翼载荷是如何影响滑翔伞的性能的 ByAdrianThomas 人们经常会问,我该飞在我的滑翔伞飞行重量范围中的哪个点上?翼载荷的航空动力效应非常简单,但是这个问题取决于你在哪里飞?怎么飞?你从你的飞行中想得到什么? 翼载荷不会影响滑翔(除非滑翔伞因为负载太重而变形):如果你相对较重,你只会用更快的速度在相同的滑翔角度上飞行。 增加的翼载荷所带来的速度提升量只是所增加重量变化率的平方根。比如在某个特殊的滑翔伞上,你将自己的飞行重量翻倍而不破坏滑翔伞的翼形,你的速度将是原速度的.4倍(.4*.4=.约等于)。所以,如果你是一个80公斤的飞行员,根据FAI的规则你能携带最大0公斤的配重,你的速度将增加约5%。 越野飞行速度的优化在一个四个小时的飞行任务中,一个佩戴0公斤配重的飞行员所获取的额外5%的速度意味着可以提前分钟到达终点(在同等条件下)。 但是各个飞行员所面临的飞行条件往往不同。越野飞行意味着你的爬升和滑翔都要好。带了0公斤配重的飞行员的下沉率和飞行速度都增加了5%。在指定的盘旋半径内,负载较重的滑翔伞不得不采取更大的倾角盘旋,随着倾角的增大,下沉率也大幅增大。所以一个配重的飞行员相应受到直接的下沉率增大和由倾角增大带来的间接下沉率增大的影响。最终的效果是随着重量的增加,爬升效率受到大幅影响。 所以,如果我们的竞赛飞行员在四个小时的飞行任务中有三分之一的时间要在热气流中爬升。带了配重的飞行员可能通过配重的增加带来的更快的速度节省了大约八分钟,但是从总时间来说,在爬升中多消耗的时间很可能是八分钟或者略多的。 如果条件允许在这次飞行任务中,在热气流中爬升获取高度的时间为三分之一或者更少,带配重是有利的。如果在热气流中爬升的时间超过三分之一,飞行重量较轻更为有利。 稳定性和敏捷性故事还没有结束。重量同样影响滑翔伞的稳定性和敏捷性。负载较重的滑翔伞对乱流引起的塌陷有更强的抵御能力,但是一旦发生塌陷也会更加严重。这一部分是与伞压有关(动态压力与速度的平方成比例,所以它也与重量成比例增加),同时与滑翔伞的攻角也有关。一个滑翔伞按照某个指定的速度飞行,负载较大的滑翔伞比负载较小的滑翔伞攻角要大。为了获取升力来平衡重力,负载较重的滑翔伞需要工作在一个较高的升力系数上。 当伞翼前缘攻角由于乱流的影响变为负时,就会发生折翼。这也是为什么负载较重的滑翔伞折翼的可能性低一些。攻角的影响看起来比伞翼内部压力的影响要大一些(这也是为什么以小攻角当快速飞行时,滑翔伞更容易折翼)。重载的滑翔伞塌陷更为猛烈一部分原因是,让重载的滑翔伞塌陷所需的乱流也更猛烈,一部分是因为塌陷前的速度更快。 一个重载的滑翔伞更敏捷是因为飞行员有更好的旋转的控制力——当用一个小的伞翼飞行时,把所有的重心转向一边将会让伞翼很快的倾斜。 同时,俯冲的稳定性和乱流的信息传递速度也会到影响。因为重载的伞翼可以告诉你更多关于周边气流的信息——虽然我没有合适的理论去解释。 所有的这些建议你:如果你希望一整天都高高在上的飞行,那么飞一把大伞。如果你想在一个竞赛中越野飞行,你将面对一个优化问题。 小伞翼适合在山区和沙漠飞行如果你预计超过三分之一的时间都在滑翔竞速,那么也许你应该重载飞行。如果你预计气流很强,重载飞行也许也是对的(更好的稳定性和敏捷性可以帮助你更好的定位气流核心,然后轻载的滑翔伞容易被扔出气流核心)。如果你预计在一条上升气流很多的直线上飞行,重载飞行将更有效,高山飞行和沙漠飞行就是这种场景。 然而,如果你预计你将耗费三分之一以上的时间在热气流中盘升,气流很弱,或者保持高度是最紧要的问题,那么你最好轻载飞行。每一个我参与的比赛都有一个任务——在微弱的上升气流中保持高度是关键。 大滑翔翼拥有空气动力学的优势最后,有一个关于大滑翔翼的性能问题。大尺寸的滑翔翼滑翔性能更好(同等条件下),至少我身边一些最好的飞行员和设计师是这么告诉我的。我所知道的唯一原因是它与雷诺数(一个流体动力学数学)有关。雷诺数取决于流速、长度、空气密度和粘稠度。对于一个以0米/秒飞行的滑翔伞来说,它的雷诺数大概是伞翼弦长度数值的0.6倍。所以,在一个指定速度下飞行,较大的滑翔伞有较大的雷诺数。随着雷诺数的提升,阻力会减小。 雷诺数带来的效果也会根据翼型的不同而不同。总体来说,滑翔伞的翼型最大升力和最小阻力都会随着雷诺数成比例变动。换言之,更大的翼弦长度带来更好的升力和更小的阻力。这个影响很小,但是可能在大号伞和中号伞之间不太明显,但是相对于小号伞来说就明显多了。 这就是为什么这么多竞赛飞行员不厌其烦的带着大包的配重去飞一个大一号的伞,这样可以使他们有更好的滑翔性能,同时可以飞得慢一点,在热气流中旋转得半径更小。到目前为止我还说不出飞大滑翔伞的弊端除了背着他们上山的时候(以及要带配重)。 制造厂商所标称的飞行重量范围基本都是在上限和下限经过测试的。如果一个特别温和的滑翔伞甚至在所标称的飞行重量范围外都经过了测试。 个人观点我花了一年的时间在我的滑翔伞飞行重量上限飞行。跟预期的一样,伞翼稳定、操控反应迅速、飞行速度快,但是当热气流上升速度低于4米/秒时我就不得不很费力的爬升。高翼载荷带来的优势让我非常享受在Castejon,Piedrahita和Garmisch的生猛气流,但是我发现在英国的越野飞行就难多了,哪怕那里最好的热气流仍然很弱。 第二年我使用了一把中号伞,正好飞在它的中线。如预期一样,操作不错,速度也还不错,但是爬升就容易多了。我没有发现稳定性有明显降低,但是爬升率明显改善了。 最优化的办法就需要权衡——几乎每次比赛我都能爬升到伞群的上方(甚至在世界杯),但是我仍然发现总有人在最后冲刺阶段超过我,即使我已经把加速杆踩到底。 不久前我在减轻自身重量和飞行装备重量上下了不少功夫。通过更换飞行服和多余的装备,我设法减轻了公斤无用的重量。重量只有作为配重的时候才是有用的,当气流变弱了,你就可以扔掉它。 使用配重值得么?在正确的飞行重量上飞行是一个微妙的优化问题,所带来的优势也是微妙的。在休闲飞行中佩戴配重为了增加飞行速度就是在浪费时间。即使你带了0公斤配重,你的速度只能提升3%。3%的增速意味着你能把速度从36公里/小时提升到37.08公里/小时。这并不激动人心并且并不能阻止你被吹到山后,如果风力提升。然而,在竞赛中,小的差异就变得很关键了,在最后的冲线中,大家都踩满加速,额外的3%的速度提升也许就能带来胜利。 翼载荷不影响滑翔性能 随着翼载荷增加,飞行速度提升 在竞赛中最多能带0公斤配重 重载的滑翔伞抵御塌陷的能力强,但是一旦塌陷了会更猛烈 重载的滑翔伞更敏捷 轻载的滑翔伞会让你飞得更高,但是更慢 配重在势均力敌的竞赛飞行中才会体现出差异 休闲飞行中使用配重是不值得的 扫瞄寻常型白癜风北京专治男性白癜风的医院
|