图12 力的平衡

W = L = 0.5*ρ*V2*S*CL

T = D = 0.5*ρ*V2*S*CD

飞行员可通过设定操纵面来选择飞行方向与水平面间的夹角。不同的飞行角度与不同的升力阻力组合相关，或与不同的前行速度和下沉速度相关。这些关系由图13表示。最小下沉速度在接近于最小飞行速度的情况下达到。更高速度则会达到更高的下沉速度。前行速度V和下沉速度Vs取决于翼载荷W/S（W=重量，S=机翼面积）、空气密度ρ、升力系数CL和阻力系数CD，后两者取决于飞机的气动特性。

图13 阻力和速度极曲线

前飞速度：V = √ (2/ρ)(W/S)(1/CL)

下沉速度：Vs= (Cd/CL) V

升力系数和阻力系数之间的关系称为阻力极曲线，或李林达尔极曲线，因为是他首次表示出这个关系受迎角的影响。前行速度和下沉速度之间的关系称为速度极曲线——这是滑翔机气动特性最重要的指标。速度极曲线可以直接根据阻力极曲线并使用上述的两个公式进行换算。每个翼载荷可以获得不同的速度极曲线。更大的翼载荷会将速度极曲线向更大速度偏移。

一架飞机在大气中飞行，只有在存在上升速度分量的气流中才能获得高度，并且上升速度要大于飞机的下沉速度。在大气层中，有不同的能源可以为滑翔机所利用（见图14）

这些能源相互之间差别很大，因此需要不同的飞行策略。

图14 能源种类

山脊翱翔需要稳定的水平横风沿着山坡进行近乎垂直的转向。翱翔只在风速的向上分量超过滑翔机的下沉速度时可行。这种升力只在不高于100米的高度下，且贴近地表时才发生。飞行的路径则受山脊的地形变化而限制。在世界上的许多区域允许进行山脊翱翔，可在有限的区域内飞行水平八字。飞行的时长只受气象条件和飞行员的生理极限所影响。在山脊之上已经实现过连续飞行60小时。但是只有在个别区域内才能实现长距离的飞行。美国的阿巴拉契亚山脉是个著名地点，在有利的气象条件下，能够完成超过1000公里的飞行。

然而，滑翔机最重要的能源是热力能源。每天当太阳照射在地表上时，地表得到了加热。受地表的热容量的差异的影响，地表附近的空气团受到的加热是不同的。在比四周更热的地面，受热的空气团会变得更轻并向上升起。它们以若干米每秒的速度上升，并且可以升至上千米的高空。一般它们可以以积云的存在所辨认出来。空气的竖直速度受大气层的竖直方向上的温度梯度变化所影响。尽管热气流通常升得比积云的云底高度更高，滑翔机一般是被空中管制限制仅能目视飞行的，不允许穿过云层。在春天和夏天的许多日子里，充足的太阳辐射以及有利的大气层温度梯度，使得在五大洲的许多区域里飞行上若干小时是可行的。使用热力能源已经实现了1500km的飞行距离。

当强劲且稳定的水平风冲击到高大山脉时，比如洛基山脉，阿尔卑斯山脉，以及南美的安第斯山脉，背风波会发生在高大山脉之后。在相当高的高度，这些风在山梁的背风面产生了波动并延伸到更远的地方。通常可以以透镜状的云辨认出来。背风波只存在于特定的气象条件下的特定地区，并且仅在一年之中的部分时间才会发生。在有利的条件下，可以实现非常远距离的飞行。在安第斯山脉的背风波上，在2003年已经实现了15小时飞行3000km。背风波也允许飞行到非常高的高度。飞行员配备氧气瓶的话，现在已经可以飞行至12km的高度。在12km以上，必须具备增压服和增压座舱，以及应对低温的特别措施以探索这些高度。

在南半球的海洋上，稳定的西风带的边界层中，信天翁利用一种能源进行飞行。这里不进行详细描述，这种能源的利用需要在很低高度下拥有非常高的机动性。这明显是不适用于滑翔机的。而相比之下，经验丰富的鸟类可以因此飞行数天。

参考文献：

[1] Thomas, F.: Fundamentals of Sailplane Design, (translated by Judah Milgram), College Park Press 1999. (www.cgpp.com)

[2] Brinkmann, G. and Zacher, H: Die Evolution der Segelflugzeuge, Bernard & Graefe, Bonn, 1992. (Vol.19 of „Die deutsche Luftfahrt: Buchreihe über die

Entwicklungsgeschichte der deutschen Luftfahrttechnik“, edited by T. Benecke).

[3] Reichmann,H.: Streckensegelflug, Motorbuch Verlag, Stuttgart,1975. Appeared in English as Cross-Country Soaring, Knauff and Grove, Julian PA, USA,1994.

Perlan-2飞行到76000英尺高度新闻及视频记录：

http://www.perlanproject.org/blog/perlan-2-soars-above-76000-feet

下文预告

系列文章《百年滑翔机设计与展望（三）越野飞行的策略》将为您呈现为了实现飞得更快和更久，滑翔机飞行员的应对策略。

>>下文接『百年滑翔机设计与展望（三）越野飞行的策略』

『百年滑翔机设计与展望』系列文章快速链接：

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百年滑翔机设计与展望（三）

越野飞行的策略

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百年滑翔机设计与展望（四）

滑翔机技术的发展

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百年滑翔机设计与展望（五）

总结

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Soaring China Project（翱翔中国项目）是由北京九天之翼国际飞行俱乐部创始人杜鹏倡导的以振兴中国滑翔机运动为目的，由一些滑翔机飞行爱好者自发组织的推广项目。一方面让更多的人、特别是青少年认识滑翔机运动，并参与到滑翔机运动中来，同时也通过我们的推广让全世界知道中国也有滑翔机运动，让更多的国外滑翔机飞行爱好者有机会来中国飞行，感受中国西部强劲的上升气流。时机成熟时在中国举办世界性滑翔机赛事活动。Soaring China Project（翱翔中国项目）已经有Klaus Ohlmann、Uli Shwenk 等超过10名全世界顶尖高手加入其中，同时也得到了SCHEMPP-HIRTH和ALEXANDER-SCHLEICHER等世界著名滑翔机生产厂家的支持，未来将有更多的热心人参与我们的项目。我们希望更多的滑翔机飞行爱好者和社会各界热心人士参与到我们的项目中，为“培养新一代滑翔人，让中国的滑翔运动重返世界赛场”出一份力。

凯眸

TORCO

Outback Soaring

Soaring China Pty Ltd.返回搜狐，查看更多