飛機為什麼能飛?可不是有個翅膀這麼簡單

航空知識2019-06-07 00:22:34

飛機為什麼能飛?


這個問題的答案,可不是

因為飛機有機翼這麼簡單

這背後的空氣動力學原理

小飛俠詳細和大家說一說

《航空百問》第3期


兩類航空器

航空器按飛行原理分類,可以分為輕於空氣的航空器和重於空氣的航空器兩大類。輕於空氣的航空器,其飛行原理是空氣靜力學原理,比如熱氣球、飛艇,靠空氣的浮力升空;而重於空氣的航空器主要遵循空氣動力學原理或反作用力原理,以飛機為代表的固定翼航空器主要靠機翼的升力支持它在空中飛行。



伯努利定理

機翼上產生的升力是飛機與空氣相對運動的結果,它基於空氣動力學兩個最基本的定理:流體連續性原理伯努利定理。理解了這兩個原理,飛機怎麼飛起來的就好理解了。


瑞士科學家伯努利通過研究理想流體運動中速度、壓力、密度等參數之間關係找到了變化的規律,即伯努利方程。簡單來說,就是流體的流速與其壓強成反比,在空氣中,當空氣流動得越快,空氣的壓力就越小。


直觀小實驗

一個簡單的小試驗,能幫你更直觀地理解伯努利原理。剪兩條等長等寬的紙條。我們可以發現,紙條不僅沒被吹開,反而吸在了一起。這就是伯努利原理的具體體現。因為兩紙間的空氣流動,壓力變小,而兩紙的外側一面的空氣沒有流動,壓力相對增大,紙便被空氣往裡“壓”了。



流體連續性

流體連續性原理,可以簡單表述為:根據質量守恆定理,當一定質量的氣體流經截面變化的管道時,在同一時段內,流過任何截面的氣體質量都是相等的。當空氣流速較低時,空氣密度變化很小,或者說空氣是不可壓縮的。這時,你可以想象,氣流穩定地流過直徑變化的管子時,每秒流入多少空氣,也流出等量的空氣,所以管徑粗處的氣流速度較小,而管徑細處較大。



機翼的奧祕

近距離觀察機翼構造,不難發現飛機機翼上下兩側的形狀是不一樣的,上面的要凸一些,而下面的則要平一些,這正是飛機升力產生的奧祕所在。



飛機滑跑和飛行時,機翼與空氣做相對運動,可以認為空氣沿機翼流動。氣流流過翼剖面時,可以想象翼剖面放在一個空氣構成的大流管中。


就這樣飛起來

空氣流經翼剖面時,相同時間內,翼剖面上側的空氣比下側的空氣流過了更多的路程,也就是說上側空氣流速快、壓強小,下側空氣流速慢、壓強大,這就使飛機產生了一個向上的升力。

機翼上眾多翼剖面的升力之和構成了機翼的總升力。而當飛機滑跑到一定速度,升力超過了飛機重力的時候,飛機就飛起來。



直升機的的旋翼槳葉相當於旋轉的機翼,遵循類似的空氣動力學原理,但旋翼上的空氣動力現象就要比飛機機翼上的複雜得多。這個話題,小飛俠將在後續節目中為您解答。



本文轉載自微信公眾號:航空工業


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