滑翔機(jī)

張　考

(續(xù)上期)

滑翔機(jī)怎樣滑翔

當(dāng)滑翔機(jī)用以上的起飛方法達(dá)到一定的高度后就開始滑翔飛行。這時(shí)滑翔機(jī)沿著一條稍微向下傾斜的路線徐徐前進(jìn)。它不可能保持住原來的高度，只能越飛越低(如果遇不到上升氣流)。但是它的下沉速度(每秒鐘下降的公尺數(shù))并不大，一般，初級(jí)滑翔機(jī)為1.4公尺/秒左右，高級(jí)滑翔機(jī)為0.6公尺/秒左右。所以滑翔機(jī)并不是一下子就落到地上。例如高級(jí)滑翔機(jī)，如果從100公尺高處開始下滑，可以在空中滑翔三分鐘。

滑翔機(jī)為什么會(huì)沿著一條稍微向下傾斜的路線前進(jìn)呢？

我們?nèi)绻岩粋€(gè)木塊舉到一定的高度，放手后木塊一定垂直落下，直到地面，一點(diǎn)也不會(huì)前進(jìn)。但是如果將木塊放在傾斜一定角度的木板上，木塊就會(huì)沿著斜板滑下(圖8)。是什么力量使它前進(jìn)呢？很明顯是木塊本身的重力在斜板方向的分力G1克服了木塊與斜板間的摩擦力，于是木塊才等速前進(jìn)。但是有一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)特別注意：木塊重力的另一分力G2讓斜板的支持力平衡了，如果沒有斜板的支持，就像前邊講的那樣，木塊就會(huì)垂直落到地面上。

圖8

滑翔機(jī)滑翔的原理和木塊在斜板上下滑的原理很相似。首先是因?yàn)榛铏C(jī)的機(jī)翼產(chǎn)生的舉力支持了滑翔機(jī)重力的分力G2(圖9)?；铏C(jī)重力的另一分力G1用來克服它在空氣中的阻力，所以就會(huì)等速前進(jìn)(稍向下)。

圖9

很明顯木塊與斜板間的摩擦越小，斜板的斜度就可以越小，也就是木塊可以沿著更平的路線前進(jìn)。同樣，滑翔機(jī)在空氣中的阻力越小，滑翔機(jī)就可以沿著更平的路線前進(jìn)。所以高級(jí)滑翔機(jī)的外形總是很流線的，表面總是很光滑的。一般高級(jí)滑翔機(jī)前進(jìn)路線的斜度在1∶25左右，也就是說滑翔機(jī)可以從一公里的高處滑翔25公里的水平距離(見圖10)。這一斜度叫做“滑翔比”，是滑翔機(jī)的一項(xiàng)重要性能。

圖10高級(jí)滑翔機(jī)從1公里的高處可以滑翔25公里遠(yuǎn)

也許有人問：不花費(fèi)任何燃料，滑翔機(jī)就能飛得很遠(yuǎn)，那么能量是從哪里來的呢？可以這樣說，如果沒有上升氣流，滑翔機(jī)是利用位能飛行的。這位能是起飛時(shí)借助外力得到的。

滑翔機(jī)怎樣翱翔

滑翔機(jī)在完全沒有垂直流動(dòng)的大氣里滑翔時(shí)，就像上邊所講的那樣從一定的高度越飛越低。可是大氣的下層經(jīng)常存在著垂直于地面的向上或向下的流動(dòng)，即所謂上升氣流或下降氣流。在大自然里有些生物早就發(fā)現(xiàn)了這一秘密并且成功地利用了它。鷹在這方面的本領(lǐng)很大。我們?？吹剿岚蛞稽c(diǎn)不搧動(dòng)就能在天空盤旋，有時(shí)保持一定的高度，有時(shí)卻越轉(zhuǎn)越高。當(dāng)它得到足夠的高度以后就離開上升氣流區(qū)靠滑翔奔向自己的目標(biāo)。可以說鷹是靠上升氣流“吃飯”的一種鳥，沒有上升氣流它飛不了多遠(yuǎn)。蒲公英的種子、柳樹的種子利用上升氣流可以飛到很遠(yuǎn)的地方去。

滑翔機(jī)在上升氣流里也會(huì)像鷹那樣保持一定的高度或越飛越高。這種飛行就叫做翱翔。有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員駕駛著滑翔機(jī)從這塊上升氣流轉(zhuǎn)到那塊上升氣流，可以連續(xù)飛行幾十小時(shí)、幾百公里的距離，上萬公尺的高度。我們從1952年“國際航空聯(lián)合會(huì)”公布的男子單座滑翔機(jī)飛行的世界紀(jì)錄，就可知道滑翔機(jī)的飛行本領(lǐng)的優(yōu)越了。例如留空時(shí)間為56小時(shí)零15分；直線距離為861.272公里；飛行高度為12，832公尺。

以上的數(shù)字是很使人驚異的，試想沒有發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)居然能持續(xù)飛行二個(gè)半晝夜、八百多公里遠(yuǎn)或一萬二千多公尺高，這說明上升氣流的作用是多么大了。大家一定想知道上升氣流是怎樣產(chǎn)生的。

太陽照在大地上，大地就要吸收太陽的熱能增加自己的溫度。但是由于地面上各處的土質(zhì)和覆蓋物不同，溫度也不同。溫度高的地面上空氣的溫度高，比重小，因此向上流動(dòng)。溫度低的地面上空氣的溫度低、比重大，因此下降，并水平流動(dòng)到高溫度的地面上去補(bǔ)充剛剛向上跑去的空氣(圖11)。這種由溫度的差別引起的上升氣流稱為熱上升氣流。積云的下面常是熱上升氣流匯聚的地方(圖12)。

圖11熱上升氣流的產(chǎn)生

圖12高級(jí)滑翔機(jī)在積云下邊的上升氣流中翱翔的情況

空氣垂直地流動(dòng)也可以由地形的高低和空氣的水平流動(dòng)引起。如圖13所示，當(dāng)風(fēng)吹向山坡時(shí)，自然會(huì)轉(zhuǎn)向上流，繞過山坡。而在山坡背風(fēng)的一面氣流會(huì)向下或水平流動(dòng)。這種因地形引起的上升氣流稱為地形上升氣流?；铏C(jī)在山坡迎風(fēng)的一面起飛就可以利用這種氣流飛高。如果控制滑翔機(jī)老是在山坡迎風(fēng)的一面盤旋就會(huì)飛行很長的時(shí)間。

圖13地形上升氣流的產(chǎn)生

熱上升氣流是太陽加熱地面上的空氣所引起的，地形上升氣流是水平風(fēng)流過山坡時(shí)所引起的。而水平風(fēng)的產(chǎn)生實(shí)際上也和太陽的作用分不開。因此，滑翔機(jī)飛行幾十小時(shí)、幾百公里遠(yuǎn)或上萬公尺高實(shí)際上是利用了太陽能。

動(dòng)力滑翔機(jī)的飛行

以上所談的起飛、滑翔和翱翔都是對(duì)沒有發(fā)動(dòng)機(jī)的一般滑翔機(jī)而言的。至于有發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力滑翔機(jī)(圖1－d)是怎樣飛行的呢？動(dòng)力滑翔機(jī)的飛行仍然包括利用位能的滑翔和在上升氣流里利用太陽能的翱翔。它所帶的小發(fā)動(dòng)機(jī)只能在短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用。一般滑翔機(jī)在找不到上升氣流時(shí)很快就滑翔到地面。動(dòng)力滑翔機(jī)就可以在這時(shí)開動(dòng)它的小發(fā)動(dòng)機(jī)保持滑翔機(jī)平飛，必要時(shí)還可以緩慢地爬升。當(dāng)它找到上升氣流后就把發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。一般滑翔機(jī)在完成某項(xiàng)飛行任務(wù)，返回機(jī)場(chǎng)的途中如果高度不夠，又沒有上升氣流幫忙或者遇到了下降氣流，這時(shí)它就飛不到機(jī)場(chǎng)，必須強(qiáng)迫降落在機(jī)場(chǎng)外邊，甚至有時(shí)連選擇一塊比較安全的地方都不可能，而動(dòng)力滑翔機(jī)在這時(shí)就可以開動(dòng)小發(fā)動(dòng)機(jī)，保持平飛，選擇較好的場(chǎng)地降落或飛回機(jī)場(chǎng)。上邊講過一般滑翔機(jī)的起飛必須借助外力，而動(dòng)力滑翔機(jī)可以自己起飛。這樣它雖然也花費(fèi)一些燃料，但要比飛機(jī)牽引經(jīng)濟(jì)得多，起飛所用的時(shí)間也少。這會(huì)提高飛行訓(xùn)練的效率。也有這樣的動(dòng)力滑翔機(jī)它的發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)轳R力太小不可能使它從地面上飛起來。但是如果借助簡(jiǎn)單的起飛設(shè)備(如彈射或汽車牽引)使它離開地面，發(fā)動(dòng)機(jī)可以使它緩慢地爬升而得到需要的高度。

因?yàn)樵诖蟛糠诛w行過程中，不用發(fā)動(dòng)機(jī)，所以動(dòng)力滑翔機(jī)的螺旋槳多設(shè)計(jì)成可以在不用時(shí)收藏起來的。這是為了減少阻力。

動(dòng)力滑翔機(jī)因?yàn)榫哂猩鲜鰩讉€(gè)優(yōu)點(diǎn)，所以是目前滑翔機(jī)的發(fā)展方向。

滑翔機(jī)的用途

目前滑翔機(jī)的主要用途有兩方面：訓(xùn)練飛機(jī)駕駛員及開展滑翔運(yùn)動(dòng)。

訓(xùn)練飛機(jī)駕駛員有兩種方法。一種是直接用初級(jí)教練機(jī)(飛機(jī))訓(xùn)練，另一種是先用滑翔機(jī)訓(xùn)練然后通過初級(jí)教練機(jī)掌握飛機(jī)的駕駛。后一種方法比較經(jīng)濟(jì)。因?yàn)槿剂舷妮^少，成本比飛機(jī)低，損壞后比飛機(jī)容易修理，目前各國都廣泛地用滑翔機(jī)做飛機(jī)駕駛員的初步訓(xùn)練。

滑翔運(yùn)動(dòng)和跳傘、航海、射擊等同屬于國防體育運(yùn)動(dòng)。滑翔運(yùn)動(dòng)在社會(huì)主義國家里很受重視。我國很多城市設(shè)立了航空俱樂部，很多業(yè)余的航空愛好者在里邊學(xué)習(xí)滑翔技術(shù)，當(dāng)需要的時(shí)候他們可以很快地掌握飛機(jī)的駕駛擔(dān)當(dāng)起保衛(wèi)祖國領(lǐng)空的責(zé)任。

我國的滑翔機(jī)制造工業(yè)雖然還很年輕，但已能成批生產(chǎn)從初級(jí)到高級(jí)各種型式的滑翔機(jī)。我國自己設(shè)計(jì)的雙座教練滑翔機(jī)也已試飛成功，這些成就對(duì)我國今后更廣泛地開展滑翔運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造了良好的條件。(續(xù)完)