飛機是人類史上的偉大發明,在天空中飛行,飛機的動力和升力是關鍵因素。
飛行是大部分鳥類與生俱來的本領,但對於人類而言,是追逐了幾千年的夢想,對飛行動力和升力的探索從未停止。現代飛機的種類不同,動力和升力的來源途徑也各不相同。
鷹擊長空
動力來源
普通飛機的動力主要來源於空氣動力學,通過螺旋槳利用空氣的反作用力獲得推力。特殊類別的飛機動力來源於動量守恆,省去螺旋槳直接利用燃氣的反作用力獲得推力,如太空梭、噴氣式飛機。
飛機
升力來源
依據伯努利方程,空氣流速越大,壓力越小,機翼的上表面通常是曲面,空氣流速大,壓力小,機翼的上下壓力差就是升力的主要來源。另外機翼仰角向上時也能提供巨大的升力,仰角升力主要用於飛機爬升。
直升機是仰角升力的使用專家,螺旋槳的槳葉是機翼仰角的變形。螺旋槳向上仰角,高速轉動時就能產生足夠的升力。
直升機
第一節先對飛機的動力和升力做簡單的介紹,後續深入探索飛行器的細節原理。下一節討論飛機的仰角升力,為什麼大部分飛機的主要升力來自伯努利方程,而不是仰角升力?