論新型奢華運(yùn)

1、論新型奢華運(yùn)用滑翔傘運(yùn)動的發(fā)展歷史與最新變革滑翔傘起源于1984年，是由法國一批熱愛跳傘、滑翔翼的飛行人員發(fā)明的一種飛行運(yùn)動，目前在歐美和日本等國非常流行，在臺灣也掀起了一股旋風(fēng)。滑翔傘與傳統(tǒng)的降落傘不同，它是一種飛行器。最初，居住在阿爾卑斯山腳下沙木尼小鎮(zhèn)的法國登山家貝登，利用一頂方形降落傘從阿爾卑斯山上成功地飛降到山下。許多登山家們紛紛效仿，并對降落傘進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，將降落傘與滑翔翼的特點(diǎn)相結(jié)合，制造出了利用山坡地形起飛，能夠在空中自由翱翔的滑翔傘。1984年法國登山家菲隆(從阿爾卑斯山的勃朗峰上成功地飛出，使滑翔傘名聲大噪，迅速在世界各地風(fēng)行起來。今天，在世界各地，滑翔傘愛好者達(dá)數(shù)十萬

2、之多。 滑翔傘的歷史發(fā)展過程:1495 - Leonardo Da Vinchi 設(shè)計(jì)了用四根木頭撐開的錐形降落傘 1595 - Fausto Veranzio在威尼斯從塔上用木質(zhì)和帆布組成的裝備跳下1687 - 在泰國一個宮廷小丑用兩個大傘從高處跳下.風(fēng)帶著他降落到房頂、樹上和附近的河里 1783 - Sebastian Lenormand 用直徑14英尺的降落傘從塔上跳下 1785 - 領(lǐng)式絲綢降落傘被日本的 Blanchard發(fā)明設(shè)計(jì). 他從氣球上跳下摔斷了腿.1797 - Andre Garnerin 做了許多次高空跳躍, 有一次在倫敦8，000英尺的上空. 1800-更多的高空跳躍使

3、用了不同的設(shè)計(jì)，包括反錐形的設(shè)計(jì)1887 - 第一款降落傘坐帶被發(fā)明了1903 - Wright Brothers 做了第一次動力飛行. 1911 - 飛行員降落傘被發(fā)明了 - 從降落傘包拉出降落傘.第一次自由墜落被完成了1913 - 第一款可滑翔的降落傘被發(fā)明了.第一次世界大戰(zhàn)導(dǎo)致取消了它的進(jìn)一步開發(fā)! 1914 - 在 Tiny Broadwich 的降落傘繩被飛行器掛住之后, 在他第二次跳躍時(shí)割斷了繩索自己拉動它-第一款人工操控的降落傘誕生了。1929 - 一種三角型傘翼被申請了專利1930 - 俄國人舉行了第一次降落精確性辯論1932 - 美國人做了精確性的嘗試1941 - 德國人降落

4、了 14,000 傘兵在希臘的Crete島. 1948 - 國際航空協(xié)會(Federation Aeronautique Internationale )正式成立了1948 - Dr Francis Rogallo & (美國)國家航空和宇宙航行局開發(fā)了三角型靈活的風(fēng)箏.1954 - Fred Mason 把T型架插入傘翼布給它前沖力，并申請了專利1960 - Capt Joseph Kittinger從 102,000 英尺高的氣球上落下, 在自由墜落過程中達(dá)到了702 英里每時(shí)1961 - 在美國 Tom Purcell Jr 在Rogello 風(fēng)箏上被托拽. 1961 - 上升的

5、降落傘被想出來了，托拽傘開始出現(xiàn)了.1962 - 操控降落傘被發(fā)明了. 一種到處都是孔的可以操縱的降落傘! 1962 - John Dickinson 飛一個羅加洛回收翼傘.60后期的翼傘都是在羅加洛回收翼傘基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的.1964 - 第一款方形降落傘在佛羅里達(dá)被 Domina Jalbert 發(fā)明. 1968 - 在美國"滑翔翼"被Steve Snyder發(fā)明了. 1968 - 在平靜的湖岸跑步起飛降落傘. 飛行雜志報(bào)道了這件事. 1969 - 滑翔機(jī)被 Steve Snyder發(fā)明了.1973 - 在大不列顛滑翔傘組織撤消支持后,大不列顛滑翔傘俱樂部組織成立了, 197

6、0 - 懸掛滑翔運(yùn)動開始非常流行1980 - 在法國和瑞士阿爾卑斯山脈,一些滑翔愛好者開始模仿懸掛滑翔者從山坡上起飛.1980 -1990滑翔傘被從跳傘改進(jìn)而來提供了適宜的滑翔。這種設(shè)計(jì)使傘翼更高,氣室更窄,傘形更狹長。加速器被發(fā)明了,它是放在組帶前,拉下可以給傘更大沖力的設(shè)備1992 大不列顛懸掛滑翔協(xié)會和大不列顛滑翔傘俱樂部合并為大不列顛懸掛滑翔及滑翔傘協(xié)會 飛 行 原 理滑翔傘的空氣動力學(xué)結(jié)構(gòu)比較明朗，它的傘衣有上翼面、下翼面和數(shù)十個成形肋片（隔間）構(gòu)成。傘衣前緣部分有一定尺寸的進(jìn)氣口（風(fēng)口），而后緣則完全封閉，這樣當(dāng)飛行員在山坡上向前跑動時(shí)，空氣灌入風(fēng)口，根據(jù)流體連續(xù)性原理和

7、伯努里定理，由于上下翼面彎度不同，空氣流經(jīng)時(shí)產(chǎn)生壓力差，較短直的下翼面產(chǎn)生向較彎長的上翼面的推力，滑翔傘就是靠這種提升力能把人帶離地面，成功地起飛，飛行時(shí)的空速范圍是21-65公里小時(shí)?；?翔 傘 構(gòu) 成滑翔傘主要由傘衣、傘繩、組帶、座袋等主要部分組成。傘衣又稱傘頭，由上、下翼面和左右肋片隔成一個個氣室，當(dāng)空氣由風(fēng)口進(jìn)入氣室后，在空氣沖壓力的作用下，傘衣內(nèi)腔均勻充氣并保持一定的剛性。翼肋上大小不等的空洞使各氣室間的空氣可沿展向流動，以平衡整個傘翼的內(nèi)部壓力。早期的傘衣用色彩鮮艷不透氣的抗撕裂涂層尼龍織物縫制，現(xiàn)在的滑翔傘使用涂有聚胺基甲酸脂和硅原料的雙面涂層的抗紫外線輻射、抗撕裂的滌綸聚酯織物

8、縫制。傘衣重量平均在6-8公斤之間，翼展長可達(dá)11-13米，翼面積在20-30平方米之間，不同尺寸和級別的滑翔傘中，傘衣的翼面積（投影）、氣室數(shù)、展弦比（翼展的長度與弦長的比值）等參數(shù)各不相同，因而滑翔傘的速度、滑翔比、下沉率也不同，所以要根據(jù)飛行員的體重和飛行技術(shù)，選擇相應(yīng)的級別和型號。傘繩是連接傘衣與座帶的傳力構(gòu)件，早期滑翔傘的傘繩多用常規(guī)降落傘使用的綿絲繩，為減小變形和風(fēng)阻，減輕重量，現(xiàn)基本上都采用直徑小、強(qiáng)度高、變形小的防彈纖維材料制作，它的內(nèi)芯為凱芙拉纖維Kevlar或Spectra材科、外層為聚脂纖維的護(hù)套，以防紫外線照射而降低強(qiáng)度并增加耐磨性，別小看這火柴棍粗細(xì)的傘繩，每根的拉力

9、可達(dá)40KG以上。組帶把傘繩由前往后分為34組(稱A、B、C及D組)，在傘衣中心軸兩側(cè)呈對稱分布，依次控制著前緣風(fēng)口、傘的主面升力中心和后緣等部位，組帶的端點(diǎn)由金屬保險(xiǎn)主鉤與座帶相連。左右手的剎車?yán)K可以控制左右轉(zhuǎn)彎、減速、剎停等動作，因而飛行員在空中可以準(zhǔn)確地控制飛行方向和航線。降落時(shí)通過對剎車?yán)K的控制，腳部受到的沖擊甚至比下臺階還要輕緩，可以做到"翩翩而至，從天而降"。座袋是飛行員在飛行過程中支撐人體的重要部分，使飛行員呈半躺狀態(tài)或坐姿飛行，保持良好的視角和舒適感。座袋內(nèi)的高強(qiáng)度纖維板可以保護(hù)身體免受撞擊，有些則加裝了可充氣的座墊，在背墊中裝有固定或活動式的玻璃鋼背部護(hù)板

10、，增強(qiáng)了對人體背部和脊柱的防護(hù)功能。流線型的座袋專為競速越野設(shè)計(jì)，可以減少空氣阻力。除此之外，背帶系統(tǒng)上還設(shè)有放置救生傘和配重水袋(重物)等的空間。 救生傘Parachute又稱副傘，形狀為圓穹形，下沉率大，滑翔比小，主要負(fù)責(zé)救生。副傘拉手設(shè)計(jì)在飛行員伸手就可以夠到的地方，當(dāng)主傘萬一出現(xiàn)不能恢復(fù)的狀況無法繼續(xù)飛行時(shí)，就可以拋出副傘降落。為了獲得最大的牽引力，減緩下沉速度，在副傘拋出后要盡快回收主傘以使副傘升至飛行員的正上方。副傘平時(shí)折疊在座袋里，即使不用也必須每隔3-6個月重新包裝一次，以防粘連而影響開傘性能和打開速度。前置的副傘包設(shè)計(jì)為一個平臺，可以放置高度表、對講機(jī)、GPS(全球衛(wèi)星定位系

11、統(tǒng)，用于導(dǎo)航)、羅盤、飛行電腦等各種飛行儀表以提供飛行數(shù)據(jù)，使飛行員在飛行過程中對空域、高度、速度、方向做到一目了然，并能隨時(shí)保持和隊(duì)友以及地面人員的相互聯(lián)系。為適應(yīng)飛行需要，確保安全，還要攜帶救生傘和配備個人防護(hù)用品，如抗震性能卓越的專業(yè)頭盔Helmets、可減少風(fēng)阻并保暖防潮的飛行服、有護(hù)踝和防滑刺的專業(yè)傘靴、手套和護(hù)目鏡等?；鑲愕倪\(yùn)動的真正形成經(jīng)歷了一個漫長的測試、研發(fā)過程，其運(yùn)用的物理原理以及各個運(yùn)動狀態(tài)下得自然原因所帶來的不同原因都是影響滑翔傘在運(yùn)動過程中對人身的保護(hù)以及傘體本身的各種性能，因而在滑翔傘的設(shè)計(jì)中對運(yùn)動的模擬要從各個方面精確的進(jìn)行測試。PPG的模型絕大多數(shù)的降落傘與負(fù)

12、載系統(tǒng)被當(dāng)成一個和飛機(jī)相同的剛體來進(jìn)行分析而傘翼還被作為一個六自由度的模型來分析然而, 在考慮到降落傘及其負(fù)載的振蕩存在不同后, 分析其運(yùn)動特性時(shí)就將其作為兩個個體組成的系統(tǒng)來分析在此類系統(tǒng)中具有最多自由度的是可旋轉(zhuǎn)的降落傘，被作為兩個個體組成的具有九個自由度的系統(tǒng)進(jìn)行分析 近期，傘翼和其負(fù)載間的相對運(yùn)動已經(jīng)被研究其中存在著四種相對運(yùn)動(1) 相對偏航, (2) 相對橫搖(3)相對升降 (4) 相對俯仰.然而, (2)相對橫搖和 (3) 相對升降通常可被忽略圖展示了PPG的零部件該傘翼具有基本的6個自由度, 例如, 相對自由俯仰運(yùn)動和扭曲運(yùn)動,可以被建模成一個關(guān)于傘翼偏航軸Zc的含彈簧和阻尼的

13、二階振蕩系統(tǒng). 選取傘翼和其負(fù)載的重心作為其各自的坐標(biāo)系統(tǒng)零點(diǎn)傘翼和負(fù)載的連接處（懸掛點(diǎn)）采用了一種連接反應(yīng)和一種回轉(zhuǎn)力矩的模型，控制輸入兩條控制繩從傘蓋的左右尾緣垂下. 向負(fù)載方向拉拽控制繩使傘翼邊緣偏轉(zhuǎn)以在傘蓋中產(chǎn)生剎停力,可以使PPG向被拉拽控制繩方向偏轉(zhuǎn). 當(dāng)左右控制繩同時(shí)被拉拽即可減緩向前的速度. 因此，PPG的系統(tǒng)有3個控制輸入。飛行測試數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)分析結(jié)果的比較/圖4.控制輸入圖5和圖6分別顯示了傘蓋的俯仰率和俯仰角在飛行測試中的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模擬的比較結(jié)果. 其中部分由飛行測試得來的飛行動力參數(shù)進(jìn)行了修改, 數(shù)學(xué)模擬的時(shí)間序列曲線和飛行測試中的并不接近. 因此對用于數(shù)學(xué)模擬的參數(shù)必須

14、修改. 圖5 傘蓋俯仰率的比較圖6.傘蓋俯仰角的比較飛行分析基于這個模型我們得到了運(yùn)動的共識，并分析了滑翔，平飛，左右轉(zhuǎn)等的運(yùn)動參數(shù)。同時(shí)計(jì)算了利用推進(jìn)力直線水平飛行，轉(zhuǎn)向水平飛行時(shí)各狀態(tài)變量的時(shí)間響應(yīng)，并分析了在方波輸入或階躍輸入時(shí)的振蕩阻尼系數(shù)。直線水平飛行和滑翔圖7-9顯示了一水平飛行的數(shù)學(xué)分析結(jié)果.剎車偏轉(zhuǎn)角為零. 推進(jìn)力由一個時(shí)間常數(shù)為1秒的一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)提供. 階躍信號的值為190.92N，在5s處發(fā)生跳變。圖8顯示了傘蓋原點(diǎn)的軌跡. 圖9顯示了傘翼和負(fù)載的俯仰角.傘蓋和負(fù)載的俯仰角初始值分別是3.5 (deg) 和4.841 (deg)。傘蓋俯仰角的震蕩在階躍輸入發(fā)生20秒處

15、收斂. 震蕩的最大振幅約為4 (deg).傘蓋的俯仰角的穩(wěn)態(tài)值為16.281 (deg).圖7.控制輸入（推進(jìn)力）圖8.傘翼軌跡圖9.俯仰角圖10-12展示了方波輸入推進(jìn)力的數(shù)字模擬結(jié)果. 剎車偏轉(zhuǎn)角為0. 推進(jìn)力由一個時(shí)間常數(shù)為1秒的一階系統(tǒng)響應(yīng)提供. 輸入的上升沿在5秒處并在20秒處消失. 圖11顯示傘蓋的軌跡. 圖9顯示了傘翼和負(fù)載的俯仰角的時(shí)間響應(yīng)。. 震蕩在5秒和20秒處活躍在約40秒處收斂。傘蓋俯仰角的穩(wěn)態(tài)值為3.5 (deg)。圖10.控制輸入（推進(jìn)力）圖11.傘蓋軌跡 圖12.俯仰角右轉(zhuǎn)水平飛行和滑翔圖顯示了右轉(zhuǎn)水平飛行的數(shù)學(xué)模擬結(jié)果。右側(cè)控制繩被拉動大約30厘米, 相當(dāng)于剎車

16、偏轉(zhuǎn)角的0.1 (rad).推進(jìn)力為251.54 (N)的階躍輸入.右側(cè)控制繩開始被拉動的時(shí)間在5 (sec)處，同時(shí)推進(jìn)力增加.拉動控制繩的時(shí)間參數(shù)為2秒. 推進(jìn)力輸入的時(shí)間常數(shù)為1秒。圖15顯示了傘蓋原點(diǎn)的軌跡. 圖16顯示了傘翼和負(fù)載的高度角. 一大振幅的二階震蕩出現(xiàn)在傘蓋的俯仰角和滾動角。震蕩后振幅在30秒處收斂.俯仰角的最大振幅大約是10 (deg). 滾動角的最大振幅為7 (deg). 穩(wěn)態(tài)時(shí)傘蓋的俯仰角和滾動角分別是22 (deg) 和15 (deg)圖13.控制輸入（剎車偏轉(zhuǎn)角） 圖14.控制輸入（推進(jìn)力）圖15.傘蓋軌跡為了研究由推進(jìn)力引起的負(fù)載震蕩，我們必須分析PPG的運(yùn)動

17、特性。因而我們建立一個8自由度的模型，并給予這個模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬。分析結(jié)果表明，提供的模型PPG可以恰當(dāng)?shù)拿枋稣媸堑腜PG。據(jù)新科學(xué)家報(bào)道，在美國，無人駕駛滑翔傘的設(shè)計(jì) 初衷就是協(xié)助士兵們完成一些秘密任務(wù)?？偛课挥诩~約的美國阿塔里航宇公司多年來致力于研發(fā)各類航空器，包括小型無人駕駛飛機(jī)和雙人滑翔機(jī)。一般滑翔傘有一 矩形或者橢圓型的傘篷，為其在空中滑行產(chǎn)生上升力。因此只要有足夠的上升氣流或者熱裂法炭黑，飛行者能在無動力條件下翱翔藍(lán)天，只需拉動連接傘篷繩索就能 自如控制飛行器的速度方向。阿塔里航宇公司已經(jīng)研發(fā)了幾款遠(yuǎn)程控制滑翔傘，內(nèi)含操縱裝置、全球定位系統(tǒng)接收器和無線電裝置。公司發(fā)言人稱，這些滑

18、翔傘可以攜帶養(yǎng)料補(bǔ)給，甚至攜帶炸 彈，并且能精確投擲。同時(shí)公司也開發(fā)出了無人駕駛滑翔傘。傘篷下裝有發(fā)動機(jī)和適于有效載荷的推進(jìn)器。這些滑翔傘外型更為小巧，操作更為簡便，而且比現(xiàn)有的 航空器噪音更低。美國國防高級研究項(xiàng)目署(DARPA)對無人駕駛偵察器提供長期的資金支持，此偵察器被稱為持久自行動力翼傘(LEAPP)。LEAPP 既可以空投也能從地面發(fā)射，在載重100千克的情況下仍能飛行48小時(shí)，而且翼傘中配置了攝像監(jiān)視器。它不僅能自行駕駛，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。微型 LEAPP模型的視頻錄象顯示其起飛降落和飛行的全過程。大型LEAPP的首飛試驗(yàn)預(yù)定在2006年的9月。 阿塔里 航宇公司也未停止對雙人滑翔傘的開發(fā)工作，他們已經(jīng)用希臘神話的客邁拉為其命名，滑翔傘后部將裝配一個推進(jìn)器而且配置了動力輪。它能從飛機(jī)中降落，在空中 滑翔，必要時(shí)通過調(diào)整傘篷角度就能平穩(wěn)降落。此滑翔傘時(shí)速將達(dá)到46.3公里，每小時(shí)消耗7.5升燃料?；鑲闶侨祟愖钶p巧便宜的飛行器，據(jù)報(bào)道，歐洲有大約300萬滑翔傘愛好者，韓國和日本也大概有10萬人滑翔傘愛好者，隨著低空開發(fā)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，滑翔傘運(yùn)動在中國將進(jìn)一步發(fā)展壯大。97世界杯滑翔傘比賽今年6月在河南省林州市舉行。各國