飛行器一:飛機的動力和升力來源途徑

2021-01-08 飛魚科普

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?

相關焦點

  • 飛機能飛起來 這四個力很關鍵|升力、阻力、飛行器_網易新聞
    飛機指的就是固定翼飛行器,固定翼飛行器才叫飛機,不包括直升機、旋翼機和傾轉旋翼機,飛機的飛行原理和前三者也不同,這個一定要認識到。現代飛機的飛行是一個非常系統且涉及多個領域的大工程,如果想深挖其原理,比如包括氣動布局、機翼、尾翼等構造,那只能去看書了,這需要很多空氣動力學知識和物理學知識的支持,不是一兩句話能講清楚。
  • 影響飛機升力和阻力的因素有哪些?
    升力和阻力是飛機在與空氣做相對運動中(相對氣流)產生的。今天空乘專業的課堂就帶大家來了解一下,影響升力和阻力的基本因素有:機翼在氣流中的相對位置(迎角)、氣流的速度和空氣密度以及飛機本身的特點(飛機表面質量、機翼形狀、機翼面積、是否使用襟翼和前緣翼縫是否張開等)。
  • 微型飛行器:像昆蟲那樣飛(圖)
    也就是說,用傳統的理論不能解釋昆蟲飛行這一現象,它們自己有一套飛行中產生和控制空氣動力的機制。   遼寧日報:有的鳥兒可以翱翔,而昆蟲卻不能。   孫茂:就飛行機制來說一般有兩種,一種是翱翔,一種是通過拍動翅膀(撲翼)來產生飛行的力。有些大鳥可以利用上升氣流從而不費力地滑翔,而昆蟲飛行卻完全靠撲翼,所需空氣動力主要來自往復撲動的翅膀與周圍空氣間的相互作用。
  • 飛機為什麼能飛?升力怎麼產生的?
    飛機為什麼能飛?神跡般的現象,背後是極其簡單的原理,希望各位朋友能從文中找到答案。   譯者的話: 我的瑞典朋友馬丁·宋貝先生於1953-1983年長期擔任瑞典航空研究院(FFA)低速氣動力部主任,他是一名至今還開飛機上天的有54年歷史的老飛行員。這兩年他常和我討論飛機升力產生原理的傳統說法,他認為許多人誤用了伯努利定理來解釋升力。
  • 前沿科技解讀丨又像飛機又像船的翼地效應飛行器
    眾所周知,飛機雖然具有速度快的優點,但其載重量十分有限,而船雖然載重量大,但其航行速度實在太慢,當需要快速大量運輸物資時,傳統的飛機和船均無法滿足需求,這時地效飛行器就應運而生。當飛行器貼近地面或水面飛行時,氣流流過機翼向後下方流動,此時地面或水面藉助氣流對飛行器產生反作用力,當飛行器在距離地面或水面小於等於1/2翼展的高度飛行時,飛行器獲得升力增大,受到的阻力減小,這種效應被稱之為翼地效應。地效飛行器便是利用這一物理現象製造出來的,它可以攜帶1 000噸的物資以超過500千米的時速飛行。
  • 同濟試飛蒼蠅天牛等昆蟲動力飛機
    早報記者 韓曉蓉實習生 莊成青 鄭舒雯插著微電極的天牛、精巧的蒼蠅籠、身披晶片的知了、蟬標本構成的飛機LOGO、拖著小紙飛機的黃蜂、蒼蠅飛機拼成的「同濟」字樣……在同濟大學航空航天與力學學院微小飛機實驗室裡,人們腦海中昆蟲的形象全變了樣
  • 揭秘升力是如何產生的?
    這種理論認為,升力來源於空氣對機翼底部的反作用力,就像打水漂一樣,石子在快速滑過水麵時,會排開水體從而獲得反向的作用力重新離開水體,飛機在飛行時不斷向下推開空氣,從而依靠反作用力獲取升力。由於這個理論主要依賴於牛頓第三定律,故下文稱「牛頓派」。這個理論的顯著錯誤在於,它認為產生升力的主要是機翼下表面,機翼上表面的貢獻可以忽略。
  • 真沒想到,網球運動為建立飛機翼型升力理論提供了重要「線索」
    鳥類或者飛行器之所以能在天空翱翔,是持續產生了大於自身重力的升力。圖1. 武俠劇中大俠的輕功儘管很多航空先驅發現了很多產生升力的現象,也利用十分簡陋的風洞設備設計出了能產生升力的機翼,但由於理論與設計實踐嚴重脫節,往往知其然,不知其所以然,無法從理論上發現升力的本質。有趣的是,為飛機翼型升力理論提供重要「線索」的,卻是廣為流行的網球運動。圖2.
  • 飛機是如何起飛的?詳解飛機的飛行原理和結構!
    :一是上升;二是前進。 前進靠的是發動機的動力帶動螺旋槳旋轉產生的向前牽引力或是噴氣產生的向前推力。上升是根據伯努利原理,即流體(包括氣流和水流)的流速越大,其壓強越小;流速越小,其壓強越大。還有,升力和迎角等都有很大關係。 大多數飛機由五個主要部分組成:機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置。
  • 他是第一個駕駛有動力的飛機離開平地的人 靠的竟是自學成才
    1890年10月9日是航空史上一個重要的日子,那一天,人類首次駕駛僅以發動機為動力的飛機飛離地面,雖然升空時間很短,飛行距離也不長,但它仍然是一個值得紀念的偉大事件,這一成就完全歸功於克萊芒·阿代爾。1873 年,他用鵝毛製作出一架仿飛鳥的飛行器,駕駛員和飛行器合為一體,藉助風力飛上了天。憑藉一系列發明掙到的錢,他在 1882 年著手準備製作一架蒸汽動力的大型飛機,當時的蒸汽機技術已經十分成熟,這架飛機在 1889 年製作完畢。
  • 你知道飛機是怎麼飛上天的嗎?
    與氣球、飛艇等利用空氣浮力升空的飛行器不同,飛機是密度大於空氣的飛行器,其主要的升力來源是機翼在空氣中運動所產生的動力。在了解飛機升力的產生之前,我們需要認識空氣流動的特性,即空氣流動遵循的兩個定理:連續性定理和伯努利定理。 人們假設空氣的流動是在一個個看不見的管道中進行的,這些管道被稱為「流管」。所謂連續性定理,即當空氣在流管流動時,同一時間內,流經各個截面的空氣品質是相同的。伯努利定理則說的是:空氣在流管中流動時,流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大。
  • 直升機槳葉產生的是升力,沒有推力,那為何能夠往前後飛行的呢?
    小編每次看到直升飛機在飛行,總是會有疑問,那就是直升機的槳葉產生的是向上的升力,尾槳是保持機身穩定的,這麼看來的話這些動力中並不能產生推力,那麼直升機是如何向前運動的呢?螺旋槳槳葉需要有個向前傾斜的角度嗎?直升機是通過哪些動作實現從懸停到前進的動作變化的?
  • 飛機那麼重,為什麼能飛起來?
    >一、迎角:對像風箏這樣的對稱翼型,要產生升力就必須有一定迎角,迎角為0的對稱翼型是如論如何產生不了升力的。  這和伯努利原理的壓差說不謀而合(實際上伯努利原理在「流體是不可壓縮的」這一前提下才成立,它只適用於低速流體)。  實際上由於飛行姿態多種多樣,上表面不一定總是「拉」,下表面也不一定總是「壓」,但只要上下表面可以形成一個向上的壓力差就可以產生升力了。
  • 飛機飛行原理3D動態圖,小學生都能看懂
    大多數飛機由五個主要部分組成:機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置,飛機的飛行要解決兩個問題:一是上升;二是前進,前進靠的是發動機的動力帶動螺旋槳旋轉產生的向前牽引力或是噴氣產生的向前推力。 上升是根據伯努利原理,即流體(包括氣流和水流)的流速越大,其壓強越小;流速越小,其壓強越大。還有,升力和迎角等都有很大關係。
  • 飛機飛行原理3D動態圖,小學生都能看懂!
    點擊播放 GIF 0.0M大多數飛機由五個主要部分組成:機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置,飛機的飛行要解決兩個問題:一是上升;二是前進,前進靠的是發動機的動力帶動螺旋槳旋轉產生的向前牽引力或是噴氣產生的向前推力
  • 飛機為什麼可以飛起來? 是什麼原理呢?
    先把飛機定義搞清楚。飛機是指具有一具或多具發動機的動力裝置產生前進的推力或拉力,由機身的固定機翼產生升力,在大氣層內飛行的重於空氣的航空器,按照其使用的發動機類型又可被分為噴氣飛機和螺旋槳飛機。按此定義,靠旋轉翼產生升力的直升機不是飛機。飛機、直升機還有飛彈等能在空中飛的物體叫飛行器。
  • 組合動力飛行器或重塑世界航空航天新格局
    隨著航天技術的不斷發展,單一類型的動力形式在滿足天地往返運輸系統快速、廉價、自由往返空間和臨近空間高速飛行器靈活、多任務飛行等需求方面存在的差距越來越明顯,發展新一代低成本、高效可重複使用的航天運輸系統成為未來航天領域發展的必然趨勢,對非對稱制空權的爭奪也驅使各國不斷推進臨近空間高速飛行器的研製和技術攻關。
  • 多旋翼無人機的結構和原理
    大氣施加與機翼下表面的壓力(方向向上)比施加於機翼上表面的壓力(方向向下)大,二者的壓力差便形成了升力。[摘自升力是怎樣產生的]。  所以對於通常所說的飛機,都是需要助跑,當飛機的速度達到一定大小時,飛機兩翼所產生的升力才能抵消重力,從而實現飛行。  旋翼的升力飛機,直升機和旋翼機三種起飛原理是不同的。
  • 飛機為什麼能飛起來?從科普的鐵律說到升力的詮釋
    最近,不少人都在看或轉「航旅縱橫」平臺上的一篇文章《飛機為什麼能飛起來,至今還是個未解之謎》,該文指出使用經典理論,如伯努利定理和牛頓第三定律等,在解釋飛機升力時有一定局限。同樣的文章還有美國科普作家埃德·裡吉斯(Ed Regis)寫的《飛機為什麼能飛起來?科學家仍然沒有答案》(清華大學白晨媛翻譯、吳子牛審校),對飛機升空科學原理的爭議進行了評介,也認為該問題迄今尚無完美答案。
  • 飛機為什麼能飛起來?從科普的鐵律說到升力的詮釋
    最近,不少人都在看或轉「航旅縱橫」平臺上的一篇文章《飛機為什麼能飛起來,至今還是個未解之謎》,該文指出使用經典理論,如伯努利定理和牛頓第三定律等,在解釋飛機升力時有一定局限。同樣的文章還有美國科普作家埃德·裡吉斯(Ed Regis)寫的《飛機為什麼能飛起來?科學家仍然沒有答案》(清華大學白晨媛翻譯、吳子牛審校),對飛機升空科學原理的爭議進行了評介,也認為該問題迄今尚無完美答案。