Полет без двигателя - это способность оставаться в воздухе в течение определенного периода времени без использования какого-либо источника энергии. Есть несколько типов полета без двигателя. Одни эксплуатировались природой, другие - человеком, третьи - обоими.
Самолеты без двигателя - это летательные аппараты, которые могут летать без каких-либо силовых установок.
Способность летать на короткие или большие расстояния без электричества много раз развивалась в природе. Многие существа, способные к продолжительному полету на крыльях, также летают без двигателя большую часть времени в воздухе.
Полет без мощности
Классификация способов полета
Pennycuick [1] делит полет животных на три типа: парашютный, планирующий и моторный. Однако он отмечает, что у них нет резких границ. Например, в какой-то момент он видит парашюты как отключенные и как примитивную форму парения, в то время как сам парение он видит как приводимый в движение воздушным движением (ветром). Другие методы, такие как полет легче воздуха, используются только человеком.
В этой статье проводится следующие различия между типами и способами полета без двигателя, исходя из их характеристик:
- Легче воздуха - продолжительный полет, поддерживаемый плотностью меньшей, чем воздух, без необходимости движения вперед,
- Дрейфующий - Продолжительный свободный полет из-за низкой скорости снижения по сравнению со скоростью восходящего потока,
- Парашютный спорт - Вертикальный спуск, замедленный из-за высокого сопротивления воздуха, хотя, возможно, с небольшим горизонтальным движением (или иногда определяется как полет с углом планирования более 45 градусов),
- Планирование - полет вперед с плавным воздушным потоком (или иногда определяемый как полет с углом планирования менее 45 градусов),
- Парение - Продолжительный свободный планирующий полет, извлечение энергии из поднимающегося воздуха,
- Кайтинг - полет на привязи с использованием наклонной плоскости для создания восходящей силы ветра.
Они сведены в таблицу:
Режим полета | ||||
---|---|---|---|---|
Короткая продолжительность | Продолжительный свободный полет | Привязанный | ||
Движение вперед по воздуху | Никто | Не классифицируется как рейс | Легче воздуха Дрейфующий | Легче воздуха |
Медленнее, чем движение вниз | Парашютный | Парашютный | Не классифицируется как рейс | |
Быстрее, чем движение вниз | Скольжение | Парящий | Кайтинг |
Способы полета и использование
Некоторые примеры использования показаны в следующей таблице:
Самолет | Животные | Растения и грибы | |
---|---|---|---|
Легче воздуха | Воздушный шар | - | - |
Дрейфующий | - | Мелкие насекомые | Споры, семена орхидей |
Парашютный | Парашют | Воздушный змей-паук | Вращающиеся крылышки (клен, платан) Волосы (одуванчик) |
Скольжение | Планер | Белка-летяга | Крылатые семена ( Alsomitra macrocarpa ) |
Парящий | Планер | Альбатрос | |
Кайтинг | Воздушный змей Роторный змей |
Легче воздуха
Полет легче воздуха используется только человеком. Летательный аппарат легче воздуха без двигателя называется воздушным шаром.
Надувные шары
Шар представляет собой мешок , заполненный газом с более низкой плотностью , чем окружающий воздух , чтобы обеспечить плавучесть . Газ может быть горячим воздухом, водородом или гелием . Использование плавучих газов неизвестно в мире природы.
Воздушный шар может быть привязан как воздушный змей или плыть по ветру в свободном полете. Пилот может контролировать высоту свободно летящего аэростата, нагревая газ или выпуская балласт, обеспечивая некоторый контроль направления (поскольку направление ветра меняется с высотой).
Дрейфующий
Свободно падающий объект без какой-либо адаптации к полету может поддерживаться ветром только в том случае, если он очень легкий и падает медленнее, чем ветер дует его вверх. Достаточно легкий объект может использовать восходящие потоки и дрейфовать от ветра таким образом в течение длительных периодов времени.
Многие споры плесени и бактерий , даже живые бактерии, достаточно малы, чтобы дрейфовать на большие расстояния и подниматься по ветру.
Некоторые растения также используют ветер для распространения семян таким образом. Семена орхидеи очень мелкие и похожие на пыль.
Парашютный
Парашютный спорт - это, по сути, падение или дрейф, но с аэродинамической тормозной поверхностью. Высокое отношение площади поверхности к весу снижает скорость спуска парашюта , позволяя ему оставаться в воздухе в течение более длительных периодов времени. Аэродинамическая поверхность также может допускать небольшое движение вперед, но парашют всегда падает быстрее, чем может двигаться вперед. Воздушный поток вокруг парашюта обычно турбулентный.
Маленькие существа и семена, у которых развились парашюты, могут уноситься ветром на большие расстояния. Среди растений семена одуванчика , молочая и тополя имеют волоски, которые действуют как парашюты. Некоторые пауки бросают парашюты из ниток. Хотя в основном это делают маленькие паучки, взрослые особи весом более 100 мг и размером тела до 14 мм забрасывают парашюты диаметром в метр в сильный восходящий поток.
Парашютный спорт также используется более крупными существами и семенами для путешествий на более короткие расстояния. Семена клена , сосны и платана имеют одно или два крыла, которые действуют как парашюты, способствуя распространению семян . Летающие лягушки используют свои перепончатые лапы как парашюты.
Скольжение
Планирующий полет требует первоначального запуска, дающего объекту достаточно энергии для полета.
Аэродинамический подъемник
Принципы аэродинамической подъемной силы разделяют как природа, так и искусственные летательные аппараты. Когда воздухоплаватель падает, расправленные крылья наклоняются к набегающему воздуху, чтобы создать быстрый прямой поток воздуха над крылом. Этот поток создает аэродинамическую подъемную силу, которая снижает скорость снижения. В результате получается планирующий полет, а не простой спуск, как на парашюте .
Если воздух поднимается быстрее, чем опускается объект, он будет уноситься вверх. Таким образом, планирующий объект может получить дополнительную потенциальную энергию от таких источников, как термики и гребневой подъем.
Планерный самолет
Планер самолета включают планеры , дельтапланы и парапланы . Они должны получить свою начальную энергию движения в процессе запуска. Запуск может осуществляться путем поднятия самолета в воздух с помощью буксирного троса, наземной лебедки или транспортного средства или летательного аппарата-буксира с приводом от двигателя. Для летательных аппаратов, запускаемых с ног, также есть возможность просто спуститься с высоты. Как только планер выпущен, он свободно летает.
Планирующие животные
Существа, способные взлетать в воздух и парить на короткие расстояния, включают:
- Белки-летяги
- Петавр сумчатые
- Летающие змеи
- Ящерицы летающие драконы
- Летучая рыба
Парящий
Полеты без двигателя большей продолжительности и дальности возможны, если поднимающийся воздух используется для получения энергии. Это может еще больше снизить скорость снижения или даже увеличить высоту, известную как парение .
Парение - это когда объект / животное получает дополнительную энергию от поднимающегося воздуха, не прилагая никаких усилий, чтобы оставаться в воздухе. Примером может служить альбатрос , большая морская птица, известная своей способностью оставаться в воздухе, паря над волнами в течение нескольких дней. Многие другие птицы, такие как хищники и аисты, также намеренно взлетают, чтобы продлить свое время в воздухе. Насекомые часто ловятся поднимающимся воздухом и, таким образом, могут быть им рассеяны.
Многие типы планеров предназначены для использования поднимающегося воздуха и, следовательно, также могут взлетать.
Кайтинг
Воздушный поток над привязанным объектом может увеличить его высоту до максимума, частично определяемого длиной привязи, а затем позволить ему поддерживать высоту при достаточном потоке воздуха. Такой привязанный летающий объект называется воздушным змеем.
Если есть ветер, привязь можно прикрепить к фиксированной точке. Движение объекта, такого как скоростной катер, также можно использовать для создания воздушного потока или усиления ветра. Подвижным объектом может быть даже другой воздушный змей. [2]
Пилотируемые воздушные змеи запускались для различных целей.
Смотрите также
- Типы воздушных змеев
- Скольжение
- Летающие и планирующие животные
Рекомендации
- ^ Pennycuick (1972)
- ^ Система и метод ветроэнергетического полета Дейл К. Крамер
Библиография
- Pennycuick, CJ; Полет животных , Арнольд (1972).