伞、降落伞与翼伞 #

此伞非彼伞 #

断桥借伞非常浪漫，神舟十三号返回舱伞降着陆也非常浪漫。在这两种情况下，伞同样也非常致命。但是，这两个伞其实不是同一种东西，前者是花纸伞，是Umbrella，后者是Parachute，是降落伞。

最早利用伞形物体减缓降落速度的历史可以追溯到古代。传说中，莱昂纳多·达·芬奇在15世纪设计了一种降落伞的原型，尽管没有证据表明他曾经建造或测试过它。

到了18世纪，法国的路易·塞巴斯蒂安·勒诺尔曼被认为是第一个成功使用降落伞的人，他在1783年从一座塔上跳下，使用了一种类似伞的装置来减缓他的下降速度。

这东西看起来还真是挺像一个伞的，伞骨构成的承重结构、伞面构成的空气动力学外形，绳索悬挂降落物。现代的降落伞与这个完全类似，特别是环帆伞，除了去掉刚性支撑杆代之以径向加强带，各环形伞衣之间减小开伞冲击的平衡缝。

十字伞，伞衣径向分为四片，构成十字形，因此得名。

这种图片上起来非常浪漫的伞降过程，实际上由于气流的复杂性、柔性伞衣的大变形，开伞过程冲击载荷非常大，伞衣破坏、缠绕、撕裂、绳索断裂等现象非常常见。此外，伞降过程严重不可控，降落伞的飞行轨迹与降落点（落点）通常没有强的主动控制，降落伞的飞行轨迹与风速、风向、风切变、地面起伏等密切相关。

所以，研究降落伞的飞行过程，需要研究降落伞的空气动力学、降落伞的结构力学、降落伞的飞行动力学，是一个复杂而困难的问题。

伞降到底算不算飞？ #

利用降落伞从空中降落，到底算不算飞？

小鸟振翅，止于桑榆；鲲鹏展翅，九天遨游。那么，什么是飞行，如何定义飞行，就比如鸟的飞行、飞行器的飞行。飞行，如果是人工飞行物，那就是利用空气动力学原理，通过控制空气动力学外形和空气动力学力，实现物体在空气中的运动。从这个意义上来讲，最早的人工飞行器，就是投射武器……原始人都会丢石头和投标枪的。因此伞降也是飞行，只不过伞降的飞行控制比较少，其机动能力比较差，但是也不能把研究伞降的飞行过程开除在飞行力学研究之外。

仅仅就环帆伞和十字伞而言，其飞行过程的最终目的，是用较小的冲击，把高速运动的物体，以较小的速度，降落到地面。对于落地速度的控制，是伞降飞行控制的主要目标。而实际上的落点位置，则需要根据风速、风向、风切变、地面起伏等实际情况来确定。

翼伞与动力翼伞 #

翼伞（Parafoil）和降落伞（Parachute）是两种不同的伞降方式。

翼伞的早期是滑翔翼，与花纸伞一样，采用刚性支撑结构来维持形状，后来发展为利用被动充气来维持形状。例如，翼伞系统由充气翼伞、伞绳和载荷组成¹。其中翼伞部分的伞衣有多个单元（气室）组成，每个单元的迎风面开口，在运动过程中充气，形成一个完整的翼型结构。

翼伞想比较与降落伞，能够提高很好的滑翔能力，因此在应用中通常会采取高投放高开伞的策略，以利用滑翔能力提高投放距离，这在军事上具有重要意义。另外，翼伞可以通过拉紧伞绳来控制翼伞的飞行姿态，因此可以实现一定的机动能力。比如：

• 左右两半的伞绳同时拉紧，可提供减速，实现落点和速度的控制；
• 左右两半的伞绳形成拉紧的差动，可提供偏航力矩，实现航向的控制。

才外，还可以在通过在载荷上安装动力装置，实现翼伞的机动飞行。

除了被动充气的翼伞，人工主动充气和密封的翼型结构也被用于飞行，例如Siddhant Desai 和 Joseph A. Schetz²给出了一个充气机翼的气动特性的定义，这个机翼采用Nylon 200D材料，充气压力为2.5 psi，也就是17.2 kPa。