动态滑翔—— 245m/s 的无动力滑翔机
三水合番2023/01/30研究了个寂寞 IP:黑龙江
关键词
滑翔机动态滑翔遥控飞机亚音速飞机

前段时间逛YouTube,偶然发现了一个非常牛逼的东西,就是标题里说的,245m/s的无动力滑翔机。没错,没有漏掉小数点,就是245m/s,882km/h,0.7马赫。名字也没错,就是“无动力”滑翔机,纯靠风力加速的。先来看看这滑翔机飞行时的视频:

(推荐在YouTube上搜索观看,我下载下来的清晰度较差)

New World Record RC Airplane Speed 548mph.mp4 点击下载 ‎New World Record RC Airplane Speed 548mph. 上传者:sll914. 来自YouTube

视频里可以看到,首先这个遥控滑翔机和一般印象中的滑翔机长得不太一样,看起来十分坚固。飞行时,它是在一个山坡附近绕圈。刚开始的时候速度还不是特别快,但是每次绕圈飞过山顶的时候,速度就会明显变快一些,几圈之后,就加速到了难以置信速度。视频里的人用雷达测速枪测到了548mph的速度,也就是245m/s。

这个东西的原理是“动态滑翔”,通过在两股速度不同的气流中绕圈飞行,就能利用这个速度差来提取能量,把飞机加速得越来越快。有一个视频非常形象的解释了这个原理:

DYNAMIC SOARING EXPLAINED.mp4 点击下载 ‎DYNAMIC SOARING EXPLAINED. 上传者:eyytee. 来自YouTube

第一个视频里,操作者(Spencer Lisenby)让飞机在一个山坡的背风面飞行,以此得到两股速度不同的气流。因为山下面的风被山挡住了,风速小;山上面的风没被挡住,所以风速大。

动态滑翔能把飞机加速到远高于风速的程度。第一个视频里,山顶的风速本身有大概65mph,或者29m/s。而飞机的速度达到了245m/s,是风速的八倍多。

更多的细节可以参考下面这个视频,是第一个视频的操作者(Spencer Lisenby)在17年的一个演讲录象。里面非常详细的介绍了动态滑翔的历史,他们做到如此高速时遇到的各种难题,还有未来的可能发展。里面提到了很多有趣的事情,比如高速下机翼颤振导致飞机凌空解体;最高速度纪录曾经一度停滞(因为他们买不到能测更高速度的雷达枪);120G以上的过载(说“以上”是因为加速度计超量程了)。非常推荐观看:

BTD10_ The 835kph Sailplane and Dynamic Soaring.mp4 点击下载 ‎BTD10: The 835kph Sailplane and Dynamic Soaring.  上传者:TNG Technology Consulting GmbH. 来自YouTube

[修改于 1年5个月前 - 2023/01/30 19:48:25]

来自:航空航天 / 航空技术
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~~空空如也
三水合番 作者
1年5个月前 IP:黑龙江
915421

说起来,作为一个电磁炮爱好者,我看到这东西时的心态是非常复杂的 sticker

QQ图片20230130194511.jpg

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WernerPleischner
1年5个月前 修改于 1年5个月前 IP:广东
915619

老鹰能在山里面不停盘旋是不是也是这个原理

装个风力发电的螺旋桨给航电供电也许就可以不用降落了

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三水合番作者
1年5个月前 IP:黑龙江
915654
引用WernerPleischner发表于2楼的内容
老鹰能在山里面不停盘旋是不是也是这个原理装个风力发电的螺旋桨给航电供电也许就可以不用降落了

可能是,顶楼最后一个视频里提到过,有海鸟能利用海浪上方和下方的风速差给自己提供能量

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航模发烧友
1年4个月前 IP:广东
917040
引用WernerPleischner发表于2楼的内容
老鹰能在山里面不停盘旋是不是也是这个原理装个风力发电的螺旋桨给航电供电也许就可以不用降落了

老鹰利用的是上升气流来进行盘旋和上升。


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量子隧道
1年4个月前 IP:未同步
917044

有个基础性的原理问题没想明白。我知道利用引力弹弓等等效应可以让小物体得到最多不超过“V小+2V大”的速率。然而这是有前提条件的,前提条件是系统(大小物体构成的系统)是保守系统而不是耗散的。当大小物体接近到相对速度为0的瞬间(例如羽毛球拍被压缩到最大的瞬间),体系的“相对动能”其实是作为势能被存储起来了。然后释放。释放时继续加速小物体。

然而,风和飞机构成的体系里,我只能看到系统中的耗散属性,看不到系统中的保守属性在哪里。这个问题不解决,我对视频的真实性是怀疑的。

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WernerPleischner
1年4个月前 IP:广东
917049
引用量子隧道发表于5楼的内容
有个基础性的原理问题没想明白。我知道利用引力弹弓等等效应可以让小物体得到最多不超过“V小+2V大”的...

另外有一个侧面例子,就是帆船运动中的帆船是可以比风速更快的。

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S.D.P
1年4个月前 修改于 1年4个月前 IP:江西
917231

找这个能提供加速能量的多股气流不是一件简单的事情,我看两个视频,估计作者是经验非常非常丰富的模型飞手,菜鸟想复刻估计要瞎菜。查了下资料。有三张图分享下:

迎风面气流情况

blog-airflows-over-hill.jpg

背风面

blog-air-flows-behind-hill.jpg

原理图

blog-dynamic-soaring.jpg


最后,楼主内容里面有个常识性错误,尤其受了教育的容易搞错——马赫数,没读书反而不容易搞错哈哈哈。

雷达测速仪测得速度是548mph,相当于245m/s,那么已知音速340m/s,所以算出来是M0.7。

真的是这样吗?恐怕未必。


要知道马赫数,首先要知道音速、真空速。

要知道音速,得用仪器测、或者也可以在大气层中测量高度、空气密度、气温然后用经验公式求解得近似值。

如果按照民航法,要知道真空速得先知道密度和当量空速,要知道当量空速得知道校准空速和可压缩系数K,要知道校准空速就得知道仪表误差和指示空速,要知道指示空速得用皮托管和静压管测量,巴拉巴拉巴拉巴拉.....说到这里可能很多人就不愿意看了。

那我简化的讲,真空速就是飞行器相对流体的实际速度,亚音速领域一般可以用空速计测动压,动压可以求流速,求出来的叫指示空速,然后考虑到密度、温度、位置、仪表误差修正完,得到真空速。

那么音速呢?就是340m/s么?也不是,音速的测量和计算是一件非常复杂的事情,在跨音速领域有好多个经验公式,简单说一下的话,就是音速会随着空气密度和温度降低而减小。视频中的飞行高度目测海拔1000米-1500米,再考虑到高山上1月的温度,音速可能只有320-330m/s,如果再考虑到风的影响,马赫数很难确定。

雷达测速机测得的速度,实际上是带有很大误差的地速,把地速换算成真空速得考虑风速等等一系列因素,如果测量时是逆风,逆风,那真空速可能还得大个几十节。

我看在另外一篇关于此记录的报道中,记录创造者认为在切变层附近时候的实际速度大约在M0.82,考虑到我只是估计高度和温度,不完全了解实际情况,我认为估计作者本人说的0.82恐怕是合理的。

参考:

英国皇家航空协会,XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/news/a-need-for-speed/

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xxd215
3个月15天前 IP:福建
930658

引力弹弓了属于是

好像萌萌战队讲解过。

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飞友一只
4天12时前 IP:浙江
934017
引用WernerPleischner发表于2楼的内容
老鹰能在山里面不停盘旋是不是也是这个原理装个风力发电的螺旋桨给航电供电也许就可以不用降落了

C D大修还是要落的

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