Планер (самолет) - Glider (aircraft)

Одноместный высокопроизводительный планер Glaser-Dirks Dirks DG-808 из стекловолокна над озером Серр-Понсон во французских Альпах
Пилотажный планер с дымовой головкой, сделанный 2 июля 2005 года в Лаппеенранте , Финляндия.

Планера является неподвижным крылом самолета , который поддерживается в полете динамической реакции воздуха против его несущих поверхностей, и чей свободный полет не зависит от двигателя. У большинства планеров нет двигателя, хотя у моторных планеров есть небольшие двигатели для продления их полета, когда это необходимо, поддерживая высоту (обычно планер полагается на поднимающийся воздух для поддержания высоты), а некоторые из них достаточно мощны, чтобы взлетать самостоятельно .

Существует большое разнообразие типов, различающихся конструкцией крыльев, аэродинамической эффективностью, расположением пилота, органами управления и назначением. Большинство из них используют метеорологические явления для поддержания или набора высоты. Планеры в основном используются для авиационных видов спорта : планеризма , дельтаплана и парапланеризма . Однако некоторые космические корабли были спроектированы так, чтобы спускаться как планеры, и в прошлом военные планеры использовались в войне. Некоторые простые и знакомые типы планеров - это игрушки, такие как бумажные самолетики и планеры из пробкового дерева .

Этимология

Glider - это существительная форма агента от глагола « скользить» . Оно происходит от среднеанглийского gliden , которое, в свою очередь, происходит от староанглийского glīdan . Древнейшее значение слова «скольжение» могло обозначать стремительный бег или прыжок в отличие от плавного движения. Ученые не уверены в его первоначальном происхождении, поскольку были выдвинуты возможные связи со «скольжением» и «светом».

История

Ранние, досовременные отчеты о полете в большинстве случаев трудно проверить, и неясно, было ли каждое из летательных аппаратов планером, воздушным змеем или парашютом и до какой степени им можно было действительно управлять. Часто событие регистрируется только спустя долгое время после того, как оно якобы произошло. В сообщении 17-го века сообщается о попытке бегства поэта 9-го века Аббаса ибн Фирнаса недалеко от Кордовы, Испания, которая закончилась тяжелыми травмами спины. Монах Эйлмер из Мальмсбери, как сообщает Уильям Малмсберийский (ок. 1080–1143), коллега-монах и историк, слетел с крыши своего аббатства в Мальмсбери , Англия , где-то между 1000 и 1010 годами нашей эры, пролетев около 200 метров. (220 ярдов), прежде чем разбиться и сломать ногу. Согласно этим сообщениям, оба использовали (перистые) крылья, и оба обвинили свою аварию в отсутствии хвоста. Хезарфен Ахмед Челеби якобы летал на планере с орлиными крыльями над проливом Босфор от Галатской башни до района Ускюдар в Стамбуле около 1630–1632 годов.

19 век

Первыми летательными аппаратами тяжелее воздуха (т. Е. Без аэростатов), основанными на опубликованных научных принципах, были планеры сэра Джорджа Кейли, которые совершали короткие прыжки на крыльях примерно с 1849 года. После этого пионеры построили планеры. таких как Жан Мари Ле Брис , Джон Дж. Монтгомери , Отто Лилиенталь , Перси Пилчер , Октав Шанют и Август Мур Херринг, чтобы развивать авиацию . Лилиенталь был первым, кто совершил несколько успешных полетов (в конечном итоге их было более 2000) и первым использовал восходящий воздух, чтобы продлить свой полет. Используя планер с тандемным крылом Монтгомери, Дэниел Мэлони был первым, кто продемонстрировал управляемый полет на большой высоте с помощью планера, запускаемого с аэростата, запущенного с высоты 4000 футов в 1905 году.

Братья Райт разработали серию из трех пилотируемых планеров после предварительных испытаний с воздушным змеем, когда они работали над достижением полета с двигателем. Они вернулись к испытаниям планеров в 1911 году, сняв двигатель с одного из своих более поздних проектов.

Разработка

В межвоенные годы рекреационный планеризм процветал в Германии под эгидой Рен-Росситтен . В Соединенных Штатах братья Швейцеры из Эльмира, штат Нью-Йорк, производили спортивные планеры, чтобы удовлетворить новый спрос. Планеры продолжали развиваться и в 1930-х годах, и спортивное планирование стало основным применением планеров. По мере того, как их характеристики улучшались, планеры стали использоваться для полетов по пересеченной местности и теперь регулярно совершают сотни или даже более тысячи километров в день, если погода позволяет.

Военные планеры были разработаны во время Второй мировой войны рядом стран для десантных войск. Планер Colditz Cock был даже тайно построен военнопленными в качестве потенциального способа эвакуации из Офлага IV-C ближе к концу войны в 1944 году.

Самый маленький планер в мире - BrO-18 «Боруже» ( Божья коровка ), построенный в Литве в 1975 году.

Разработка гибких дельтапланов

Лилиенталь и на митингах в Вассеркуппе в 1920-х годах управляли самолетами с пешим запуском . Однако инновация, которая привела к созданию современных дельтапланов, произошла в 1951 году, когда Фрэнсис Рогалло и Гертруда Рогалло подали заявку на патент на полностью гибкое крыло с конструкцией жесткости. Американское космическое агентство NASA начало испытания различных гибких и полужестких конфигураций этого крыла Rogallo в 1957 году, чтобы использовать его в качестве системы восстановления космических капсул Gemini . Чарльз Ричардс и Пол Бикл разработали концепцию простого в сборке крыла, способного совершать медленный полет и плавную посадку. Между 1960 и 1962 годами Барри Хилл Палмер использовал эту концепцию для создания дельтапланов, запускаемых с ног, а в 1963 году Майк Бернс построил кайт-дельтаплан под названием Skiplane . В 1963 году Джон В. Дикенсон начал коммерческое производство.

Развитие парапланов

10 января 1963 Американский Домина Жальбер подал заявку на патент патент США 3131894 на Parafoil который секционного клетки в аэродинамической формы; открытая передняя кромка и закрытая задняя кромка, надуваемая за счет прохождения воздуха - конструкция набегающего воздуха . «Парусное крыло» было разработано Дэвидом Баришем для восстановления космических капсул НАСА . Тестирование проводилось с использованием конькового подъемника . После испытаний на горе Хантер , штат Нью-Йорк, в сентябре 1965 года, он продолжал продвигать « парение на склоне » как летнее занятие для горнолыжных курортов (по-видимому, без особого успеха). НАСА создало термин «параплан» в начале 1960-х годов, а «параплан» впервые был использован в начале 1970-х годов для описания парашюта, запускаемого с ног. Хотя они используются в основном в развлекательных целях, беспилотные парапланы также были построены для военных целей, например, Atair Insect .

Рекреационные виды

(видео) Планер плывет над Гуммой , Япония .

Основное применение планерной авиации сегодня - это спорт и отдых.

Планер

Планеры были разработаны с 1920-х годов для развлекательных целей. Когда пилоты начали понимать, как использовать восходящий воздух, были разработаны планеры с высоким коэффициентом аэродинамического сопротивления . Это позволяло более длительное планирование до следующего источника « подъемной силы » и, таким образом, увеличивало их шансы летать на большие расстояния. Это привело к появлению популярного вида спорта, известного как планирование, хотя этот термин также может использоваться для обозначения просто полета на спуске. Такие планеры, предназначенные для парения, иногда называют планерами.

Планеры в основном строились из дерева и металла, но теперь в большинстве из них используются композитные материалы из стекла, углеродного волокна и арамидных волокон. Для минимизации лобового сопротивления у этих типов есть фюзеляж и длинные узкие крылья, то есть высокое удлинение . Вначале были огромные различия во внешнем виде ранних планеров. По мере развития технологий и материалов стремление к идеальному балансу между подъемной силой и сопротивлением, коэффициентом подъема и скоростью скольжения заставило инженеров различных производителей создавать аналогичные конструкции по всему миру. Доступны как одноместные, так и двухместные планеры.

Первоначально обучение проводилось короткими «прыжками» на основных планерах, которые являются очень простыми самолетами без кабины и с минимальным набором инструментов. С тех пор, как вскоре после Второй мировой войны обучение всегда проводилось на двухместных планерах с двойным управлением, но высокопроизводительные двухместные летательные аппараты также используются, чтобы разделить рабочую нагрузку и получить удовольствие от длительных полетов. Первоначально для посадки использовались салазки, но теперь большинство приземляется на колеса, часто убирающиеся. Некоторые планеры, известные как моторные планеры , предназначены для полетов без двигателя, но могут использовать поршневые , роторные , реактивные или электрические двигатели . ФАИ классифицирует планеры для соревнований на соревновательные классы в основном на основе размаха и закрылков.

Сверхлегкий планер Sandlin Goat 1 «аэроколяска»

Класс сверхлегких планеров , в том числе некоторые из них известны как планеры с микролифтом, а некоторые - как «воздушные кресла», был определен FAI на основе максимального веса. Они достаточно легкие, чтобы их было легко транспортировать, и в некоторых странах на них можно летать без лицензии. Сверхлегкие планеры имеют характеристики, аналогичные дельтапланам , но предлагают дополнительную безопасность при столкновении, поскольку пилот может быть привязан к вертикальному сиденью внутри деформируемой конструкции. Посадка обычно осуществляется на одно или два колеса, что отличает эти летательные аппараты от дельтапланов. Несколько коммерческих сверхлегких планеров пришли и ушли, но большая часть последних разработок ведется отдельными дизайнерами и строителями.

Дельтапланы

Современный дельтаплан с гибким крылом.

В отличие от планера, дельтаплан может переноситься, запускаться и приземляться исключительно за счет ног пилота.

  • В оригинальной и до сих пор наиболее распространенной конструкции, Класс 1, пилот подвешивается к центру гибкого крыла и управляет самолетом, перемещая его вес.
  • Класс 2 (обозначенный FAI как подкласс O-2) имеет жесткую основную структуру с подвижными аэродинамическими поверхностями, такими как интерцепторы , в качестве основного метода управления. Пилота часто закрывают обтекателем . Они предлагают лучшую производительность и являются самыми дорогими.
  • Дельтапланы класса 4 не могут продемонстрировать постоянную способность к безопасному взлету и / или посадке в условиях нулевого ветра, но в остальном они могут запускаться и приземляться с помощью ног пилота.
  • Дельтапланы класса 5 имеют жесткую основную конструкцию с подвижными аэродинамическими поверхностями в качестве основного метода управления и могут безопасно взлетать и приземляться в условиях нулевого ветра. Использование пилотных обтекателей не допускается.

В дельтаплане форма крыла определяется структурой, и именно это отличает их от другого основного типа летательных аппаратов с пешим запуском, парапланов , технически класса 3. Некоторые дельтапланы имеют двигатели и известны как приводные. дельтапланы . Из-за общности деталей, конструкции и конструкции они обычно рассматриваются авиационными властями как дельтапланы, даже если они могут использовать двигатель на протяжении всего полета. Некоторые летательные аппараты с гибким крылом, сверхлегкие трайки , имеют колесную ходовую часть и не являются дельтапланами.

Парапланы

Взлет параплана в Бразилии

Параплан - это свободно летающий самолет, запускаемый с ног. Пилот сидит в подвеске, подвешенной под тканевым крылом. В отличие от дельтаплана, крылья которого имеют рамы, форма крыла параплана формируется давлением воздуха, поступающего в вентиляционные отверстия или ячейки в передней части крыла. Это известно как крыло набегающего воздушного потока (аналогично конструкции меньшего парашюта). Легкая и простая конструкция параплана позволяет упаковывать и переносить их в большие рюкзаки, что делает их одним из самых простых и экономичных режимов полета. Крылья соревновательного уровня могут достигать отношения глиссирования до 1:10 и летать со скоростью 45 км / ч (28 миль в час).

Подобно планерам и дельтапланам, парапланы используют восходящий воздух (термики или гребневой подъем) для набора высоты. Этот процесс является основой большинства развлекательных полетов и соревнований, хотя также проводятся соревнования по высшему пилотажу и «точечной посадке». Спуск осуществляется трусцой вниз по склону, но также используются запуски с лебедки за тягачом. Paramotor является параплан крыло питается от двигателя , прикрепленного к задней части пилота - сигнала, и также известен как питание параплана . Разновидностью этого является параплан , у которого двигатель установлен на колесной раме, а не на спине пилота.

Сравнение планеров, дельтапланов и парапланов

Между планерами, дельтапланами и парапланами может быть путаница . Парапланы и дельтапланы - это летательные аппараты, запускаемые с ног, и в обоих случаях пилот подвешен («висит») ниже поверхности подъемника. «Дельтаплан» - это термин для тех, у которых планер содержит жесткие конструкции, тогда как основная конструкция парапланов является гибкой и состоит в основном из тканого материала.

Парапланы Дельтапланы Планеры / планеры
Ходовая часть ноги пилота, используемые для взлета и посадки ноги пилота, используемые для взлета и посадки самолет взлетает и приземляется с использованием колесной ходовой части или салазок
Конструкция крыла полностью гибкий, с формой, поддерживаемой исключительно давлением воздуха, поступающего в крыло и над ним в полете, и натяжением строп обычно гибкий, но опирающийся на жесткую раму, которая определяет его форму (обратите внимание, что существуют также дельтапланы с жестким крылом) жесткая поверхность крыла, полностью закрывающая конструкцию крыла
Положение пилота сидя в упряжке обычно лежат ничком в коконоподобной сбруи, подвешенной к крылу; также возможны сидя и лежа на спине сидение на сиденье с привязью, окруженное противоударной конструкцией
Диапазон скоростей
(скорость сваливания - максимальная скорость)
медленнее - обычно от 25 до 60 км / ч для прогулочных планеров (более 50 км / ч требует использования регулятора скорости), следовательно, легче запускать и летать при слабом ветре; наименьшее проникновение ветра; изменение высоты звука может быть достигнуто с помощью элементов управления Быстрее максимальная скорость примерно до 280 км / ч (170 миль / ч); скорость сваливания обычно 65 км / ч (40 миль / ч); способен летать в более ветреных и турбулентных условиях и может обогнать непогоду; хорошее проникновение при встречном ветре
Максимальное качество скольжения около 10, относительно плохие характеристики планирования затрудняют полеты на большие расстояния; текущий (по состоянию на май 2017 г.) мировой рекорд - 564 км (350 миль) около 17, с жесткими крыльями до 20 планеры открытого класса - обычно около 60: 1, но в более распространенных самолетах с размахом 15–18 метров качество планирования составляет от 38: 1 до 52: 1; высокие глиссады, позволяющие выполнять полеты на большие расстояния: 3000 километров (1900 миль) являются текущим (по состоянию на ноябрь 2010 года) рекордом.
Радиус поворота меньший радиус поворота несколько больший радиус поворота еще больший радиус поворота, но все еще способный плотно кружить в термиках
Посадка меньшее пространство, необходимое для приземления, предлагает больше вариантов посадки из полетов по пересеченной местности; также легче доставить до ближайшей дороги требуется более длинная зона захода на посадку и посадка, но может достигать большего количества посадочных площадок из-за большей дальности скольжения При полете по пересеченной местности характеристики планирования могут позволить планеру достигать «приземляемых» участков, возможно, даже возможна взлетно-посадочная полоса и подъем по воздуху, но если нет, потребуется специальный трейлер для подъема по дороге. Обратите внимание на то, что у некоторых планеров есть двигатели, которые устраняют необходимость в аварийной посадке, если они заводятся.
Обучение самый простой и быстрый в освоении обучение ведется на одноместных и двухместных дельтапланах обучение проводится на двухместном планере с двойным управлением
Удобство пакеты меньше (легче транспортировать и хранить) неудобно транспортировать и хранить; больше времени на установку и демонтаж; часто перевозят на крыше автомобиля часто хранятся и перевозятся в специально построенных трейлерах длиной около 9 метров, из которых они собираются. Хотя используются вспомогательные такелажные приспособления, крылья планера тяжелые. Некоторые часто используемые планеры хранятся в ангарах уже установленными.
Расходы стоимость нового от 1500 евро, самый дешевый, но самый короткий срок службы (около 500 часов полета, в зависимости от лечения), активный рынок подержанных товаров стоимость нового планера очень высока (максимальная 18-метровая турбина с приборами и прицепом 200 000 евро), но она долговечна (до нескольких десятилетий), поэтому рынок подержанных автомобилей активен; типовая стоимость от 2000 до 145000 евро


Военные планеры

Waco CG-4 A ВВС США

Военные планеры использовались в основном во время Второй мировой войны для перевозки войск и тяжелой техники (см. Пехота планеров ) в зону боевых действий. Эти самолеты буксировались в воздух и большую часть пути к цели на военно-транспортных самолетах, например C-47 Dakota , или бомбардировщиках, которые использовались для второстепенных задач, например, Short Stirling . После выпуска из буксира рядом с целью они приземлялись как можно ближе к цели. Преимущество перед парашютистами состояло в том, что можно было высаживать тяжелую технику и быстро собирать войска, а не рассредоточивать их по зоне высадки. Планеры рассматривались как одноразовые, поэтому их строили из обычных и недорогих материалов, таких как дерево, хотя некоторые из них были извлечены и использованы повторно. Ко времени Корейской войны транспортные самолеты также стали крупнее и эффективнее, так что даже легкие танки можно было сбрасывать с парашютом, в результате чего планеры теряли популярность.

Исследовательский самолет

Планер Horten Ho IV с летающим крылом, сидячий планер лежа

Даже после разработки самолетов с двигателями, планеры строились для исследований, где отсутствие силовой установки снижает сложность и стоимость строительства и ускоряет разработку, особенно там, где испытываются новые и плохо изученные аэродинамические идеи, которые могут потребовать значительных изменений планера. Примеры включают треугольные крылья, летающие крылья, подъемные тела и другие нетрадиционные подъемные поверхности, где существующие теории не были достаточно развиты для оценки полномасштабных характеристик.

Летающие крылья без двигателя, созданные для аэродинамических исследований, включают летающие крылья Horten , масштабную версию летающего крыла Armstrong Whitworth AW52 с реактивным двигателем.

Подъемные кузова также были разработаны с использованием прототипов без двигателя. Хотя идея может быть приурочена к Винсенту Юстусу Бернелли в 1921 году, интереса почти не было, пока она не стала решением для возвращения космического корабля. Традиционные космические капсулы мало управляют направлением, в то время как корабли с обычными крыльями не могут справиться с усилиями при входе в атмосферу, тогда как подъемное тело сочетает в себе преимущества обоих. Подъемные тела используют сам фюзеляж для создания подъемной силы без использования обычного тонкого и плоского крыла, чтобы минимизировать сопротивление и структуру крыла при очень высоком сверхзвуковом или гиперзвуковом полете, которые могут возникнуть во время входа космического корабля в атмосферу . Примерами типа являются Northrop HL-10 и Martin-Marietta X-24 .

Кайт NASA Rogallo гибкое крыло планер был построен , чтобы исследовать альтернативные методы восстановления космических аппаратов. Хотя от этого приложения отказались, реклама вдохновила любителей адаптировать гибкий аэродинамический профиль крыла для современных дельтапланов.

Ракетные планеры

Me 163B на выставке в Национальном музее ВВС США

Самолеты с ракетными двигателями расходуют топливо быстро, поэтому большинство из них вынуждены приземляться без двигателя, если нет другого источника энергии. Первым ракетопланом был Lippisch Ente , а более поздние образцы включают ракетный перехватчик Messerschmitt Me 163 . Американская серия исследовательских самолетов, начиная с Bell X-1 в 1946 году и заканчивая североамериканским X-15, проводила больше времени в полете без двигателя, чем с двигателем. В 1960-х годах также проводились исследования подъемных корпусов без двигателя и проекта X-20 Dyna-Soar , но, хотя X20 был отменен, это исследование в конечном итоге привело к созданию космического шаттла.

NASA «s Space Shuttle совершил первый полет 12 апреля 1981 г. Шаттл вновь вошли в Mach 25 в конце каждого космического полета , посадка совсем как планер. Спейс шаттл и его советский аналог, шаттл Буран , были самыми быстрыми самолетами из когда-либо существовавших. Недавние примеры ракетных планеров включают в себя финансируемый из частных источников SpaceShipOne, который предназначен для суборбитальных полетов, и XCOR EZ-Rocket, который используется для испытаний двигателей.

Поворотное крыло

Большинство винтокрылых летательных аппаратов без двигателя - это воздушные змеи, а не планеры, то есть они обычно буксируются за автомобилем или лодкой, а не могут свободно летать. Они известны как воздушные змеи с ротором . Однако были исследованы винтокрылые планеры, «гироглайдеры», которые могли спускаться как автожир , используя подъемную силу от роторов для уменьшения вертикальной скорости. Они были оценены как способ сброса людей или оборудования с других самолетов.

Беспилотные планеры

Бумажный самолетик

Бумажный самолетик, бумажный самолетик (Великобритания), бумажный самолетик (США), бумажный планер, бумажный дротик или дротик - это игрушечный самолет (обычно планер), сделанный из бумаги или картона; Построение бумажных самолетиков иногда называют аэрогами (яп. камихикёки), после оригами, японского искусства складывания бумаги.

Модели планеров

Модели планеров - это летающие или нелетающие модели существующих или воображаемых планеров, часто уменьшенные версии полноразмерных самолетов, с использованием легких материалов, таких как полистирол , пробковое дерево , пенопласт и стекловолокно . Конструкции варьируются от простых самолетов-планеров до точных масштабных моделей , некоторые из которых могут быть очень большими.

Более крупные уличные модели обычно представляют собой радиоуправляемые планеры , которые управляются дистанционно с земли с помощью передатчика . Они могут оставаться в воздухе в течение длительных периодов времени, используя подъемную силу, создаваемую склонами и термиками . Их можно поднять лебедкой с помощью троса, прикрепленного к крюку под фюзеляжем с кольцом, так что трос упадет, когда модель находится над головой. Другие методы запуска включают буксировку в высоту с использованием модели самолета с приводом от двигателя, запуск с катапульты с помощью эластичного троса и ручной запуск. При запуске с рук новый стиль запуска с законцовки крыла «дискус» в значительной степени вытеснил более ранний тип запуска «копьем».

Планирующие бомбы

Скользят бомба бомба с аэродинамическими поверхностями , чтобы позволить скользящую FlightPath , а не баллистической один. Это позволяет самолету-бомбардировщику отойти от цели и запустить бомбу с безопасного расстояния. Большинство типов имеют систему дистанционного управления, которая позволяет самолету точно наводить бомбу на цель. Планирующие бомбы разрабатывались в Германии еще в 1915 году. Во время Второй мировой войны они были наиболее успешными в качестве противокорабельного оружия. Некоторые военно-воздушные силы сегодня оснащены планирующими устройствами, которые могут дистанционно атаковать авиабазы ​​с помощью боеголовки кассетных бомб .

Смотрите также

использованная литература