滑翔機

飛機必須以升力克服重力，以推力克服空氣阻力才能飛行。升力主要由機翼上下表面壓力差產生，亞音速飛機翼型（機翼橫截面）大多上下近似對稱以減小阻力，而滑翔機的翼型通常都採用類似克拉克Y翼型（典型的上凸下平），這樣可以使無動力的滑翔機產生的升力更大，升阻比增加，滯空時間變長。

滑翔機沒有引擎的動力，它可以靠四種方式升空：

1) 彈射器— 將滑翔機架設在彈力繩上並向後拉，由駕駛員給予訊號后釋放繩索而彈射出去。

2) 汽車拖曳—將滑翔機繫繩於車上拖曳達適當高度后，駕駛員將繩索鬆開。

3) 絞車拖曳— 與汽車拖曳相似，只是利用固定在地上以馬達驅動的絞車來拉滑翔機。

4) 飛機拖曳— 用一部有動力的飛機拖至一定的高度后，滑翔機脫離而自由翱翔。

滑翔機升空后，除非碰到上升氣流，否則空氣阻力會逐漸減緩飛機的速度，升力就會愈來愈小，重力大於升力，飛機就會愈飛愈低，最後降落至地面。為了讓滑翔機能飛得又遠又久，它必須有很高的升力阻力比，這就是為什麼滑翔機的機翼那麼細長，如何突破滯空時間以及飛行高度的紀錄是滑翔機設計與製造的最大挑戰。滑翔是一種需要高度技巧與飛行知識，藉助自然能量遨遊天空的運動。

滑翔機具有與飛機顯著不同的狹長機翼（即較大的機翼展弦比），機身外形細長，呈流線體。高級滑翔機的機翼展弦比可達30以上，在設計上趨向於駕駛員躺卧艙中，以便減小機身截面積。機體表面光滑，甚至打蠟，藉以提高滑翔機的升阻比，減小滑翔飛行中的下滑角。人們常用滑翔比（滑翔中前進距離與下沉高度之比）來衡量滑翔性能的優劣。由滑翔飛行的平衡關係可知，滑翔比與升阻比相等。現代高級滑翔機的升阻比最高已超過50。有的滑翔機機翼上還裝有可操縱打開的減速板，用於在必要時增加阻力，或是在著陸時調整下滑角，以便在指定地點準確著陸。動力滑翔機裝有小型輔助發動機，無需外力牽引即可自行起飛，當到達預定高度時關閉發動機進行基本的滑翔飛行。動力滑翔機可提高訓練飛行的效率和安全性。

現代滑翔機採用強度高、重量輕的材料製造。主要結構材料有：木材、層板、織物、鋁合金和玻璃鋼等。70年代以後出現了用碳纖維複合材料造的高級滑翔機。現代懸掛滑翔機的機翼大多為傘翼，其平面形狀為三角形或矩形，在錐形骨架上鋪有不透氣的合成纖維布料。

滑翔機的種類很多，根據材料結構、用途、性能、座位等不同情況各 分為若干種。 ① 按材料結構，可分為木質、金屬、玻璃鋼和混合結構滑翔機。②按用途，可分為研究、運輸、訓練和競賽滑翔機。③按飛行性能，可分為初級、中級、高級滑翔機。為適應不同訓練方式，又有單座、雙座和多座的區別。初級滑翔機多為雙座，操縱簡單，容易掌握，滑翔高度比較低，下沉率較大，是供初學者訓練使用的。中級滑翔機的性能介於初級和高級滑翔機之間，也稱為過渡滑翔機，經過初級滑翔訓練的駕駛員，為進行提高技術訓練，適於該機種。高級滑翔機包括紀錄滑翔機、特技滑翔機，它具有最佳的飛行性能和良好的操縱性以及比較完善的儀錶設備。④按競賽級別，可分為標準級、公開級、15米級和俱樂部級滑翔機。

20世紀20年代以來，在一些工業發達的國家相繼出現了動力滑翔機。這種滑翔機帶有動力裝置，能夠自己起飛，在飛行中動力裝置關閉后，仍能繼續滑翔和翱翔，需要時還可以再次起動動力裝置。現有一些國家將動力滑翔機列為正式機種，發給證書。動力滑翔機具有結構簡單、速度小、安全、經濟、易學的特點，適用於普及活動。由於動力滑翔機具有依靠自身的動力起飛的優點，使用場地較小，有利於加快訓練進程、提高訓練質量，是節約能源的一種較好的飛行器，所以受到從事航空運動的人們的歡迎。

太陽能電動滑翔機

Sunseeker-DUO雙座太陽能飛機設計是基於Stemme S-10 電動滑翔機為基礎，按計劃雷蒙德將Sunseeker-DUO飛機重量減至原型飛機的一半（其中就包括光伏電池、蓄電池、控制操作設備）。Sunseeker-DUO太陽能飛機採用了全碳纖維部件、高效鋰離子電池組。

沒有起落裝置和座艙，駕駛員吊在升力面之下進行滑翔的簡易滑翔機。懸掛式滑翔機按翼面結構，可分為兩種：一種為硬機翼，形狀像輕型的滑翔機；一種為傘翼。后一種在國際上開展得比較普遍。

1965年，美國宇航局工程師羅加洛設計了一種飛翼，當時是為了在地面回收人造衛星用的，因嫌體積大，沒有被採用，以後經過他的改進，用於載人飛行，於是就發展成為以“羅加洛”命名的新型飛行器──懸掛式滑翔機。

懸掛式滑翔機的起飛方法比較簡單，駕駛員手舉輕巧的傘翼，在地面迎風奔跑，或從山坡順坡跑下，只要能掌握好傘翼的迎風角度就可以飛起來。這種滑翔機容易操縱，在一般情況下一天可學會操縱動作，數月即可做特技飛行。駕駛這種滑翔機，人在空中像鳥一樣飛翔，若利用上升氣流，可以飛得更高。

懸掛滑翔，目前在一些國家已成為一項群眾性的航空運動。國際上成立了懸掛滑翔協會，每兩年舉行一次國際競賽，有定點、留空、飛行距離等競賽項目。目前的留空時間紀錄是19小時45分，飛行距離是150公里

人類很早就憧憬象鳥一樣在空中飛翔。15世紀的偉大藝術家、發明家達·芬奇曾設計過一種撲翼機，設想人趴在上面，用手腳帶動 一對翅膀飛起來。古代的中國人，希臘人、巴比倫人和印度人也作過類似的嘗試。但人沒有類似鳥的肌肉和骨骼，所以他們的理想無法實現。

空氣動力學之父—喬治·凱利

1801年，英國的喬治·凱利爵士研究了風箏和鳥的飛行原理，於1809年試製了一架滑翔機。他記述說：滑翔機不斷地把他帶起，並把他帶到幾米外的地方。但在後來的試驗中，這架滑翔機被撞毀了。1847年，已是76歲的凱利製作了一架大型滑翔機，兩次把一名10歲的男孩子帶上天空。一次是從山坡上滑下，一次是用繩索拖曳升空，飛行高度為2─3米。4年後，由人操縱的滑翔機第一次脫離拖曳裝置飛行成功，凱利的馬車夫遲為第一個離地自由飛翔的人，飛行了約500米遠。

凱利對飛行原理、空氣升力及機翼的角度、機身的形狀、方向舵、升降舵、起落架等都進行了科學的研究和試驗，他首次把飛行從冒險的嘗試上升為科學的探索。

奧托·李林塔爾：最早設計和製造出滑翔機

奧托·李林塔爾為德國工程師和滑翔飛行家，世界航空先驅者之一。他最早設計和製造出實用的滑翔機，人稱“滑翔機之父”。

李林塔爾，1848年5月23日出生於安克拉姆，1896年8月10日死於柏林。他酷愛飛行，青少年時曾搞過“飛人”實驗，成年之後，他以業餘時間系統觀察飛鳥，1889年，李林塔爾寫成了著名的《鳥類飛行—航空的基礎》一書，論述了鳥類飛行的特點。李林塔爾善於創製儀器，進行航空實驗來驗證觀察的結果。李林塔爾注意積累數據，總結經驗，糾正了前人“多層疊置窄條翼”的片面做法，第一次提出了“曲面機翼比平面機翼升力大”的觀點，為後來飛機的發明成功作出了決定性的貢獻。

從1871年起，他就熱衷於研究和製造滑翔機，他利用所有餘暇研究空氣動力學、試製飛機和駕機試飛。他所著《鳥類飛行—航空的基礎》一書被後來的飛行探索者奉為經典之作。他於1891年製作了第一架固定翼滑翔機，兩機翼長7米，用竹和藤作骨架，骨架上縫著布，人的頭和肩可從兩機翼間鑽入，機上裝有尾翼，全機重量約2公斤，很像展開雙翼的蝙蝠。他把自己懸掛在機翼上，從15米高的山崗上躍起，用身體的移動來控制飛行。滑翔機在氣流作用下，輕盈地滑翔，在90米外安全降落，從而肯定了曲面翼的合理性。這是世界上第一架懸掛滑翔機。1891─1896年間，李林塔爾共製作了5種單翼滑翔機和2種雙翼滑翔機，先後進行了2000多次飛行試驗。1896年8月9日，他駕駛滑翔機在里諾韋山遭遇強風而墜落，次日死去。他留給後人的最後一句話是：必須作出犧牲。

在1893到1896年的三年內，李林塔爾進行了兩千次以上的滑翔飛行試驗，三次改進總體布局，滑翔中又拍了許多照片，積累了大量數據，並以此編製了《空氣壓力數據表》，給美、英、法等國的飛機製造者們提供了寶貴的資料。

1894年，李林塔爾從柏林附近的懸崖上起飛，成功地滑翔了350米遠，這在當時是一個驚人的成績。他仔細地將自己的成就記錄下來，使之成為航空史上最早的飛機性能記錄之一。

但是李林塔爾過於重視升力，而忽視了對飛機的操縱。他認為改變身體重心的位置是保持飛機穩定的唯一辦法，這一失誤對他來說是致命的。1896年，李林塔爾在飛行中突然遇到迎面突風，在他還未來得及將重心前移以使滑翔機低頭之前，便和飛機一同墜落到了地面。

李林塔爾於失事的當天去世。德國人為了紀念他的功績，為李林塔爾樹立了一座紀念碑，上面寫著“最偉大的老師”。

李林塔爾雖然死了，但他給後人留下的遺產是巨大的。後來的飛行探索者，包括第一架動力飛機的發明者萊特兄弟，都從李林塔爾的研究試驗成果和勇敢探索精神中吸取了寶貴的營養。

20世紀后的發展

1914年德國人哈斯研製出第一架現代滑翔機，它不僅能水平滑翔，還能藉助上升的暖氣作爬高飛行，並且其操縱性能更加完善。從此，滑翔機進入了實用階段。在第二次世界大戰期間，滑翔機曾用來空降武裝人員人員和運送物資。今天它主要用於體育航空運動。

第一次世界大戰後，滑翔機的操縱方式已與飛機相似，即用駕駛桿操縱升降舵和副翼，用腳蹬操縱方向舵。在第二次世界大戰中，大型滑翔機曾經用來向敵後空運武裝人員和物資。儘管其載重量比較小（最大的不超過6噸），由於沒有採用動力，可以利用夜間飛越嚴密設防的戰線而不被查覺。

是產生升力的最主要結構，沒有它，滑翔機就只能待在地面上了。滑翔機飛行時，受到氣流的影響，會傾向左右兩邊搖擺，所以兩翼要造成微微向上傾，形成上反角，亦即從機身前、后看，兩翼略成V字形，以減輕左右搖晃的傾向。滑翔機的機翼要有足夠的撓性，飛行中遇上紊流，可以稍微上下撲動，避免因變形而折斷。

副翼是連動的，也就是當駕駛桿扳向右，右副翼向上擺時，左副翼同時向下擺，如此滑翔機會往飛行員右下的方向翻滾。

車子在路上跑時，如果想慢下來，踩煞車就可以了，但是滑翔機如何煞機呢？擾流板向上打開時，會將機翼上的氣流擾亂，而使滑翔機減慢速度並下降。這個功能在降落時也是很有用的。

主翼除了提供升力之外，亦產生一個會造成滑翔機沿著主翼翼展方向的軸向下翻轉的力矩。這是造成許多飛行先驅喪生的原因之一。水平尾翼的功能就是提供一個矯正滑翔機俯仰或上下搖動的力矩，以確保飛行中的穩定性。

垂直尾翼能校正飛行中的偏行或左右迴轉，保持方向的穩定。

升降舵也是用駕駛桿操控的。當駕駛桿向後扳，升降舵向上擺，機頭朝上；駕駛桿向前推時，升降舵下擺，機頭朝下。

方向舵是利用腳踏板來控制的。飛行員踩下左腳踏板時，方向舵向左擺，機頭左轉；踩下右腳踏板，方向舵向右擺，機頭就右轉。僅僅操縱方向舵只能改變滑翔機的位置，不能使滑翔機轉彎。滑翔機有很強的直線飛行慣性(牛頓第一定律)，轉動方向舵會引起側向滑行，就像開快車急彎時的感覺一樣，急彎路面通常會傾斜以防止車子打滑側行，但是滑翔機在空中是自由的，要使滑翔機轉彎而不側滑，必須同時操縱副翼與方向舵。英文叫做bank，傾斜轉彎。