滑翔機
航空器專題 | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 單純利用空氣浮力（浮空器） | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
| 空氣浮力和空氣動力混合 | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
| 單純利用空氣動力 | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
| 其他 | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
滑翔機（英文：Glider）是指不依靠動力裝置飛行的重於空氣的固定翼航空器，起飛後僅依靠空氣作用於其升力面上的反作用力進行自由飛行。
根據結構特點，滑翔機分為高級滑翔機或翱翔機（英文：Sailplane）和懸掛式滑翔機（英文：Hang glider）兩種[1]。本文介紹的是高性能滑翔機。一般來說滑翔機沒有動力裝置，但動力滑翔機（英文：Motor glider）則配備有小型輔助動力裝置用於自行起飛。現代滑翔機主要用於體育運動。
歷史
[編輯]滑翔機的出現要早於飛機，為飛機的成功研製提供了必要的技術儲備。
1801年，英國的喬治·凱利爵士研究了風箏和鳥的飛行原理，於1809年試製了一架滑翔機。他記述說：滑翔機不斷地把他帶起，並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歲的凱利製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，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。
德國土木工程師利林塔爾所設計的滑翔機把無動力載人飛行試驗推向高潮。從1871年起，他就熱衷於研究和製造滑翔機，他利用所有餘暇研究空氣動力學、試製飛機和駕機試飛。他所著《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。他於1891年製作了第一架固定翼滑翔機，翼展為7米，用竹和藤作骨架，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。他把自己懸掛在機翼上，從15米高的山崗上躍起，用身體的移動來控制飛行，滑翔90米後安全降落。這是世界上第一架懸掛滑翔機。1891─1896年間，利林塔爾共製作了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，他駕駛滑翔機在里諾韋山遭遇強風而墜落，次日去世。他留給後人的最後一句話是：「要想學會飛行，必須作出犧牲。」
受利林塔爾的影響，發明了現代飛機的萊特兄弟在建造其第一台動力飛機前，花了三年時間使用滑翔機來進行設計驗證和飛行訓練，積累的經驗被反饋到後來成功試飛的飛行者一號上。
1914年德國人哈斯研製出第一架現代滑翔機，它不僅能水平滑翔，還能藉助上升的熱氣流爬高飛行，並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和運送物資，尤其是納粹德國空軍更是把滑翔機用於傘兵機降作戰並製造了歷史上最巨大的Me 321滑翔機，今天它主要用於體育航空運動。
基本構造
[編輯]現代滑翔機的結構與飛機基本相似，一般由以下幾個部分構成：機翼、水平安定面、垂直安定面、副翼、擾流板、升降舵、方向舵和起落架。滑翔機的起落架通常只有兩個主輪，有時兩側機翼翼尖處還各有一個小輪，以便於地面停放。滑翔機的一個顯著特點就是具有大展弦比的狹長機翼和光滑細長的機身，其滑翔比與同是固定翼航空器的飛機相比要大很多，這種大滑翔比使滑翔機具備了很強的滯空能力。目前有些高級滑翔機的滑翔比可達到50:1，即在無風條件下，滑翔機每下降1米的高度就可在水平方向上滑翔50米的距離。[1]
儀表
[編輯]由於沒有動力裝置，滑翔機的儀表要比飛機簡單許多，一般只有：空速表、高度表、升降速度表、側滑儀和磁羅盤。
滑翔和翱翔
[編輯]滑翔機主要依靠上升氣流進行持續飛行，否則就必須靠犧牲高度來維持飛行。在無風情況下，滑翔機在下滑飛行過程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為滑翔。在有上升氣流時，滑翔機可以籍此實現平飛或升高，這種飛行方式稱為翱翔。滑翔和翱翔是滑翔機的兩種基本飛行方式。[1]
升空方式
[編輯]
滑翔機可由飛機拖曳起飛，也可以用汽車或其他裝置牽引起飛。[1]
- 地面牽引。通常由汽車牽引或絞盤車牽引，牽引至一定高度後脫鈎。
- 空中牽引。一般是由帶有動力的飛機將滑翔機牽引至一定高度，脫鈎後進入自由飛行。
- 彈射起飛。由具有彈性發射功能的設備將滑翔機發射到一定高度。
- 自行起飛。動力滑翔機可靠自身動力自行起飛至一定高度，之後關閉自身動力進入自由飛行。
滑翔機競賽級別
[編輯]
國際航空聯合會(FAI)劃分了8個滑翔機競賽級別，分別是
- 標準級：沒有襟翼，翼展15米，允許使用水壓載。
- 15米級：允許有襟翼，翼展15米，允許使用水壓載。
- 18米級：允許有襟翼，翼展18米，允許使用水壓載。
- 開放級：除最大起飛重量低於850公斤外，沒有其他限制。
- 雙座級：最大翼展20米。
- 俱樂部級：這個級別容納了大量老式的小型滑翔機，它們之間性能差別顯著，所以在成績上要用性能係數進行調整。不允許使用水壓載。
- 13.5米級（前世界級）：國際航空聯合會滑翔理事會和它的下屬組織滑翔科技組織（OSTIV）在1989年舉辦了一次設計競賽，這項賽事要求設計一種低成本滑翔機，這種飛機對性能要求不高，但要易於拆裝和操控，而且經驗較少的新手也能相對安全地駕駛。最終獲獎的設計是華沙理工大學的PW-5滑翔機。該級別競賽因此也在最初僅允許採用PW-5參與，但自2010年起該級別更名為13.5米級，同時也允許其他翼展小於13.5米的滑翔機參與。
- 超輕級：滑翔機最大重量不能超過220公斤。
主要的滑翔機製造廠商
[編輯]不管是過去還是現在，市場上的滑翔機多數為這項運動的誕生地德國的廠商製造。[2] 在德國有多家滑翔機製造商，其中最重要的有三家：
德國滑翔機製造廠商還有Stemme和Lange Aviation。
其他國家的廠商有南非的Jonker Sailplanes，立陶宛的Sportinė Aviacija，波蘭的Allstar PZL，捷克廠商HpH以及斯洛文尼亞的AMS Flight。[3]
美國曾有翼手龍滑翔機公司。
參考資料
[編輯]- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 ,謝礎, 賈玉紅, 黃俊, 吳永康. 航空航天技术概论（第2版）. 北京航空航天大學出版社. 2008: 6. ISBN 978-7-81124-428-1.
- ^ Francis Humblet. World Glider Production. Gliding International. Nov–Dec 2011.
- ^ Simons, Martin. Sailplanes 1965–2000. Eqip. 2002. ISBN 978-3-9808838-1-8.