原理说见证人类如何实现飞行梦想第二期

发布时间:2018-4-23 20:38:54   点击数:

英国工程师乔治·凯利爵士从风筝中得到灵感,认为可以通过翼型的飞行器实现人们的飞行梦。通过对风筝的实验,凯利爵士明白了机翼在空中升起的原理,世界上第一架滑翔机便诞生了。

最古老的飞行器

风筝诞生于中国东周春秋时期,至今已多年。到南北朝时,风筝开始成为传递信息的工具;从隋唐开始,由于造纸业的发达,民间开始用纸来裱糊风筝;到了宋代,放风筝成为人们喜爱的户外活动。宋人周密在《武林旧事》写道:“清明时节,人们到郊外放风鸢,日暮方归。”“鸢”就指风筝。北宋张择端的《清明上河图》,宋苏汉臣的《百子图》里都有放风筝的生动景象,公元年,东方的风筝传到了欧洲。

滑翔先驱

乔治·凯利爵士(-)率先研究出了机翼的工作原理,并于年制作成了有上反角的前翼和有起稳定作用的尾翼的滑翔机。所有现代飞行设备都是基于这种滑翔机发展而来。年,80岁高龄的他又制成了全尺寸的滑翔机。

凯利爵士头脑中充满了对各式各样飞行器的构想,包括飞艇、载人滑翔机等。

此后,在19世纪90年代中,一名叫奥托·李林达尔的德国年轻人大胆尝试,制造出了一系列小型滑翔机,并使其可以在控制下航行。这件事情具有重大意义,他也当之无愧地成为“全世界第一个真正的飞行员”。

悲剧的事件,年,李林达尔在一次滑翔机飞行中不幸失事身亡。

机翼的工作原理

机翼产生升力的原理可通过牛顿第三定律和伯努利定律来解释。对于图示情况的翼型,当平行于翼弦方向的气流(在此将其视为不可压流)流经机翼时,由于机翼的阻碍导致流管截面变小,而导致机翼上下表面的空气流速均增加。但由于机翼上表面的弯度大于下表面弯度,根据伯努利定律可知上表面气流的流速整体上要高于下表面气流速度,也就是说气流作用在机翼上表面的静压整体上小于作用在下表面上的静压。由于上下表面压差的存在,使得机翼最终受到向上的合力,亦即升力。

现代滑翔机

第一次世界大战后,滑翔机的操纵方式已与飞机相似,即用驾驶杆操纵升降舵和副翼,用脚蹬操纵方向舵。

年德国人哈斯研制出第一架现代滑翔机,它不仅能水平滑翔,还能借助上升的暖气作爬高飞行,并且其操纵性能更加完善。从此,滑翔机进入了实用阶段。在第二次世界大战中,大型滑翔机曾经用来向敌后空运武装人员和物资。尽管其载重量比较小(最大的不超过6吨),由于没有采用动力,可以利用夜间飞越严密设防的战线而不被查觉。

滑翔机起飞

滑翔机(glider)大多没有动力装置,重于空气的固定翼航空器。可由飞机拖曳起飞,也可用绞盘车或汽车牵引起飞,还可从高坡上下滑到空中。在无风情况下,滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力,这种损失高度的无动力下滑飞行称滑翔。在上升气流中,滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高,通常称为翱翔。

动力滑翔机

20世纪20年代以来,在一些工业发达的国家相继出现了动力滑翔机。这种滑翔机带有动力装置,能够自己起飞,在飞行中动力装置关闭后,仍能继续滑翔和翱翔,需要时还可以再次起动动力装置。

太阳能电动滑翔机Sunseeker

Sunseeker-DUO双座太阳能飞机设计是基于StemmeS-10电动滑翔机为基础,按计划雷蒙德将Sunseeker-DUO飞机重量减至原型飞机的一半(其中就包括光伏电池、蓄电池、控制操作设备)。Sunseeker-DUO太阳能飞机采用了全碳纤维部件、高效锂离子电池组。

悬挂式滑翔机

悬挂式滑翔机没有起落装置和座舱,驾驶员吊在升力面之下进行滑翔的简易滑翔机。悬挂式滑翔机按翼面结构,可分为两种:一种为硬机翼,形状像轻型的滑翔机;一种为伞翼。

年,美国宇航局工程师罗加洛设计了一种飞翼,当时是为了在地面回收人造卫星用的,因嫌体积大,没有被采用,以后经过他的改进,用于载人飞行,于是就发展成为以“罗加洛”命名的新型飞行器──悬挂式滑翔机。

悬挂式滑翔机的起飞方法比较简单,驾驶员手举轻巧的伞翼,在地面迎风奔跑,或从山坡顺坡跑下,只要能掌握好伞翼的迎风角度就可以飞起来。这种滑翔机容易操纵,在一般情况下一天可学会操纵动作,数月即可做特技飞行。驾驶这种滑翔机,人在空中像鸟一样飞翔,若利用上升气流,可以飞得更高。

悬挂滑翔,目前在一些国家已成为一项群众性的航空运动。国际上成立了悬挂滑翔协会,每两年举行一次国际竞赛,有定点、留空、飞行距离等竞赛项目。目前的留空时间纪录是19小时45分,飞行距离是公里

科技馆里的滑翔机

位于辽宁省科学技术馆,常设展厅三层的创造实践展厅里,就有一架模拟滑翔机。快来体验像鸟一样的在空中飞翔的感觉吧。

未完待续。。。。

下期小编给您讲讲动力飞行

文章编辑:辽宁省科学技术馆业务拓展部

图片来源:网络

长按







































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