自由飞翔——滑翔伞

苗　军

热身区

滑翔伞，起源于20世纪70年代的欧洲，一些登山者发明了乘降落伞滑翔来快速下山的方法，后来这种美好的滑翔体验发展成了一项新兴的体育运动。而后，滑翔伞便以其新奇、刺激迅速风靡了世界各地。20多年前这项运动被传入我国，并开始成为广大爱好者向往和迷恋的户外运动之一。

全套滑翔伞一般仅重约20kg，主要由伞衣、伞绳、组带、座袋、副伞等部分组成。

伞衣又称伞头，翼展可达13m，翼面约20m2。伞头由上、下翼面和左右肋片隔成一个个气室，起飞和飞行时，空气从朝向前方的风口进入气室，在空气的冲压下，相互连通的伞衣气室均充气并保持一定的刚性。由于上下翼面的弯曲弧度不同，空气流经伞头时产生向上的压力差，滑翔伞就是靠这种提升力使人脱离大地的，飞行速度为20 ～65km/h。

伞绳是连接伞衣与座带的传力构件，由高强度防弹纤维制成，又细又结实。伞绳由前往后被分成3～4组。

组带在伞衣两侧对称分布，依次控制着前沿风口、伞的主面升力中心和后缘部分，组带端点由金属保险主钩与座带相连。左右手的刹车绳可控制左右转弯、减速、刹停等动作，从天而降时通过对刹车绳的控制，可以做到零速雀降，使脚部受到的冲击很小，甚至比下台阶还要轻缓。

座袋呈“L”型，由伞绳吊在伞衣下面，飞行员可舒适地坐或半躺在座袋里，放松地鸟瞰脚下的大地，尽情享受凌空飞翔的乐趣。座袋内的高强度纤维板可有效地保护人体免受撞击。在背带系统上还设有副伞和配重水袋等。

副伞是救生用伞，当万一出现主伞不能恢复而无法继续飞行时，才抛出副伞降落。在离地不超过50m的低空是来不及使用副伞的！抛出的副伞为圆穹形，比主伞小，下沉较快，所以只在危急情况下才使用。滑翔伞运动比较安全，副伞往往是用不到的。

练功区

滑翔伞是最自我、最自然的飞行方式。放飞你的自由吧，驾着滑翔伞徜徉在辽阔的天空里，像鸟儿一样飞翔，让白云掠过身边，倾听风的呼唤，让身心最大限度地融入大自然。

滑翔伞是最简单的飞行器。经专业教练指导，大部分人可以在一个半小时内学会起飞、转弯和着陆等基本操作，关键是掌握起降的操作要领，注意风向风速的变化。一般来讲，风速2～5m/s较合适，但为了安全飞行，必须全面了解天气、装备、安全守则和空中交通规则。滑翔伞运动讲究的是天人合一，如果天气或心情不好是绝对不可以飞行的。

滑翔伞又称山坡伞，但初学者应先在平地上练习铺伞和起伞，当你能快速而稳当地将伞拉起时，就可以背上初级伞登上十几米高的小山坡试飞了。将伞衣展开，逆风拉起，使气室内充满气，顺山坡往下跑几步，双脚便不由自主地腾空了，仿佛瞬间从大地怀中解脱，变成了一只鸟儿。

滑翔伞自身没有动力，必须依靠外力进行爬升。在晴朗的天气里，飞行员可以通过控制飞行方向进入热气流爬升；或者在风力较强的天气下，依靠山形造成的动力气流徘徊在陡坡峭壁间。

着陆前，滑翔伞一定要面向逆风，同时两手将操纵棒拉下，通过双侧施加较大幅度的刹车，在距离地面数米处就可以轻松着陆。

过招区

问题1. 根据流体动力学原理，在空气中运动的物体受到的空气阻力与相对空气的速度v平方成正比，与物体垂直运动方向的最大截面积S成正比，当然还与物体的形状有关。设滑翔伞与救生伞为相近形状，在无风的空气里，30m2的主伞竖直下沉速率为2m/s。请你计算，若用5m2的副伞下降，其下沉速率为多少？

问题2. 滑翔伞可以自由转向。刹车组伞绳连接在伞翼的尾端，当拉下一侧刹车手柄后，该侧尾段被拉下，伞翼会向该方向旋转，从而达到转弯的目的。设滑翔伞正以36km/h的水平速度匀速飞行，飞行员拉下右侧刹车致使伞头向右下倾斜30°，忽略在此操作中伞受到空气作用力大小的变化，请问该飞行员的转弯半径约为多少？要转过90°方向，需过多长时间才可以松开刹车手柄？

答案

1. 由 f= kSv²，不难求得副伞下降的速度约5 m/s。

2. 转弯时伞位示意图如图所示。忽略在刹车中伞受到空气作用力大小的变化，伞受到空气的垂直伞面的作用力仍与匀速直线飞行时相同，即人、整个伞具和装备的总重力为mg，只是方向也随着伞面倾斜而改变。将此力沿水平和竖直方向分解，可得水平分力大小为mg/2，这个力就是转弯所作圆周运动的向心力，由1/2mg = mv²/R得，R = 2v²/g ≈ 20m。转弯时间为走过90°弧长所需时间，即t = 1/4 × 2πR/v≈ 3s。但同时我们也看到，伞受的力沿竖直向上的分力即升力也减小了，所以伞在竖直方向的受力不再平衡，转弯的同时伞将更快地下降，刹车拉下得越多，升力越小，下降得也越快，旋转得也越快，这是很危险的。因此老飞行员们总是不厌其烦地告诫新手：刹车翼面不得超过45°！