[科普中国]-翼伞

特点

它与其它伞的区别在于：其它伞要有飞机等空中载体把人送上天空，然后乘伞降落；动力翼伞则由发动机进行动力助推，在地面滑行后升空，靠马达叶片产生的推力，向前飞行，利用对伞绳的操纵，随意改变方向，通过控制马达油门升或降。

分类翼伞的分类主要有龙骨式翼伞和冲压式翼伞两种，下面对其分别进行阐述。

冲压式翼伞冲压式翼伞由伞衣、伞绳、操纵绳、稳定面、收口装置、吊带等组成。此外，为保证安全开伞，冲压式翼伞同样具有引导伞和伞衣套等展开控制部件。

冲压式翼伞伞衣由不透气的涂层织物制成上、下翼面，中间连有翼型的肋片。伞衣前缘开有切口，以便于空气进入形成气室。肋片上开有通气孔，便于各气室间空气流通，以保证伞衣迅速充气和各气室压力均匀。肋片分两种：一种下面连有伞绳，称为承载肋片，除了保证伞衣充气后具有一定翼形外，还将作用在上、下翼面上的气动力通过伞绳传递到吊带上；另一种仅连接上、下翼面使伞衣充气后保持翼形，称为非承载肋片或成形肋片。习惯上将两承载肋片间的气室看作一个气室，故一个气室含有两个“半气室”，通常用气室数量来命名冲压式翼伞。

冲压式翼伞上下两翼面的构成有两种基本形式：

1)弦向结构

构成上下两翼面的各幅是将织物的经线沿着弦长方向从前缘到后缘裁剪而成。

2)展向结构

构成上、下两翼面的各幅是将织物的经线沿展长的方向从翼伞的一侧端到另一侧端裁剪而成。

冲压式翼伞出现至今，以其卓越的性能，应用范围不断扩大，结构也有了很大变化。例如最初翼伞的平面形状均为矩形，而目前高性能的冲压式翼伞已采用后半部为椭圆形的平面形状；翼剖面的最大厚度也从最初的17%下降到目前的12%，甚至更低；肋片形状也从最初的沿展向均相同，发展到沿展向不完全相同，中间肋片高，翼梢肋片低；切口内位置和大小也有新的形式出现，如中间开口、两侧翼梢进气口封闭等；最初规定伞绳的特征长度为展长的1．5倍，而目前已采用0．66甚至更小的数值作为设计参数。1

龙骨式翼伞1、单龙骨式翼伞

伞衣由顶端向前，以短边作后缘的两个平面等腰三角形幅组合而成，其连接边形成龙骨并成为对称中心线。顶端截去一部分并折进以形成一个翼型前缘。伞绳沿龙骨和两侧前缘安装。伞绳长度沿翼弦方向变化，其目的是使伞衣对飞行轨迹保持一定的迎角。在典型单龙骨翼伞基础上还派生出另外一些单龙骨翼伞，其变化主要体现在：头部截去量、前缘后掠角、伞衣上开孔或开缝，龙骨是否充气等方面有所不同。开孔或开缝的目的是为了减少开伞冲击力。

2、双龙骨翼伞

伞衣由两个平面等腰三角形的侧幅和一个矩形或梯形的中幅组成。矩形中幅位于两等腰三角形侧幅之间，连接侧边形成两条相同的龙骨。矩形中幅的前缘收缩成圆形，形成类似机翼的前缘。双龙骨翼伞由于较高的展弦比，因而升阻比比单龙骨翼伞稍大。典型双龙骨翼伞派生出另外一些双龙骨翼伞，它们具有不同宽度的矩形中幅或不同形状的中幅。

制造龙骨式翼伞伞衣的材料也是表面涂层或经碾轧处理的超低透气量尼龙绸。龙骨式翼伞是靠位于前缘和龙骨处的伞绳张力使伞衣张开后保持适当形状。在开伞过程中，伞绳上出现不能立即恢复的不均匀伸长，会引起伞衣的张开形状和气动性能变化。因此，用于龙骨式翼伞的伞绳材料，要求受载后的伸长小，可采用热拉伸处理过的涤纶绳作龙骨式翼伞的伞绳。1

设计步骤翼伞设计程序可概述为如下几个步骤：

(1)选择翼型，确定翼伞翼型参数。

(2)三维翼气动性能分析。

(3)伞衣面积设计。

(4)伞绳及吊挂系统设计。

(5)收口及操纵方案选择。

(6)系统重量及包装容积估算。1

操纵性翼伞系统的操纵性能是指其改变速度大小和方向的能力。关于翼伞系统改变速度大小的能力在上一节减速和雀降性能中已经讨论，本节讨论其改变方向的能力。

冲压式翼伞的航向操纵有两种方法：第一种拉下一边后缘；第二种用操纵绳关闭外翼一侧几个进气口，从而使翼伞的单边外翼折倒。

一般来说，冲压式翼伞具有良好的操纵性能和稳定性。但是采用第一种航向操纵方式时，会出现一些不利的情况。当跳伞员拉动一边后缘时，该侧翼面的升力增大(在翼面不失速的前提下)，但是阻力增加得更快。首先，升力增量在横向平面内产生一种侧滚的趋势；而阻力增量则主要在水平面内造成一个航向的偏转角速度，因此偏航的角速度比滚转角速度更明显。当偏航角速度达到一定值，使翼面两边的有效速度和有效迎角的差别大到某种程度，而进入单边翼面失速状态。此时翼伞向一侧(拉操纵绳一侧)倾斜，绕操纵轴旋转并以更大的下沉速度下降。由于离心力的作用，跳伞员以螺旋线向下运动。从这种航向操纵的动力过程来看，每个航向操纵动作都会引起翼伞左右两个方向的侧滚。因此，跳伞员被甩得格外厉害；此外，由于反向侧滚趋势的存在，使操纵显得不够灵活，往往容易形成操纵过度而进入螺旋失速运动。因此，采用第二种翼尖折倒的操纵方法更有利。尤其对于大面积投物翼伞用关闭外翼部分进气口的方法进行航向操纵时，操纵力和操纵量均比较小。1