滑翔機飛行原理

簡介滑翔機原理

如圖一所示，飛機必須以升力克服重力，以推力克服空氣阻力才能飛行。飛機產生升力是藉著機翼截面拱起的形狀，當空氣流經機翼時，上方的空氣分子因在同一時間內要走的距離較長，所以跑得較下方的空氣分子快，造成在機翼上方的氣壓會較下方低。如此，下方較高的氣壓就將飛機支撐著，而能浮在空氣中。這就是所謂的伯努利（十八世紀荷蘭出生，後來移居瑞士的數學與科學家）原理。

根據伯努利原理，飛機速度愈快，所產生的氣壓差（也就是升力）就會愈大，升力大過重於重力，飛機就會向上竄升。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並向後拉，由駕駛員給予訊號後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後，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— 以另一部有動力的飛機拖至一定的高度後，滑翔機脫離而自由翱翔。

滑翔機升空後，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，它必需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，藉著自然能量遨遊天空的運動。

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圖一 (擷取自"萬物原理知多少"，讀者文摘出版)

滑翔機術語

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主翼	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、後看，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	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。
擾流板	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。
水平尾翼	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	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	升降舵也是用駕駛桿操控的。當駕駛桿向後扳，升降舵上擺，機頭朝上；駕駛桿向前推時，升降舵下擺，機頭朝下。
方向舵	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。

結語

設計、製造、與飛一部飛機絕不是一件簡單的事。不過那些不怕學習與努力工作來完成他們的夢想的人將能體驗到難以形容的個人滿足。It just feels great to design and build your own aircraft.