Kaip Sklandytuvai Veikia

{h1}

Skraidymas sklandytuvu yra beveik toks pat artimas, kaip galite pasiekti skęstantį kaip paukštis. Nuostabu, kad šios grakščios mašinos valdo manevrus be variklio. Sužinokite, kaip sklandytuvai skraido be galios.

Paprasčiausia forma sklandytuvas yra bepilotis orlaivis, lėktuvas be variklio. Nors daugelis tos pačios konstrukcijos, aerodinaminių ir pilotavimo veiksnių, kurie taikomi varomiems lėktuvams, taip pat galioja sklandytuvams, variklio trūkumas labai keičia sklandytuvų darbą. Sklandytuvai yra nuostabios ir grakščios mašinos, jie yra beveik taip arti, kad žmonės galėtų patekti į sparčiai didėjančius kaip paukščiai.

Jei jums patinka aviacijos sportas, tada turėtumėte pamatyti straipsnį apie parasparnius, vaizdo įrašus ir vaizdus „Discovery“ bebaimėje planetoje, kad sužinotumėte daugiau.

Nuo popierinių lėktuvų iki šaudmenų iš kosmoso pakartotinio įplaukimo metu, yra daugybė tipų, kuriems taikoma ideologija. Šiame straipsnyje mes sutelksime dėmesį į labiausiai paplitusį sklandytuvo tipą, dažnai vadinamą a sklandytuvas.

Ypatinga padėka Šiaurės Karolinos sparčiai populiarėjančiai asociacijai už pagalbą pateikiant šį straipsnį.

Sklandytuvo dalys

Sklandytuvo stiklo pluošto konstrukcija suteikia galimybę aptakus, lygus dizainas.

Sklandytuvo stiklo pluošto konstrukcija suteikia galimybę aptakus, lygus dizainas.

Sklandytuvas turi daug tų pačių dalių kaip ir lėktuvas:

  • fiuzeliažas
  • sparnai
  • valdymo paviršiai
  • važiuoklė

Tačiau šių sklandytuvo dalių yra didelių skirtumų, todėl pažvelkime į jas kiekvieną.

Fiuzeliažas

Sklandytuvai yra kuo mažesni ir lengvi. Kadangi nėra didelio variklio, užimančio vietą, sklandytuvai iš esmės yra maždaug pagal jų gabenamų krovinių dydį, paprastai tai yra vienas ar du žmonės. Vienos sėdynės sklandytuvo kabina yra maža, tačiau ji yra pakankamai didelė, kad daugumą žmonių būtų galima įspausti. Užuot sėdėję stačiai, lakūnai atsiloša priešais ištiestas kojas. Piloto priekinė ekspozicija yra sumažinta, o kabinos skerspjūvio plotas gali būti žymiai mažesnis.

Sklandytuvai, kaip ir dauguma kitų orlaivių, yra suprojektuoti taip, kad jų oda būtų kuo lygesnė, kad lėktuvas galėtų lengviau slysti per orą. Ankstyvieji sklandytuvai buvo statomi iš medžio, padengto drobė. Vėlesnės versijos buvo pagamintos iš aliuminio su daug lygesnėmis aliuminio luobelėmis. Tačiau kniedės ir siūlės, kurių reikalauja aliuminio apvalkalai, sukuria papildomą pasipriešinimą, dėl kurio sumažėja našumas. Daugelyje šiuolaikinių sklandytuvų kompozicinė konstrukcija, kurioje naudojamos tokios medžiagos kaip stiklo pluoštas ir anglies pluoštas, greitai pakeičia aliuminį. Kompozitinės medžiagos leidžia orlaivių dizaineriams sukurti besiūlius ir kniedėmis nesusijusias struktūras, kurių formos sukuria mažiau pasipriešinimo.

Sparnai

Jei pažvelgsite į sklandytuvą šalia įprastos varomosios lėktuvo, pastebėsite reikšmingą sparnų skirtumą. Nors abiejų sparnai yra panašūs savo forma ir funkcija, sklandytuvų sparnai yra ilgesni ir siauresni nei įprastų orlaivių. Sparno plonumas išreiškiamas kraštinių santykiu, kuris apskaičiuojamas dalijant sparno tarpatramio kvadratą iš sparno ploto.

Sklandytuvų sparnų kraštinių santykis yra labai didelis - jų ilgis, palyginti su jų pločiu, yra labai ilgas. Taip yra todėl, kad vilkimas, sukurtas keliant gaminį (žinomas kaip sukeltas tempimas), gali sudaryti didelę viso sklandytuvo pasipriešinimo dalį. Vienas iš būdų padidinti sparno efektyvumą yra padidinti jo kraštinių santykį. Sklandytuvo sparnai yra labai ilgi ir ploni, todėl jie yra veiksmingi. Jie sukuria mažiau vilkimo, kiek sukuria.

Kaip sklandytuvai veikia: kaip

Sparno kraštinių santykis yra sparno plotis, padalintas iš sparno ploto. Sklandytuvo kraštinių santykis yra daug didesnis nei įprastos plokštumos.

Kodėl ne visi lėktuvai turi sparnus su dideliu kraštinių santykiu? Tam yra dvi priežastys. Pirma, ne visi orlaiviai yra skirti efektyviam skrydžiui. Pavyzdžiui, kariniai kovotojai yra suprojektuoti tokiu greičiu ir manevringumu, kuris žymiai lenkia efektyvumą dizainerio prioritetų sąraše. Kita priežastis yra ta, kad ilgas ir liesas sparnas gali būti ribotas, kol jis nebegali vežti reikiamų krovinių.

Valdymo paviršiai

Sklandytuvai skrydžio krypčiai valdyti naudoja tuos pačius valdymo paviršius (judamuosius sparno ir uodegos skyrius), kurie yra įprastose plokštumose. Aileriai ir liftas valdomi naudojant vieną valdymo lazdą tarp piloto kojų. Vairas, kaip ir įprastuose orlaiviuose, valdomas kojų pedalais.

Šis turinys šiame įrenginyje nesuderinamas.

Užveskite pelės žymeklį ant valdymo pavadinimų, kad pamatytumėte, kur jie yra ant sklandytuvo.

  • Aileronai Aileronai yra kilnojamosios sekcijos, supjaustytos sparno kraštais. Jie naudojami kaip pagrindinis kryptinis valdymas, ir jie tai pasiekia kontroliuodami ritinėlis plokštumos (pakreipdami sparno galiukus aukštyn ir žemyn). Aileronai veikia priešingomis kryptimis kiekvienoje plokštumos pusėje. Jei pilotas nori pasukti lėktuvą į dešinę, jis pastumia valdymo lazdą į dešinę. Tai lemia, kad kairysis aileronas pasislenka žemyn (sukurdamas daugiau kėlimo šioje pusėje), o dešinysis aileronas pasislenka į viršų (sukurdamas mažesnį pakėlimą šioje pusėje). Dėl pakėlimo skirtumo tarp dviejų pusių plokštuma sukasi apie savo ilgąją ašį.
  • Liftas (horizontalus stabilizatorius) Liftas yra kilnojama horizontali, sparnus primenanti konstrukcija ant uodegos. Jis naudojamas plokštumos žingsniui valdyti, leidžiant pilotui nurodyti plokštumos nosį aukštyn arba žemyn, jei reikia.
  • Vairas (vertikalus stabilizatorius) Vairas yra vertikali, į sparną panaši struktūra ant uodegos. Jis naudojamas orlaivio kampui valdyti leidžiant pilotui nurodyti plokštumos nosį į kairę arba į dešinę.

Važiuoklė

Kitas būdas sumažinti lėktuvo dydį yra sumažinti nusileidimo priemonės dydį. Paprastai sklandytuvo nusileidimo įrangą sudaro vienas ratas, sumontuotas tiesiai po kabina.

Sklandytuvo kabina

Tipiško sklandytuvo kabinoje rasite:

  • Aukštimatis (nurodyti jūsų aukštį)
  • Oro greičio indikatorius (pasakyti, kaip greitai eini)
  • Variometras (pasakyti, ką veikia oras aplink jus)
  • Radijas (susisiekti su kitais lėktuvais ar kuo nors ant žemės)
  • Kontrolinė lazda (yra tarp pilotų kojų)
  • Vilkimo lyno atlaisvinimo rankenėlė (atjungti vilkimo virvę)

Išlipimas iš žemės

Kadangi sklandytuvo sparnai sukuria daugiau kėlimo, jis kyla prieš buksyravimo plokštumą.

Kadangi sklandytuvo sparnai sukuria daugiau kėlimo, jis kyla prieš buksyravimo plokštumą.

Trys pagrindinės jėgos veikia sklandytuvus: kėlimas, sunkio jėga ir tempimas (lėktuvai turi ketvirtąją jėgą: trauka):

  • Keltuvas yra visa svarbi jėga, kurią sukuria sparnai ir kuri atsveria svorį, o tai leidžia orlaiviui išlikti aukščiau. Sklandytuvo atveju liftas pagerinamas naudojant labai efektyvius sparnus.
  • Vilkite yra jėga, linkusi sulėtinti plokštumą. Sumažinti tempimą yra labai svarbu sklandytuve, net labiau nei įprastame lėktuve. Varikliniuose orlaiviuose pilotas gali tiesiog padidinti trauka (naudodamas variklius), kad įveiktų pasipriešinimą. Kadangi sklandytuve nėra variklio, pasipriešinimą reikia kiek įmanoma sumažinti, nes kitaip lėktuvas ilgai nebus ore.
  • Svoris gali būti priversti dirbti už ar prieš sklandytuvą. Pvz., Mažesnis bendras svoris gali leisti sklandytuvui ilgiau išlikti aukščiau arba keliauti toliau. Kita vertus, sunkesnis svoris gali būti pranašumas, jei tikslas yra didesnis greitis. Daugelyje sklandytuvų yra balasto cisternos, kurias lakūnai gali užpildyti vandeniu prieš kildami. Pridėtas vandens svoris leidžia pasiekti didesnį greitį ore. Jei pilotas norėjo sumažinti savo svorį, jis gali išmesti tankus, būdamas ore, kad apšviestų lėktuvą.

Be variklio, pirmoji sklandytuvo problema yra išlipimas iš žemės ir aukštis. Dažniausias paleidimo būdas yra vilkimas lėktuvu. Įprastas varikliu varomas lėktuvas ilgą virvę patraukia sklandytuvą į dangų. Sklandytuvo pilotas kontroliuoja greitojo atpalaidavimo mechanizmą, esantį sklandytuvo nosyje, ir paleidžia virvę norimame aukštyje. Iš karto po paleidimo sklandytuvas ir buksyravimo plokštuma pasisuka priešingomis kryptimis ir sklandytuvas pradeda savo bepilotį skrydį. Tada vilkimo plokštuma gali laisvai grįžti į oro uostą ir pasiruošti kitam vilkikui.

Kitas populiarus paleidimo būdas yra gervės paleidimas. Variklis varo didelę gervę žemėje, o ilgas laidas sujungia gervę su kitu išleidimo mechanizmu, esančiu sklandytuvo apačioje. Kai gervė suaktyvėja, sklandytuvas traukiamas palei žemę link gervės ir kyla, sparčiai lipdamas. Kylant sklandytuvui, pilotas gali atlaisvinti gervės liniją, kaip ir vilkimo lėktuve, ir tęsti savo skrydį.

Buvimas ore

Virš priekinio stiklo esanti eilutė praneša pilotui, ar lėktuvas pagelsta

Virš priekinio stiklo esanti eilutė praneša pilotui, ar lėktuvas pagelsta

Sklandytuvo sparnai turi sukelti pakankamai aukštį, kad būtų galima subalansuoti sklandytuvo svorį. Kuo greičiau sklandytuvas eina, tuo labiau kyla sparnai. Jei sklandytuvas skrenda pakankamai greitai, sparnai pagamins pakankamai kėlimo, kad jis išliktų ore. Sklandytuvo sparnai ir kūnas taip pat sukelia vilkimą, ir tuo greičiau jie skrenda, tuo greičiau sklandytuvas skrenda. Kadangi sklandytuve nėra variklio, kuris sukuria trauką, sklandytuvas turi generuoti greitį kitu būdu. Sklandytuvo pasukimas žemyn, prekybos aukštis greičio atžvilgiu, leidžia sklandytuvui skristi pakankamai greitai, kad būtų sukurtas keltuvas, reikalingas jo svoriui palaikyti.

Priemonės, kuriomis matuojate sklandytuvo veikimą, priklauso nuo jo slydimo santykio. Šis santykis parodo, kokį horizontalų atstumą gali nukeliauti sklandytuvas, palyginti su aukščiu, kurį jis turi nuleisti. Šiuolaikinių sklandytuvų sklandymo santykis gali būti geresnis nei 60: 1. Tai reiškia, kad jie gali slidinėti 60 mylių, jei jie prasideda nuo vienos mylios aukščio. Palyginimui, komercinio lėktuvo sklandymo koeficientas gali būti maždaug 17: 1.

Jei sklandymo santykis būtų vienintelis veiksnys, sklandytuvai negalėtų išlikti ore beveik tiek laiko, kiek tai daroma. Taigi kaip jie tai daro?

Esant ilgesniam laikui ore yra svarbiausia, jei įmanoma, gauti iš Motinos Gamtos pagalbos. Nors sklandytuvas lėtai nusileis aplink esantį orą, kas būtų, jei oras aplink jį judėtų aukštyn greičiau, nei sklandytuvas nusileido? Tai tarsi bandymas nuplaukti baidarę prieš srovę; net jei jūs ir garbanojate vandeniu garbingu greičiu, upės kranto atžvilgiu jūs tikrai nedarote jokios pažangos. Tas pats pasakytina apie sklandytuvus. Jei nusileidžiate metru per sekundę, tačiau oras aplink plokštumą kyla dviem metrais per sekundę, jūs iš tikrųjų pasiekiate aukštį.

Yra trys pagrindiniai kylančio oro tipai, kuriuos sklandytuvų pilotai naudoja skrydžio laikams pailginti:

  • Termosai
  • Kraigo keltuvas
  • Bangos pakėlimas

Termosai

Termosai yra kylančio oro stulpeliai, susidarantys kaitinant Žemės paviršių. Kai orą šalia žemės šildo saulė, jis plečiasi ir kyla. Pilotai stebi reljefą, kuris greičiau sugeria rytinę saulę nei aplinkiniai rajonai. Šios zonos, tokios kaip asfalto stovėjimo aikštelės, tamsiai suarti laukai ir uolėta reljefas, yra puikus būdas rasti šilumines kolonas. Pilotai taip pat stebi, ar nesiformuoja naujai susidarę debesuotieji debesys ar net dideli paukščiai, sklindantys sparnais, o tai taip pat gali būti šiluminio aktyvumo požymiai.

Šis turinys šiame įrenginyje nesuderinamas.

Kai tik bus termoreguliacija, pilotai pasisuks atgal ir suksis kolonoje, kol pasieks norimą aukštį, kurį laiką jie išeis ir atnaujins savo skrydį. Norėdami išvengti painiavos, sklandytuvai visi sukasi ta pačia kryptimi termose. Pirmasis šiluminis sklandytuvas pasirenka kryptį - visi kiti sklandytuvai, kurie prisijungia prie terminio, turi suktis ta kryptimi.

Kraigo keltuvas

Kraigo pakilimą sukuria vėjai, pučiantys prieš kalnus, kalvas ar kitus keteros. Kai oras pasiekia kalną, jis nukreipiamas aukštyn ir sudaro keltuvo juostą išilgai šlaito vėjo pusės. Kraigo keltuvas paprastai pasiekia ne daugiau kaip kelis šimtus pėdų aukščiau nei jį sukuriantis reljefas. Tačiau kokio kraigo keltuvo trūksta, jis sudaro ilgį; Buvo žinoma, kad sklandytuvai tūkstančius mylių skraido kalnų grandinėmis daugiausia kraigo keltuvu ir bangų keltuvu.

Bangos pakėlimas

Bangų pakėlimas yra panašus į kraigo pakėlimą tuo, kad sukuriamas vėjeliui susitikus su kalnu. Tačiau bangų pakilimas kyla į šlaitą, smailės pusę, per vėją, einantį per kalną, o ne į šoną. Bangos pakilimą galima atpažinti pagal susidariusias unikalias debesų formacijas. Bangų pakėlimas gali pasiekti tūkstančius pėdų aukščio, o sklandytuvai gali pasiekti daugiau nei 35 000 pėdų aukštį.

Liftą aptikti

Kylančio oro stulpeliai ir juostos akivaizdžiai naudingi bet kuriam sklandytuvo pilotui, bet kaip sužinoti, ar skrendate viename? Atsakymas yra variometras, įtaisas, matuojantis pakilimo ar nusileidimo greitį. Variometras naudoja statinį slėgį aukščio pokyčiams nustatyti. Jei sklandytuvas kyla, tada statinis slėgis krenta (nes oro slėgis mažėja tuo aukščiau). Jei sklandytuvas nuskendo, tada statinis slėgis pakyla. Variometro adata rodo aukščio pokyčio greitį, pagrįstą statinio slėgio pokyčio greičiu. Skrendant per kylančią oro masę (pavyzdžiui, šiluminę), variometro adata iššoks (ir dažniausiai pypsės, kad praneštų pilotui), kol net nepastebimi jokie aukščio matuoklio pokyčiai.

Aptikęs javą

Sklandytuvas pagelsta, kai jis nenurodo tiksliai ta kryptimi, kuria skraido (palyginti su oru aplink jį). Vietoj to sklandytuvas yra pasviręs į šoną ir „slysta“ arba „slysta“ per orą. Virš priekinio stiklo esanti eilutė rodo, ar sklandytuvas skraido tiesiai (styga tiesi), ar jis veržiasi (styga kairėn ar dešinėn). Sklandytuvas skleidžia mažiausiai oro, kai skrenda tiesiai per orą. Kai jis žiovauja, tempimas padidėja - taigi, paprastai sklandytuvų pilotai stengiasi, kad stygos būtų tiesios.

Kodėl sklandytuvai neša balastą

Lėktuvo pakėlimo, tempimo ir slydimo santykį apibūdina tik jo konstrukcija ir jie yra nustatomi kilimo metu. Be trauka, vienintelė kita charakteristika, kurią pilotas gali valdyti (be įprastų valdymo paviršių), yra plokštumos svoris.

Sunkesnis sklandytuvas nuskandins greičiau nei lengvas sklandytuvas. Slidinėjimo koeficientas neturi įtakos svoriui, nes nors sunkesnis sklandytuvas sėsis greičiau, jis tai darys didesniu oro greičiu. Lėktuvas nusileis greičiau, tačiau apims tą patį atstumą (didesniu greičiu) kaip lengvesnis sklandytuvas su tuo pačiu slydimo santykiu ir pradiniu aukščiu. Kai kurie sklandytuvai, norėdami padėti jiems skristi greičiau, turi bakus, kuriuose telpa iki 500 svarų vandens. Sklandymui visureigiu pageidautina didesnio greičio.

Sunkesnių sklandytuvų šonai turi mažesnį pakilimo greitį kėlimo aplinkoje (tokioje kaip šiluminė aplinka) ir, galbūt, trumpesnę skrydžio trukmę, jei negalima rasti tinkamo keltuvo. Norėdami to išvengti, vandens balastą galima bet kuriuo metu išardyti per išmetimo vožtuvus, kad pilotai galėtų sumažinti plokštumos svorį, kad padidintų įlipimo greitį, arba sumažintų greitį, kai jie atvyksta nusileidimo metu.

Iškrovimas

Nuleidimo metu atkreipkite dėmesį į pakeltą spoilerį ant sparno

Nuleidimo metu atkreipkite dėmesį į pakeltą spoilerį ant sparno

Sklandytuvo nusileidimas panašus į įprastinio lėktuvo nusileidimą, išskyrus tai, kad paprastai yra vienas mažas ratas, esantis tiesiai po pilotu. Sklandytuvų sparnai yra labai stiprūs, o antgaliai yra sustiprinti, kad būtų išvengta žalos, jei nusileisdami jie subraižytų žemę. Vis dėlto lakūnai paprastai gali išlaikyti abu sparno galiukus nuo žemės paviršiaus, kol lėktuvas pakankamai sulėtėjo (pavyzdžiui, važiuoti greitu dviračiu žemyn tako). Sklandytuvo uodegos paprastai turi mažą ratuką, neleidžiantį uodegai subraižyti būnant ant žemės.

Nuleisdamas sklandytuvą, pilotas turi sugebėti valdyti sklandymo kelią (nusileidimo greitį atsižvelgiant į nuvažiuotą atstumą), kad sklandytuvas būtų tinkamoje vietoje. Pilotas turi sugebėti sumažinti sparnais sukuriamą pakėlimą nepakeisdamas sklandytuvo greičio ar padėties. Jis tai daro dislokuodamas spoilerius ant kiekvieno sparno. Spoileriai sutrikdo oro srautą virš sparno, drastiškai sumažindami jo keliamą pakėlimą ir taip pat padidindami pasipriešinimą.

Sklandytuvo pasaulio rekordai
  • Absoliutus aukštis: 49,009 pėdos
  • Greitis virš 100 km trikampio trasoje: 135,09 mph
  • Nemokamas atstumas: 907,7 ​​mi
  • Atstumas aplink trikampį: 869,52 mi
  • Laisvas atstumas iki trijų posūkių taškų: 1 272,70 mi

1983 m. Liepos 23 d. Visiškai naujas „Air Canada Boeing 767“ buvo priverstas nusileisti į tūpimą, kai degaluose baigėsi degalai. Lėktuvas iš esmės tapo milžinišku sklandytuvu. Net nusileidę, kai sklandus sklandymo santykis buvo maždaug 11: 1, pilotams pavyko saugiai nusileisti apleistame oro uoste Gimli mieste, Kanadoje. Istorija, kodėl lėktuvui trūko degalų, yra ilga, tačiau iš dalies tai lėmė klaida supainiojant anglų vienetus su metriniais vienetais.

Jei norite sužinoti daugiau apie šį įvykį, galite daugiau perskaityti internete ieškodami „Gimli sklandytuvo“ arba spustelėdami čia.


Vaizdo Papildas: Dovana Skrydis sklandytuvu - DOVANUSALA.LT.




Tyrimas


Vaizdo Klipas „Devynios Planetos“ Tarp Mokslo Vizualizacijos Apdovanojimų Laimėtojų
Vaizdo Klipas „Devynios Planetos“ Tarp Mokslo Vizualizacijos Apdovanojimų Laimėtojų

Ar Didžiausias Pasaulio Atomų Smasheris Gali Išspręsti Giliausias Visatos Paslaptis?
Ar Didžiausias Pasaulio Atomų Smasheris Gali Išspręsti Giliausias Visatos Paslaptis?

Mokslas Naujienos


Vaikai Pažaboja Santuokinį Pasitenkinimą
Vaikai Pažaboja Santuokinį Pasitenkinimą

Grenlandijoje Neapsikentęs Milžiniškas Kambrijos Krevečių Pavidalo Padaras
Grenlandijoje Neapsikentęs Milžiniškas Kambrijos Krevečių Pavidalo Padaras

Legionierių Liga Kartais Gali Plisti Tarp Žmonių, Rodo Vienas Atvejis
Legionierių Liga Kartais Gali Plisti Tarp Žmonių, Rodo Vienas Atvejis

Puodelio Nuotraukos: 10 Prarastų Varliagyvių
Puodelio Nuotraukos: 10 Prarastų Varliagyvių

Ekstremalūs Orai Smogia Monarcho Drugeliams
Ekstremalūs Orai Smogia Monarcho Drugeliams


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com