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滑翔機沒有動力為什麼可以在天空中飛行呢?

信天翁

幼年時期

電影《環遊地球八十天》描述了一個人在80天內環遊了世界,而信天翁只需要46天。信天翁是世界上最大的鳥類:它的翼展最大3.5米,體長1米以上,重量達到9千克。信天翁托著這樣巨大的身體離開地面需要很多能量。如果信天翁扇動翅膀就能飛翔,那麼它們將失去身體一半質量的能量。簡單的理解:信天翁體型較大,煽動翅膀是不能起飛的。那麼信天翁是如何飛翔的呢?信天翁利用下坡時的滑翔產生的動量幫助上坡。這些持續的上升和下降保持信天翁在不同高度飛行不需要耗費太多額外的施力。這種起伏波動產生的推動力大約是信天翁純粹靠扇動翅膀能夠產生的最大推力的10倍。信天翁的翅膀如同是極為高效的機翼,高「展弦比」(翼長與前後寬之比)使它們能夠迅速向前滑翔,而下沉的機率很低。

成年時期

在撲翼機時代,人們經過大量努力先後失敗,發現我們並不能像鳥兒那樣振翅而飛。19世紀初,英國航空之父喬治·凱利創造性地提出了定翼設計思想這與信天翁的飛行方式不謀而合——滑翔。信天翁利用空氣動力學讓自己每天可以飛行400公里,喬治·凱利通過空氣動力學的研究進行了滑翔機的設計和飛行實踐。

載人滑翔機誕生

為了進行航空研究,凱利對鳥的飛行進行了大量的觀察與研究,包括測量鳥翼的面積、鳥的重量和飛行速度,並在此基礎上估算速度、翼面積和升力之間的關係。1799年,凱利設計了一架滑翔機,它具備了現代飛機所必需的各部件和結構。

1804年12月設計和製造了一架旋臂機

1809年-1810年,凱利發表論文《論空中航行》,它的問世被看成是航空學誕生的標誌。1849年-1853年凱利設計並實驗了全尺寸載人滑翔機。

乘坐凱利滑翔機進行飛行的約翰.阿普比爾

現代滑翔機的定義

滑翔機大多沒有動力裝置,是重於空氣的固定翼航空器。可由飛機拖曳起飛,也可用絞盤車或汽車牽引起飛,還可從高坡上下滑到空中。現在部分旅遊景點有空中觀光遊玩項目,大多數使用的是滑翔機。現代滑翔機自帶動力裝置後不需要拖拽牽引自行起飛,飛到空中平穩後可關閉發動機在空中滑翔,達到節省燃料的作用。

線牽引

絞盤牽引

飛機牽引

飛行原理

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,通常稱為翱翔。滑雪也是相同的道理,損失自身高度獲得速度。

能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只會從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到其它物體,而能量的總量保持不變。能量守恆定律是自然界普遍的基本定律之一。

滑翔機的翼型

通常都採用類似克拉克Y翼型(典型的上凸下平),這樣可以使無動力的滑翔機產生的升力更大,升阻比增加,滯空時間變長。

現代滑翔機主要用於體育運動,分初級滑翔機和高級滑翔機。前者主要用於訓練飛行,後者主要用於競賽和表演,有的還可以完成各種高級空中特技,如翻跟斗和螺旋等。20世紀70年代後,懸掛滑翔機在現代科學技術的基礎上(結構材料的改進和製造工藝水平的提高)開始復甦,吸引了大量飛行愛好者。

科學必須嚴謹 科普必須有趣

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