本帖最后由 estar 于 2022-10-5 14:26 编辑
目前各类滑翔机比赛，都会有留空计时的科目，而且会占计分的很大比重。
对于普通滑翔机爱好者，更小的下降率能带来更好漂浮性，享受到滑翔的乐趣。
滑翔机有两个非常关键的指标。
1.) 滑降比(Glide Ratio)
滑降比是指飞行期间，飞机前进距离和高度下降之间的比值。这个值越大，代表在同样的高度差下，滑翔的距离越远。
- 滑降比受升力系数和阻力系数的影响，翼形对滑降比的影响很大。当下放襟翼的时候，机翼弯度变大，升阻比变大，滑降比增加的同时，也有助于下降率的降低。
- 滑降比不受载荷的影响。
同一台滑翔机，增加负载会使飞机以同样的滑降比更快飞行(下降)，但飞行的距离不变。同样，减重不会提升滑降比，但会使飞行(下降)得更慢。
2.) 下降率/下沉率 (Sink Rate)
下降率是指飞机在单位时间内下降的高度。下降率越小，代表下降同样高度，需要的时间越长，是滑翔机性能的重要指标之一。
查询了海外的一些网站后看到的一篇关于下降率的文章，在此分享给大家，欢迎一起讨论。
上面是1933年由W Bailey Oswald发表的关于下降率的计算公式。
下面我尽力翻译一下，水平有限。。。懂英文的朋友们可以忽略下面这段。(如果翻译有问题，也请帮忙指正。)
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ω: 下降率 p：空气密度 W: 重量 f：等效寄生阻力面积（包含形状阻力面积，寄生阻力面积。该值随着雷诺系数的降低而变大。） b：有效翼展长度（取平面长度，翼尖的影响比较小） V：空速 - 从该公式可以看出，真正影响下降率的变量只有重量W，有效翼展长度b，以及等效寄生阻力面积f。 可以通过增加翼面积(减小翼载荷)来降低空速V，但增加翼面积的同时，阻力面也会增加，导致雷诺系数的降低，从而进一步增加了阻力面积f。 - 如果希望降低下降率，可以增加有效翼展长度b (公式中b是平方，所以效果会非常明显)，减小重量W，或者降低寄生阻力面积f。 - 如果飞机的阻力较小，高展弦比的机翼可以获得最小的下降率。 如果飞机的阻力较高，则大弦长的机翼可以降低空速，从而获得较低的下降率。 =========
从以上公式可以看出，很多人认为的翼载荷越小，滑翔机的下降率就越低，漂浮性就越好，这个理解其实是不准确的。
因为翼载荷(重量除以翼面积)这个参数，并不在下降率的公式中。
在这个公式中的不是翼载荷，而是翼展载荷(Span Loading)，翼展载荷的计算公式是重量除以翼展的平方。( W / b^2 )
我们可以拿两台不同翼展的F3K和F5J机型来验证一下。
这两台飞机的最小下降率都在0.3m/s。
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- Snipe (F3K)： 翼展1.5m，翼面积19.65dm2，重量220g。（翼载荷: 11.2g/dm2; 翼展载荷: 97.8g/m2）
- Maxa (F5J) ： 翼展4m，翼面积82.16dm2，重量1600g。（翼载荷: 19.5g/dm2; 翼展载荷: 100g/m2）
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4m Maxa 的翼载荷比 1.5m Snipe 高了 70%，但翼展载荷几乎相同，因此都达到了0.3m/s的下降率。
下面是一些全尺寸滑翔机最小下降率和翼展载荷的数据图。
从图上可以看出，全尺寸滑翔机的最小下降率会随着翼展载荷的增加而增加，基本是线性的关系。
考虑到模型滑翔机和全尺寸滑翔机在雷诺系数上的巨大差异，下面用XFLR5做了仿真计算。
用XFLR5建立了A/B/C三种不同的翼型。
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A). 翼展3.4m，翼面积69.05dm2，重量1820g。
B). 基于A，将翼展减半到1.7m；为了确保翼面积不变，将弦长增加一倍，维持翼面积69.05dm2；整机重量不变1820g。
(对比A，翼载荷不变，翼展载荷变为A的1/4）
C). 翼展维持3.4m；将弦长增加一倍，翼面积加倍到138dm2；整机重量不变1820g。
(对比A，翼载荷减小一倍，翼展载荷不变）
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下面是对A/B/C三种翼型的下降率的仿真结果。
红色曲线是翼型A，绿色曲线为翼型B，粉色曲线是翼型C。
从仿真结果可以看出：
- 翼型B将翼展减半以后，导致翼展负载大幅度降低，低速状态下的下降率上升了一倍。
- 翼型C在维持翼展不变的情况下，通过增加弦长将翼面积翻倍，虽然翼载荷降低了一倍，失速点降低了，但由于阻力面积变大，对降低下降率没有任何帮助。
最后总结一下，如果希望获得最小下降率，需要关注下面几点。
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- 选择升阻比好的翼型（实际还要综合考虑高速性能），调试找到最高滑降比的襟翼下放距离。
- 关注翼展负载（Span Loading），而不是翼载荷。
尽量选择展弦比高的机型，例如同样是1.5m翼展的F3K机型，弦长较长翼面积较大的机型虽然翼载荷较小，但下降率未必会更好。
- 减重，减重，减重。
减重可以减小下降率。
但考虑到滑翔机不可能只在静气流状态下飞行，更轻的重量会使得飞机对外界的扰动更敏感，飞行速度更慢，巡航范围更小，找到热气流的概率也会降低。
所以很多时候需要平衡，根据实际环境增加配重。
- 优化等效寄生阻力面积f
关于下降率公式里面的f值，这个我也没太看懂，求大神们指点，怎么才能优化这个等效阻力面积。 
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# 最后附上国外论坛上的原文。
https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2601411-Is-wing-loading-what-determines-the-minimum-sink-rate-of-a-glider
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发表于 2022-10-5 14:13
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