Динамичный парящий

Динамическое падение - это метод полета, используемый для получения энергии путем многократного пересечения границы между воздушными массами различной скорости . Такие зоны градиента ветра , как правило, встречаются близко к препятствиям и близко к поверхности, поэтому метод в основном использует птиц и операторов радиоконтролируемых планеров , но пилоты планеров иногда способны динамически взлететь в метеорологических ножницах ветра на более высоких высотах. Полем

Динамическое падение иногда путается с парящим склоном , который является техникой для достижения высоты.

Основной механизм

В то время как различные схемы полета могут быть использованы в динамическом паряке, самым простым является закрытый цикл через слой сдвига между двумя воздушными массами в относительном движении, например, стационарный воздух в долине и слой ветра над долиной. Усиление скорости может быть объяснено с точки зрения воздушной скорости и скорости земли:

• Поскольку планер начинает петлю, скажем, в стационарной воздушной массе, грунтовая скорость и воздушная скорость одинаковы.
• Глидер входит в движущуюся воздушную массу почти в лобовой, что увеличивает воздушную скорость планера.
• Затем планер исполняется 180 °, где он способен сохранить большую часть своего воздушного скорости из -за импульса. Это должно произойти немедленно, иначе скорость заземления будет потеряна. Списка Glider Ground, сначала ствол, затем по ветру, как он поворачивается, теперь выше, так как попутный ветер ускорил планер.
• Петля продолжается, когда планер повторно входит в стационарную воздушную массу и поворачиваясь, сохраняя теперь более высокую скорость воздушной скорости и скорость.
• Каждый цикл приводит к более высоким скоростям, до точки, где сопротивление предотвращает дополнительное увеличение.

Энергия извлекается с использованием разницы в скорости между двумя воздушными массами, чтобы поднять летающий объект на большую высоту (или для обращения спуска соответственно) после переноса между воздушными массами.

Dynamic Soaring Loop

существует турбулентный На практике между движущейся и стационарной воздушной массой слой смешивания. Кроме того, силы сопротивления постоянно замедляют плоскость. Поскольку более высокая скорость приводит к повышению усилий сопротивления, существует максимальная скорость, которая может быть достигнута. Обычно примерно в 10 раз превышает скорость ветра для эффективных конструкций планера.

Когда морские птицы выполняют динамическое падение, градиенты ветра гораздо менее выражены, поэтому извлечение энергии сравнительно меньше. Вместо того, чтобы летать по кругу, как это делают пилоты планера, птицы обычно выполняют серию половины кругов в противоположных направлениях, по зигзагообразному рисунку. Первоначальный подъем, хотя градиент, обращенный к ветру, заставляет его набрать воздушную скорость. Затем он делает поворот на 180 ° и погружается назад через тот же градиент, но в направлении по ветру, что снова заставляет его набрать воздушную скорость. Затем он делает поворот на 180 ° на низкой высоте, в другом направлении, чтобы лицом обратно вверх на ветер ... и цикл повторяется. Повторяя маневр снова и снова, он может продвигаться по боковому ветру при сохранении своей воздушной скорости, что позволяет ему двигаться в поперечном направлении бесконечно.

As drag is slowing the bird, dynamic soaring is a tradeoff between speed lost to drag, and speed gained by moving through the wind gradient. At some point, climbing higher carries no additional benefit, as the wind gradient lessens with altitude.

Birds

Waved albatross Phoebastria irrorata

Albatrosses are particularly adept at exploiting these techniques and can travel thousands of miles using very little energy. Gulls and terns also exhibit this behaviour in flight. Birds that soar dynamically have a skeletal structure that allows them to lock their wings when they are soaring, to reduce muscle tension and effort.

Lord Rayleigh first described dynamic soaring in 1883 in the British journal Nature:

...a bird without working his wings cannot, either in still air or in a uniform horizontal wind, maintain his level indefinitely. For a short time such maintenance is possible at the expense of an initial relative velocity, but this must soon be exhausted. Whenever therefore a bird pursues his course for some time without working his wings, we must conclude either

1. that the course is not horizontal,
2. that the wind is not horizontal, or
3. that the wind is not uniform.

It is probable that the truth is usually represented by (1) or (2); but the question I wish to raise is whether the cause suggested by (3) may not sometimes come into operation.

The first case described above by Rayleigh is simple gliding flight, the second is static soaring (using thermals, lee waves or slope soaring), and the last is dynamic soaring.

Manned aircraft

In his 1975 book Streckensegelflug (published in English in 1978 as Cross-Country Soaring by the Soaring Society of America), Helmut Reichmann describes a flight made by Ingo Renner in a Glasflügel H-301 Libelle glider over Tocumwal in Australia on 24 October 1974. On that day there was no wind at the surface, but above an inversion at 300 meters there was a strong wind of about 70 km/h (40 knots). Renner took a tow up to about 350 m from where he dived steeply downwind until he entered the still air; he then pulled a 180-degree turn (with high g) and climbed back up again. On passing through the inversion he re-encountered the 70 km/h wind, this time as a head-wind. The additional air-speed that this provided enabled him to recover his original height. By repeating this manoeuvre he successfully maintained his height for around 20 minutes without the existence of ascending air, although he was drifting rapidly downwind. In later flights in a Pik 20 sailplane, he refined the technique so that he was able to eliminate the downwind drift and even make headway into the wind.

Unmanned aircraft

The dynamic soaring technique is adapted in unmanned aerial vehicles for enhancing their performance under a thrust-off condition. This improves the endurance and range of the aircraft in austere conditions.

Spacecraft

Dynamic soaring can be used as a means to exceed the solar wind speed, by exploiting differences in this speed near the sun, the Earth, and/or the heliopause.

Radio-controlled gliders

Dynamic soaring with R/C glider near Idaho Falls, Idaho. Wind direction is from right to left.

In the late 1990s, radio-controlled gliding awoke to the idea of dynamic soaring (a "discovery" largely credited to RC soaring luminary Joe Wurts). Radio-controlled glider pilots perform dynamic soaring using the leeward side of ground features such as ridges, saddles, or even rows of trees. If the ridge faces the wind, and has a steep back (leeward) side, it can cause flow separation off the top of the hill, resulting in a layer of fast air moving over the top of a volume of stagnant or reverse-flow air behind the hill. The velocity gradient, or wind shear, can be much greater than those used by birds or full scale sailplanes. The higher gradient allows for correspondingly greater energy extraction, resulting in much higher speeds for the aircraft. Models repeatedly cross the shear layer by flying in a circular path, penetrating a fast-moving headwind after flying up the back side, turning to fly with the wind, diving down through the shear layer into the stagnant air, and turning again to fly back up the back side of the hill. The loads caused by rapid turning at high speed (the fastest models can pull over 100 Gs) require significant structural reinforcement in the fuselage and wing. Because of this, dynamic soaring models are commonly built using composite materials.

По состоянию на 21 февраля 2023 года самая высокая зарегистрированная скорость заземления для динамики радиоконтроля составляла 908 км / ч или 564 миль в час (490 кН). Не существует официальной санкционирующей организации, которая сертифицирует скорости, поэтому записи перечислены неофициально на основе показаний радара, хотя также используется анализ видеозаписей и других источников. В последнее время некоторые модели начали нести встроенную телеметрию и другие инструменты, чтобы записать такие вещи, как ускорение, скорость воздуха и т. Д.

Внешние ссылки

• Rcspeeds.com Список неофициальных радиоуправляющих планеров Динамических записей скорости скорости скорости
• Как летает альбатрос , теория и симуляция в реальном времени
• Как альбатрос динамически взлетел
• Динамичный паря в Европе
• Анимация - динамичный парящий объяснен
• Автономный динамический парящий беспилотник - теоретический подход.
• Максимизация энергии динамического парящего беспилотника