Почему вингсьюты не могут поддерживать полет?

Я знаю, что при нулевой мощности это планер, но есть планеры, которые поддерживают полет и имеют достаточную подъемную силу для набора высоты и т. д.

Это утверждение немного неверно. Планеры не набирают высоту, как самолеты, поскольку они постоянно падают на землю, если только они не поймают термальный, волновой или гребневой подъем , и в этом случае они могут двигаться по восходящему потоку, чтобы набрать высоту . Теоретически вингсьют мог бы сделать это, если бы вы могли маневрировать, чтобы оставаться в термике, но вингсьюты не маневренны, как планер, и, как правило, не имеют близкого к плану качества планера, поэтому они тонут намного быстрее, чем термик может поднять их.

Здесь есть интересное обсуждение этого вопроса .

Есть очень маленькие самолеты, которые по причинам, связанным с шумихой, называются вингсьютами . Поскольку современные реактивные технологии (и технология пропеллеров) легко способны создавать (из переносимой человеком рамы) тягу, достаточную для подъема самого себя и груза размером с человека, нет никаких препятствий для создания настоящего вингсьюта с двигателем. Реакционные поверхности очень малы по отношению к объединенной массе и необходимой скорости, так что это будет не пикирующий-парящий полет, а скорее баллистический — если только вы не выберете векторную тягу, что является обманом.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Я только что понял, что вы спрашивали о полете без двигателя. Коэффициент аэродинамического качества вингсьюта слишком плох для этого: вам понадобятся восходящие потоки ураганной силы. Обычный планер имеет общую массу около 500 кг и размах крыльев менее 20 м при аэродинамическом качестве около 40:1, что достаточно для парения в хороших термиках. Чтобы получить это в вингсьюте (который может весить с пассажиром 100 кг), вам понадобится около 5 метров размаха крыльев (но это не принимает во внимание, что числа Рейнольдса начинают работать против вас, когда вы уменьшаете масштаб — андские кондоры весят 15 кг). при размахе крыльев 3 м!). Это может быть достижимо с натяжением или какой-либо другой концепцией легкого крыла. Вам понадобится что-то, что примет на себя всю подъемную силу, сохраняя при этом интуитивное сцепление с подъемными поверхностями, которое вы получаете в вингсьюте. Должно быть выполнимо,

Как бывший пилот дельтаплана...

Два других ответа касались основной концепции планирования, а именно, что вы постоянно спускаетесь, и чтобы оставаться в воздухе, вам нужно находиться в воздухе, который поднимается быстрее, чем вы спускаетесь. У ранних дельтапланов и парапланов не было проблем с поддержанием нормального подъема по гребню с коэффициентом планирования 7:1. До этого они были просто упражнением в «езде на санях» сверху вниз.

РЕДАКТИРОВАТЬ, ЧТОБЫ ДОБАВИТЬ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО: По словам Джеффа Брума , первый дельтаплан, совершивший полет в Великобритании в 1971 году, имел коэффициент планирования около 3:1 в плоском воздухе или 5:1 при эффекте земли при полете близко к холму, и это было строго ограничивается полетами сверху вниз. К 1972 году пилоты на планерах Брума начали выполнять длительные парящие полеты в гребневом подъеме. Планы дельтапланов Skyhook Mk3 рекомендуют обучение на холме с уклоном 5: 1, требуя, чтобы планер имел по крайней мере это качество планирования или лучше.

В более исключительных погодных условиях, конечно, вы можете обойтись худшим аэродинамическим качеством; на самом деле вы можете хотеть. Большинство пилотов в горах (включая меня) сталкивались с тем, что во время полета ветер усиливался, и им приходилось тянуть на полной скорости (по сути, пикировать), чтобы вернуться на землю против поднимающегося воздуха. Так что теоретически вингсьют может оставаться в таких условиях.

А в самых крайних случаях спуститься может просто невозможно. Я читал о пилотах-парапланеристах, попавших в восходящий поток из кучево-дождевой формации, где они буквально натягивали свой купол вокруг себя и продолжали подниматься, потому что восходящий поток ку-ним был сильнее силы тяжести.

Однако другие ответы не охватили то, что вам также нужно иметь возможность приземлиться. Если вы не можете приземлиться ниже беговой скорости, то у вас проблемы! Обычно дельтаплан имеет скорость сваливания 15-25 миль в час, и с этой скорости его можно увеличить до почти неподвижного состояния при посадке. Вингсьют летает со скоростью около 60 миль в час и не может быть расклешен таким же образом. Хороший пилот в вингсьюте, вероятно, мог бы оставаться в воздухе на хребте при сильном ветре, но для приземления ему нужно было бы открыть парашют, а парашюты и сильный ветер — нездоровая комбинация.

Потому что коэффициент снижения в вингсьюте составляет около 2:1, тогда как у хорошо спроектированного планера он превышает 40:1. Эта очень постепенная скорость снижения позволяет планеру использовать преимущества обычных, часто встречающихся термиков в атмосфере и набирать высоту в них. Термики также изменяют скорость снижения вингсьюта, но, как правило, они недостаточно сильны, чтобы позволить прыгуну набрать высоту.

Теоретически гонщик в вингсьюте может преодолевать мощные термики или сильные восходящие потоки, такие как те, которые встречаются на зрелой стадии сильной грозы. Однако опасности, связанные с полетами в ненастную погоду, сдерживают любые попытки.

Это хороший пример на отметке 2:15. Планер имеет достаточно контроля для приземления. Он достаточно близко, но должен поддерживать скорость, которая ОЧЕНЬ БЫСТРО, чтобы приземлиться.

показывает пример парашютиста в вингсьюте, входящего в самолет, обратите внимание на скорость и угол наклона самолета.

По сути, просто недостаточно поверхностей, создающих подъемную силу, чтобы двигаться достаточно медленно, чтобы приземлиться.

То же верно и для подъема. Вам просто нужно больше поверхности, создающей подъемную силу, чем доступно. Тем не менее, это может сработать при безумно сильном восходящем потоке, но, вероятно, это будет не очень весело.

Человеческое тело недостаточно прочно, чтобы выдержать полет в вингсьюте без добавления конструктивных элементов, делающих крыло независимым от человеческого тела.

Современные вингсьюты имеют крылья, которые слишком малы для горизонтального полета. Чтобы получить большую площадь крыла, вам нужно сделать крылья длиннее. Но при этом увеличивается сила, действующая на крыло. В вингсьюте пользователь должен опустить руки и ноги, чтобы противодействовать направленной вверх силе аэродинамического профиля. Для крыла, обеспечивающего горизонтальный полет, пользователь должен нажимать на него с силой, равной его собственному весу. Даже сильным спортсменам трудно делать это больше минуты или около того.

Вам придется добавить два лонжерона поперек крыла, которые принимают на себя большую часть нагрузки. Лонжероны будут прикреплены к туловищу пользователя и будут передавать силы, не требуя от пользователя напряжения мышц. Тогда крыло позволит пользователю использовать свои руки в качестве управляющих поверхностей. Хотя я никогда не видел такого дизайна вингсьюта.

Обычный парашютист на трассе (такая же конфигурация тела, как и у прыгуна с трамплина) имеет L/D примерно 0,5 к 1. Вингсьюты улучшают L/D до 1 к 1, что означает, что прыгун весом 200 фунтов генерирует около 200 фунтов лобового сопротивления при его скорости планирования. Только для поддержания горизонтального полета ему потребуется 200 фунтов тяги от источника питания.

Площадь поверхности крыла слишком мала, чтобы выдержать вес человека-пилота. Такие маленькие крылья просто не могут создать достаточную подъемную силу для поддержания полета без двигателя.

Ниже приведено инженерное «уравнение подъемной силы», которое вы ищете.

Вот статья НАСА, в которой подробно описывается, как работает лифт.