关于上升气流中滑翔机状态的机理研究

youlan

      有的人说，幽蓝，你这人是不是装逼，，，一天到晚发这些是要炫耀你有多厉害吗。
      事实是因为这两年一直在钻研DLG和热气流滑翔机，也设计了很多模型，设计可不是凭着感觉来的哇，在设计中我做的一大部分思考就是如何吧人的一些感性认识转化为理性认识，把这些感性认识剖析成原理，只有更好的去理解这些飞行原理，我才能按照我想要的特性，定向设计模型，而不是凭着感觉，做好就去试，然后就直接下结论，我觉得模型上的太多东西都可以放在整个航空系统里面去理解，基本都能解释的，一些暂时不能解释的可能是我们观察的维度不够多。然后把这些发出来无非是希望更多人可以玩的开心，毕竟有一些有极客精神的人也会不满足于仅仅飞成这样而已，身边能多一些共同爱好的人，也会让整个圈子变得更有乐趣。

    那因为这种思维方式，，，提到飞行脑子就跑出向量加速度什么，想想确实是不太”正常“，假如这个被定义为有病装逼，那。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。我就认了呗，啦啦啦，啦啦啦，我是装逼的小行家



       前几天吃中饭的时候，多管闲事，在漫步云端群里面发了一些关于上升气流中飞机状态的研究，但是群里毕竟参与讨论的人少，想了一下还在再唠叨一下发在论坛吧，这样可能可以帮助一些模友更好的理解飞行，那，还是和以前一样的，假如有我说的不对的地方，或者希望有扩展讨论的东西，都可以在回帖中表现，我觉得论坛的好处就是话题的保鲜期会更长一些。闲话不多说，直奔主题吧。
首先，需要建立一些基本的观念
    风系统：书上说的比我更好，我也没必要打字了，直接翻拍一下吧，前面三页是必看的，后面四页就当做扩展吧（书是模型飞机空气动力学，不要问我什么书了）

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     关于飞机进入气流后的姿态变化和现象，其实主要还是先抬头，然后翘尾，然后会感觉到速度变慢，假如更仔细的观察，飞机进入气流会加速，离开气流会减速，气流强度足够的话，飞机在高空中会无法飞出直线，会被吸往气流强的方向，因为整团空气都在移动
这其实机理其实并不是简单的，”被托住了，飞机飞不动了，“，”飞机尾巴被气流顶起来”，这些现象的背后，其实是飞行飞行方向的向量改变造成的。
首先要理解，假如是静止的空气中，飞机一般是以相对恒定的速度飞行的，有风的情况也是一样的，只是整团空气在移动而已，对飞机而言它所处的环境和无风状态下是没什么区别的（极端乱流不在此讨论行列）至于人为什么会观察到飞机好像受了风的影响，是因为对于人来说，虽然飞机相对于空气的状态恒定，但是相对于地面来说顺风飞行和逆风飞行的地速是相差好大的，一些爱好者因为飞行阅历不够，在有风条件下操控滑翔机还是按照以往静气流的那种空速来操控，并且用那种状态下的姿态来在有风天飞行，这自然是会有很多问题的。
其实改善这一问题的方法很简单，一、即便在有风天也记着自己无风天的操控节奏不要完全被天上飞机的姿态所误导。二、适当的推杆，维持比平时适当高的空速，这一可以留出更大的操控容错率，比如失速。
     我会从三个角度来说这些现象，飞机，空气，人

    飞机：飞机有两个特性，一个是对外界扰动的抵御能力，飞机的尾翼就是为了稳定性用的，用来抵御外界的扰动，扰动比如一点乱流，这个就是静裕稳定性。但是飞机的尾翼还一个特性，就是航迹稳定性，记录飞机迎面来的气流方向改变，飞机自然会调整到和气流顺应的方向。所以假如用空气作为参考系的话，飞机的状态总是相对恒定的，我们看到飞机在空中的抖动，偏航，其实也预示了这里的流场环境较为复杂。
为了方便理解，我们吧参考系转换为我们坐在飞机内，飞机在 静气流中飞机，然后遇到了热上升气流

A区域飞机没有遇到气流，飞机上的人感觉和飞行速度相同速度的风迎面吹来，飞机飞行到B区域的时候会因为上升气流的影响（蓝色曲线箭头表示），在一瞬间，飞机上的人会感觉到风从前下方吹来，（飞机飞行方向风和上升气流的风会叠加成一股向左上方的风，这个时候飞机会抬头，但是假如飞机的静裕稳定性没有问题，飞机会很快安定下来，然后还记得之前提到的航迹稳定性吗，因为风从前下方风吹来，飞机自然要忠实的反应流场情况，自然尾巴也会抬起来，顺应流场的方向。

那么为何进入热气流后，飞机的速度会变慢呢，请看我的速度分解图



还记得前面说的飞机的状态相对恒定吗，所以相对空气而言飞机在气流中的飞行速度依然是没有特别大的改变的，但是因为飞机的尾巴抬起，飞行的方向改变了，如图中表示的那样飞机的飞行方向就是V1飞行速度和V2，气流上升速度的矢量和方向，就是德尔塔V的方向，这也是我们在地面上观察到飞机尾巴抬起的角度，所以尾巴抬的越厉害，气流越强，或者我们切换飞机的飞机模式，减慢飞机的速度飞机的尾巴也会更明显的抬起，因为这个和速度的矢量方向也会变得更陡峭。
因为德尔塔V（前面当带角形的那个V）其实是等于飞机之前的飞行速度V1，的所以我们在水平方向上可以分解出一个速度V3，V3是小于V1的，这毋庸置疑，就和我们斜着看一根牙签，感觉他变短了一样，所以这个速度差其实就是当飞机进入气流后，我们看起来飞行速度减慢的原因（准确的说只是地速减慢了，空速在水平方向上的分速度变慢了）

所以当一些人看到我的Sword7，觉得我的平尾太大，要我改小的时候，我总是说NO，因为我设计这个稍大的尾翼就是希望飞机有很好的航迹表现能力，换言之就是气流敏感度，稍大的平尾可以在不牺牲静裕稳定性的前提下增加航迹稳定性


最后贴一个关于气流形成的视频，原来天上的那些云，对于气流来说只是露出了冰山一角啊，云的下面是一整个的热气流系统



话说谁帮我申个精，，看完觉得有用的，请默默点个赞

zgzhangxiao

高手必看

wuji001

等着看你s7的报告

wangzhengtatata

不管飞不飞滑翔机 这些其实都是必要的知识,

frankcoon

这种良心好贴，居然没堆积成山的回复留言，相比互黑……唉，真有点……你懂
好东西反复读读，思考一下。

zl2025

顶一个，朱！

安生

顶，好知识啊

xinsijun

这样的帖子要顶起，

kingddr

好贴要顶起来，幽兰 多出些科普贴 ，虽然有飞行体会，不如书本来得系统。

SuVincent

好贴。支持多点类似的讨论。谢谢LZ

王老师32

幽蓝以后终成大师级人物，我们期待你继续出更高级别的作品，引领中国潮流，而不是老让西方技术占据我们的头条！我的滑翔机（DIY，2.4m）头低尾高，机身呈俯冲姿势来长时间滑翔，我感觉这种姿势效率最高，状态最好！

liwei0099

谢谢幽兰 的科普，看你的贴总有收获

隹lyrics

顶楼主啊，最近自己也在看这本书

高原飞鹰

这样的帖子多发点挺好！

gscds

看了幽蓝的理论，再结合自己的飞行实践，有能有很大进步了

xxxllcc

受教 学习

小狗狗1

心目中的男神

书贤是我的名字

点赞

小狗狗1

温故而知新，时不时过来吸收下营养，结合自己飞的状态好好想一想自己的误区。

miao1998

顶一个，很不错