想無法實現。

空氣動力學之父——喬治·凱利

1801年,英國的喬治·凱利爵士研究了風筝和鳥的飛行原理,于1809年試制了一架滑翔機。他記述說:滑翔機不斷地把他帶起,并把他帶到幾米外的地方。但在後來的試驗中,這架滑翔機被撞毀了。1847年,已是76歲的凱利制作了一架大型滑翔機,兩次把一名10歲的男孩子帶上天空。 一次是從山坡上滑下,一次是用繩索拖曳升空,飛行高度為2─3米。4年後,由人操縱的滑翔機第一次脫離拖曳裝置飛行成功,凱利的馬車夫遲為第一個離地自由飛翔的人,飛行了約500米遠。

凱利對飛行原理、空氣升力及機翼的角度、機身的形狀、方向舵、升降舵、起落架等都進行了科學的研究和試驗,他首次把飛行從冒險的嘗試上升為科學的探索。

奧托·李林塔爾最早設計和制造出滑翔機

奧托·李林塔爾為德國工程師和滑翔飛行家,世界航空先驅者之一。他最早設計和制造出實用的滑翔機,人稱“滑翔機之父”。李林塔爾1848年5月23日出生于安克拉姆,1896年8月10日死于柏林。他酷愛飛行,青少年時曾搞過“飛人”實驗,成年之後,他以業餘時間系統觀察飛鳥,1889年,李林塔爾寫成了著名的《鳥類飛行——航空的基礎》一書,論述了鳥類飛行的特點。 李林塔爾善于創制儀器,進行航空實驗來驗證觀察的結果。李林塔爾注意積累數據,總結經驗,糾正了前人“多層疊置窄條翼”的片面做法,第一次提出了“曲面機翼比平面機翼升力大”的觀點,為後來飛機的發明成功作出了決定性的貢獻。

從1871年起,他就熱衷于研究和制造滑翔機,他利用所有餘暇研究空氣動力學、試制飛機和駕機試飛。他所着《鳥類飛行是航空的基礎》一書被後來的飛行探索者奉為經典之作。他于1891年制作了第一架固定翼滑翔機,兩機翼長7米,用和藤作骨架,骨架上縫着布,人的頭和肩可從兩機翼間鑽入,機上裝有尾翼,全機重量約2公斤,很象展開雙翼的蝙蝠。他把自己懸挂在機翼上,從15米高的山崗上躍起,用身體的移動來控制飛行。滑翔機的在氣流作用下,輕盈地滑翔,在90米外安全降落,從而肯定了曲面翼的合理性。這是世界上第一架懸挂滑翔機。1891─1896年間,李林塔爾共制作了5種單翼滑翔機和2種雙翼滑翔機,先後進行了2000多次飛行試驗。1896年8月9日,他駕駛滑翔機在裡諾韋山遭遇強風而墜落,次日死去。他留給後人的最後一句話是:必須作出犧牲。

在1893到1896年的三年内,李林塔爾進行了兩千次以上的滑翔飛行試驗,三次改進總體布局,滑翔中又拍了許多照片,積累了大量數據,并以此編制了《空氣壓力數據表》,給美、英、法等國的飛機制造者們提供了寶貴的資料。

1894年,李林塔爾從柏林附近的懸崖上起飛,成功地滑翔了350米(1150英尺)遠,這在當時是一個驚人的成績。他仔細地将自己的成就記錄下來,使之成為航空史上最早的飛機性能記錄之一。

但是李林塔爾過于重視升力,而忽視了對飛機的操縱。他認為改變身體重心的位置是保持飛機穩定的唯一辦法,這一失誤對他來說是緻命的。1896年,李林塔爾在飛行中突然遇到迎面突風,在他還未來得及将重心前移以使滑翔機低頭之前,便和飛機一同墜落到了地面。

李林塔爾于失事的當天去世。德國人為了紀念他的功績,為李林塔爾樹立了一座紀念碑,上面寫着“最偉大的老師”。

李林塔爾雖然死了,但他給後人留下的遺産是巨大的。後來的飛行探索者,包括第一架動力飛機的發明者萊特兄弟,都從李林塔爾的研究試驗成果和勇敢探索精神中吸取了寶貴的營養。

20世紀後的發展

1914年德國人哈斯研制出第一架現代滑翔機,它不僅能水平滑翔,還能借助上升的暖氣作爬高飛行,并且其操縱性能更加完善。從此,滑翔機進入了實用階段。在第二次世界大戰期間,滑翔機曾用來空降武裝人員人員和運送物資。今天它主要用于體育航空運動。第一次世界大戰後,滑翔機的操縱方式已與飛機相似,即用駕駛杆操縱升降舵和副翼,用腳蹬操縱方向舵。在第二次世界大戰中,大型滑翔機曾經用來向敵後空運武裝人員和物資。盡管其載重量比較小(最大的不超過6噸),由于沒有采用動力,可以利用夜間飛越嚴密設防的戰線而不被查覺。

基本術語

主翼

産生升力的最主要結構,沒有它,滑翔機就隻能待在地面上了。滑翔機飛行時,受到氣流的影響,會傾向左右兩邊搖擺,所以兩翼要造成微微向上傾,形成上反角,亦即從機身前、後看,兩翼略成V字形,以減輕左右搖晃的傾向。滑翔機的機翼要有足夠的撓性,飛行中遇上紊流,可以稍微上下撲動,避免因變形而折斷。

副翼

副翼是連動的,也就是當駕駛杆扳向右,右副翼向上擺時,左副翼同時向下擺,如此滑翔機會往飛行員右下的方向翻滾。

擾流闆

車子在路上跑時,如果想慢下來,踩煞車就可以了,但是滑翔機如何煞機呢?擾流闆向上打開時,會将機翼上的氣流擾亂,而使滑翔機減慢速度并下降。這個功能在降落時也是很有用的。

水平尾翼

主翼除了提供升力之外,亦産生一個會造成滑翔機沿着主翼翼展方向的軸向下翻轉的力矩。這是造成許多飛行先驅喪生的原因之一。水平尾翼的功能就是提供一個矯正滑翔機俯仰或上下搖動的力矩,以确保飛行中的穩定性。

垂直尾翼

垂直尾翼能校正飛行中的偏行或左右回轉,保持方向的穩定。

升降舵

升降舵也是用駕駛杆操控的。當駕駛杆向後扳,升降舵上擺,機頭朝上;駕駛杆向前推時,升降舵下擺,機頭朝下。

方向舵

方向舵是利用腳踏闆來控制的。飛行員踩下左腳踏闆時,方向舵向左擺,機頭左轉;踩下右腳踏闆,方向舵向右擺,機頭就右轉。僅僅操縱方向舵隻能改變滑翔機的位置,不能使滑翔機轉彎。滑翔機有很強的直線飛行慣性(牛頓第一定律),轉動方向舵會引起側向滑行,就像開快車急彎時的感覺一樣,急彎路面通常會傾斜以防止車子打滑側行,但是滑翔機在空中是自由的,要使滑翔機轉彎而不側滑,必須同時操縱副翼與方向舵。英文叫做bank,傾斜轉彎。

球星别名

克萊德·德雷克斯勒(Clyde Drexler,1962年6月22日-),前NBA著名運動員,巴塞羅那奧運會“夢之隊”成員。作為NBA曆史上空前傑出的後衛之一,“滑翔機”克萊德·德雷克斯勒以其令人賞心悅目的高空滑翔上籃而聞名于世。職業生涯中先後效力波特蘭開拓者隊、休斯敦火箭隊。1995年與阿基姆·奧拉朱旺一起帶領火箭隊獲得NBA總冠軍。

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