กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

การทะยานแบบไดนามิก

การร่อนแบบไดนามิกเป็นเทคนิคการบินที่ใช้เพื่อเพิ่มพลังงานโดยการบินข้ามขอบเขตระหว่างมวลอากาศที่มีความเร็ว ต่างกันซ้ำๆ บริเวณที่...

การทะยานแบบไดนามิก

การร่อนแบบไดนามิกเป็นเทคนิคการบินที่ใช้เพื่อเพิ่มพลังงานโดยการบินข้ามขอบเขตระหว่างมวลอากาศที่มีความเร็ว ต่างกันซ้ำๆ บริเวณที่ มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วลมเช่นนี้มักพบอยู่ใกล้สิ่งกีดขวางและใกล้พื้นผิว ดังนั้นเทคนิคนี้จึงมีประโยชน์หลักๆ สำหรับนกและผู้ควบคุมเครื่องร่อนวิทยุบังคับแต่ บางครั้ง นักบินเครื่องร่อนก็สามารถร่อน แบบไดนามิกใน กระแสลม เฉือน ทางอุตุนิยมวิทยาที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นได้

การร่อนแบบไดนามิกบางครั้งอาจถูกเข้าใจผิดว่าเป็นการร่อนตามลาดเอียงซึ่งเป็นเทคนิคในการสร้างระดับความสูง

กลไกพื้นฐาน

แม้ว่าจะสามารถใช้รูปแบบการบินที่แตกต่างกันได้ในการร่อนแบบไดนามิก แต่รูปแบบที่ง่ายที่สุดคือการบินวนเป็นวงปิดข้ามชั้นแรงเฉือนระหว่างมวลอากาศสองมวลที่เคลื่อนที่สัมพัทธ์กัน เช่น อากาศนิ่งในหุบเขา และชั้นลมเหนือหุบเขา การเพิ่มขึ้นของความเร็วสามารถอธิบายได้ในแง่ของความเร็วลมและความเร็วภาคพื้นดิน:

  • เมื่อเครื่องร่อนเริ่มทำการบินวนเป็นวงกลม เช่น ในมวลอากาศนิ่ง ความเร็วภาคพื้นดินและความเร็วในอากาศจะเท่ากัน
  • เครื่องร่อนพุ่งเข้าสู่มวลอากาศที่กำลังเคลื่อนที่เกือบจะตรงๆ ซึ่งทำให้ความเร็วของเครื่องร่อนเพิ่มขึ้น
  • จากนั้นเครื่องร่อนจะหัน 180 องศา ซึ่งสามารถรักษาระดับความเร็วในอากาศได้เกือบทั้งหมดเนื่องจากแรงส่ง การทำเช่นนี้ต้องเกิดขึ้นทันที มิฉะนั้นความเร็วภาคพื้นดินจะลดลง ความเร็วภาคพื้นดินของเครื่องร่อน ซึ่งในตอนแรกจะต้านลม แล้วจึงตามลม ขณะที่มันหัน จะสูงขึ้นเนื่องจากลมส่งได้เร่งความเร็วเครื่องร่อน
  • การบินวนดำเนินต่อไป โดยเครื่องร่อนกลับเข้าสู่มวลอากาศนิ่งและหมุนตัวกลับ รักษาความเร็วลมและความเร็วภาคพื้นดินที่สูงขึ้นไว้
  • แต่ละรอบการหมุนจะส่งผลให้ความเร็วเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนถึงจุดที่แรงต้านอากาศทำให้ความเร็วไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้อีก

พลังงานจะถูกดึงออกมาโดยใช้ความแตกต่างของความเร็วระหว่างมวลอากาศทั้งสองเพื่อยกวัตถุบินขึ้นไปสู่ระดับความสูงที่สูงขึ้น (หรือเพื่อเปลี่ยนทิศทางการลดระดับตามลำดับ) หลังจากเกิดการเปลี่ยนผ่านระหว่างมวลอากาศ

ห่วงบินแบบไดนามิก
ห่วงบินแบบไดนามิก

ในทางปฏิบัติ จะมี ชั้นผสม ปั่นป่วนเกิดขึ้นระหว่างมวลอากาศที่เคลื่อนที่และมวลอากาศที่หยุดนิ่ง นอกจากนี้ แรง ต้านอากาศยังทำให้เครื่องบินช้าลงอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากความเร็วที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดแรงต้านอากาศที่สูงขึ้น ดังนั้นจึงมีความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ประมาณ 10 เท่าของความเร็วลมสำหรับการออกแบบเครื่องร่อนที่มีประสิทธิภาพ

เมื่อนกทะเลทำการบินร่อนแบบไดนามิกความแตกต่างของความเร็วลมจะน้อยลงมาก ดังนั้นการใช้พลังงานจึงน้อยลงตามไปด้วย แทนที่จะบินเป็นวงกลมเหมือนนักบินเครื่องร่อน นกมักจะบินเป็นครึ่งวงกลมหลายๆ ครั้งในทิศทางตรงกันข้าม ในรูปแบบซิกแซก การบินขึ้นครั้งแรกโดยหันหน้าเข้าหาลมจะทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้น จากนั้นมันจะเลี้ยว 180 องศาและดิ่งลงมาตามความแตกต่างของความเร็วลมเดิม แต่ในทิศทางตามลม ซึ่งจะทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นอีกครั้ง จากนั้นมันจะเลี้ยว 180 องศาที่ระดับความสูงต่ำ ในทิศทางตรงกันข้าม เพื่อหันหน้าเข้าหาลมอีกครั้ง...และวงจรก็จะวนซ้ำไปเรื่อยๆ การทำซ้ำการเคลื่อนไหวนี้ไปเรื่อยๆ ทำให้มันสามารถเคลื่อนที่ไปด้านข้างของลมได้โดยรักษาความเร็วไว้ ซึ่งทำให้มันสามารถเดินทางในทิศทางขวางลมได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด

เนื่องจากแรงต้านอากาศทำให้ความเร็วของนกลดลง การร่อนแบบไดนามิกจึงเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความเร็วที่สูญเสียไปเพราะแรงต้านอากาศ และความเร็วที่ได้มาจากการเคลื่อนที่ผ่านความชันของลม ในบางจุด การบินสูงขึ้นไปอีกจะไม่มีประโยชน์เพิ่มเติม เนื่องจากความชันของลมจะลดลงเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น

นก

โบกมืออัลบาทรอส Phoebastria irrorata

นกอัลbatrossเก่งกาจเป็นพิเศษในการใช้เทคนิคเหล่านี้ และสามารถเดินทางได้หลายพันไมล์โดยใช้พลังงานน้อยมาก นก นางนวลและนกเทิร์นก็แสดงพฤติกรรมนี้ขณะบินเช่นกัน นกที่ร่อนอย่างคล่องแคล่วจะมีโครงสร้างกระดูกที่ช่วยให้พวกมันล็อกปีกได้เมื่อร่อน เพื่อลดความตึงเครียดของกล้ามเนื้อและแรงที่ใช้

ลอร์ดเรย์ลีย์ได้บรรยายถึงการร่อนแบบไดนามิกเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2426 ในวารสารNature ของอังกฤษ : [ 1 ]

...นกที่ไม่ได้กางปีก ไม่สามารถรักษาระดับความสูงคงที่ได้ตลอดไป ไม่ว่าจะเป็นในอากาศนิ่งหรือในลมพัดราบสม่ำเสมอ การรักษาระดับความสูงคงที่นั้นเป็นไปได้ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยอาศัยความเร็วสัมพัทธ์เริ่มต้น แต่ความเร็วนี้ก็จะหมดไปในไม่ช้า ดังนั้น เมื่อใดก็ตามที่นกบินไปตามเส้นทางเดิมเป็นเวลานานโดยไม่กางปีก เราต้องสรุปได้ว่า...
  1. นั่นหมายความว่าเส้นทางนั้นไม่ใช่แนวราบ
  2. ลมไม่ได้พัดในแนวนอน หรือ
  3. เนื่องจากทิศทางลมไม่สม่ำเสมอ
เป็นไปได้ว่าความจริงมักจะแสดงโดย (1) หรือ (2) แต่คำถามที่ฉันต้องการยกขึ้นมาคือ สาเหตุที่แนะนำโดย (3) อาจเกิดขึ้นได้ในบางครั้งหรือไม่

กรณีแรกที่เรย์ลีย์อธิบายไว้ข้างต้นคือการร่อนแบบธรรมดา กรณีที่สองคือการร่อนแบบคงที่ (โดยใช้กระแสลมร้อนคลื่นลีหรือการร่อนตามความลาดชัน ) และกรณีสุดท้ายคือการร่อนแบบไดนามิก[ 2 ]

เครื่องบินที่มีคนขับ

ในหนังสือStreckensegelflug ปี 1975 ของ Helmut Reichmann (ตีพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษในปี 1978 ในชื่อCross-Country SoaringโดยSoaring Society of America ) เขา ได้บรรยายถึงการบินของIngo Rennerในเครื่องร่อนGlasflügel H-301 Libelleเหนือเมือง Tocumwalในออสเตรเลีย เมื่อวันที่ 24 ตุลาคม 1974 ในวันนั้นไม่มีลมที่พื้นผิว แต่เหนือชั้นผกผันที่ความสูง 300 เมตร มีลมแรงประมาณ 70 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (40 นอต ) Renner ใช้การลากจูงขึ้นไปที่ความสูงประมาณ 350 เมตร จากนั้นเขาดิ่งลงอย่างรวดเร็วตามลมจนกระทั่งเข้าสู่บริเวณที่อากาศนิ่ง เขาจึงหมุนตัว 180 องศา (ด้วยแรงG สูง ) และไต่ระดับขึ้นไปอีกครั้ง เมื่อผ่านชั้นผกผัน เขาก็พบกับลม 70 กิโลเมตรต่อชั่วโมงอีกครั้ง คราวนี้เป็นลมต้าน ความเร็วลมที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้เขาสามารถกลับไปสู่ระดับความสูงเดิมได้ ด้วยการทำท่านี้ซ้ำๆ เขาจึงสามารถรักษาระดับความสูงไว้ได้ประมาณ 20 นาทีโดยไม่ต้องมีกระแสลมพัดขึ้น แม้ว่าเขาจะลอยไปตามลมอย่างรวดเร็วก็ตาม ในการบินครั้งต่อๆ มาด้วย เครื่องร่อน Pik 20เขาได้ปรับปรุงเทคนิคนี้ให้ดียิ่งขึ้น จนสามารถกำจัดปัญหาการลอยไปตามลม และยังสามารถบินสวนลมได้อีกด้วย

อากาศยานไร้คนขับ

เทคนิคการร่อนแบบไดนามิกถูกนำมาปรับใช้ในอากาศยานไร้คนขับเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในสภาวะที่ไม่มีแรงขับดัน ซึ่งช่วยเพิ่มระยะเวลาการบินและระยะทำการบินของอากาศยานในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบาก

ยานอวกาศ

การร่อนแบบไดนามิกสามารถใช้เป็นวิธีการที่จะเอาชนะความเร็วลมสุริยะได้ โดยใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของความเร็วนี้ใกล้ดวงอาทิตย์ โลก และ/หรือเฮลิโอพอส[ 3 ] [ 4 ]

เครื่องร่อนบังคับวิทยุ

การร่อนอย่างมีชีวิตชีวาด้วยเครื่องร่อนบังคับวิทยุใกล้เมืองไอเดาฟอลส์ รัฐไอดาโฮ ทิศทางลมพัดจากขวาไปซ้าย

ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 การร่อนด้วยวิทยุควบคุมได้ตื่นตัวกับแนวคิดของการร่อนแบบไดนามิก (ซึ่งเป็น "การค้นพบ" ที่ได้รับการยกย่องอย่างมากจาก Joe Wurts ผู้เชี่ยวชาญด้านการร่อนด้วยวิทยุควบคุม) [ 5 ]นักบินเครื่องร่อนด้วยวิทยุควบคุมทำการร่อนแบบไดนามิกโดยใช้ด้านท้ายลมของลักษณะภูมิประเทศ เช่น สันเขา อานม้า หรือแม้แต่แถวต้นไม้ หากสันเขาหันหน้าเข้าหาลมและมีด้านหลัง (ท้ายลม) ที่ลาดชัน มันสามารถทำให้เกิดการแยกตัวของกระแสลมออกจากยอดเขา ส่งผลให้ชั้นของอากาศที่เคลื่อนที่เร็วอยู่เหนือปริมาณอากาศที่นิ่งหรือไหลย้อนกลับด้านหลังเนินเขา ความชันของความเร็วหรือแรงเฉือนของลมอาจมากกว่าที่นกหรือเครื่องร่อนขนาดเต็มใช้ ความชันที่สูงขึ้นทำให้สามารถดึงพลังงานได้มากขึ้น ส่งผลให้เครื่องบินมีความเร็วสูงขึ้นมาก เครื่องบินจำลองจะบินวนเป็นวงกลมตัดผ่านชั้นอากาศเฉือนซ้ำๆ จากนั้นจะบินฝ่าลมปะทะที่เคลื่อนที่เร็วหลังจากบินขึ้นไปด้านหลังเนินเขา แล้วจึงหันกลับมาบินตามลม ดำดิ่งลงไปในชั้นอากาศเฉือนสู่บริเวณอากาศนิ่ง และหันกลับมาบินขึ้นไปด้านหลังเนินเขาอีกครั้ง แรงที่เกิดจากการเลี้ยวอย่างรวดเร็วด้วยความเร็วสูง (เครื่องบินจำลองที่เร็วที่สุดสามารถรับแรงได้มากกว่า 100 G ) ทำให้ต้องมีการเสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง ลำตัว และปีก อย่างมากด้วยเหตุนี้ เครื่องบินจำลองแบบไดนามิกจึงมักสร้างจากวัสดุ คอมโพสิต

ณ วันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2023 ความเร็วภาคพื้นดินสูงสุดที่รายงานสำหรับการร่อนแบบไดนามิกด้วยวิทยุคือ 908 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 564 ไมล์ต่อชั่วโมง (490 นอต) [ 6 ]ไม่มีองค์กรรับรองอย่างเป็นทางการที่รับรองความเร็ว ดังนั้นบันทึกจึงถูกระบุไว้อย่างไม่เป็นทางการโดยอิงจากการอ่านค่าจากปืนเรดาร์ แม้ว่าจะมีการวิเคราะห์จากภาพวิดีโอและแหล่งข้อมูลอื่น ๆ ด้วยเช่นกัน เมื่อเร็ว ๆ นี้ บางรุ่นเริ่มติดตั้งระบบส่งข้อมูลทางไกลและเครื่องมืออื่น ๆ บนเครื่องเพื่อบันทึกสิ่งต่าง ๆ เช่น อัตราเร่ง ความเร็วลม เป็นต้น

  • เว็บไซต์ RCSpeeds.comรวบรวมรายชื่อสถิติความเร็วในการร่อนแบบไดนามิกของเครื่องร่อนวิทยุบังคับ (อย่างไม่เป็นทางการ)
  • นกอัลบาทรอสบินอย่างไร : ทฤษฎีและการจำลองแบบเรียลไทม์
  • วิธีที่นกอัลบาทรอสทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าอย่างมีพลวัต
  • การร่อนแบบไดนามิกในยุโรป
  • แอนิเมชั่น - อธิบายการร่อนแบบไดนามิก
  • โดรนร่อนอัตโนมัติแบบไดนามิก - แนวทางเชิงทฤษฎี
  • การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโดรนร่อนแบบไดนามิก
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Dynamic_soaring&oldid=1344770406 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การทะยานแบบไดนามิก

การร่อนแบบไดนามิกเป็นเทคนิคการบินที่ใช้เพื่อเพิ่มพลังงานโดยการบินข้ามขอบเขตระหว่างมวลอากาศที่มีความเร็ว ต่างกันซ้ำๆ บริเวณที่...

กลไกพื้นฐาน

แม้ว่าจะสามารถใช้รูปแบบการบินที่แตกต่างกันได้ในการร่อนแบบไดนามิก แต่รูปแบบที่ง่ายที่สุดคือการบินวนเป็นวงปิดข้ามชั้นแรงเฉือนระหว่างมวลอากาศสองมวลที่เคลื่อนที่สัมพัทธ์กัน เช่น อากาศนิ่งในหุบเขา และชั้นลมเหนือหุบเขา...

นก

นกอัลbatross เก่งกาจเป็นพิเศษในการใช้เทคนิคเหล่านี้ และสามารถเดินทางได้หลายพันไมล์โดยใช้พลังงานน้อยมาก นก นางนวล และ นกเทิร์น ก็แสดงพฤติกรรมนี้ขณะบินเช่นกัน นกที่ร่อนอย่างคล่องแคล่วจะมีโครงสร้างกระดูกที่ช่วยให้พวกมันล็อกปีกได้เมื่อร่อน...

เครื่องบินที่มีคนขับ

ในหนังสือ Streckensegelflug ปี 1975 ของ Helmut Reichmann (ตีพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษในปี 1978 ในชื่อ Cross-Country Soaring โดย Soaring Society of America ) เขา ได้บรรยายถึงการบินของ Ingo Renner ใน เครื่องร่อน Glasflügel H-301 Libelle เหนือ เมือง Tocumwal...