用科學教你:飛機為什麼可以起飛?

2020-12-05 自由的機器人大溼

通常情況下,一家普通的客機重量在幾十噸,甚至上百噸,最大的民用載客飛機A380,最大的載物起飛重量到了五百七十噸。這樣一個龐然大物,要做到在空中長時間的受控飛行,不是一件容易的事情,是怎樣飛上天的?

飛船、飛艇能夠飛上天,是利用了空氣密度比空氣小的氫氣還有氦氣,來提供動力,實現空中飛行。然而這個也有一點的危險性,載客和載物量不是很多。人們需要一種更好的方式來實現飛行的夢想。

飛機的密度比飛艇的密度大得多,又是怎樣實現飛行的呢?飛機起飛是利用了流體學原理,我們一起來科普學習下吧。人們經過了不少的探索,也付出了不少代價,終於在一對兄弟的堅持下,讓人類實現了在空中飛行的夢想。

對於像飛機這種在不可壓縮的理想流體做穩定流動,在同一流管內任意一處每單位體積流體的動能,勢能以及該處的壓強之和是一恆量。一方面:流經飛機翅膀上下方的空氣勢能本身的相差並不大,因此是可以忽略的。由於飛機翅膀上方流速高,導致飛機翅膀上方的壓力變小,飛機就產生了升力,逐漸起飛。

飛機翅膀在空氣中作相對運動時,空氣的受力特性、氣體的流動規律發生的物理化學變化。

飛機需要的升力絕大部分是由機翼產生的,而飛機的尾翼負責產生負升力,我們一起說下產生升力的機翼。飛機的飛行過程中,空氣流到機翼前緣,分成上、下兩股氣流,分別沿機翼上、下表面流過,在機翼後緣重新匯合向後流去。

一般來說機翼的上表面是比較突出的,造成流管回比下方的細,空氣流速會加快,同時上方受到的壓力會降低。而在機翼下方,因為氣流會受阻擋,會讓流管變粗的多,造成流速會逐漸減慢,最終造成壓力增大。結果是飛機機翼上表面和下表面出現一定壓力差,這個壓力差是讓飛機飛上藍天的主要因素。

飛機機翼升力的產生其實是主要靠上表面吸力,下表面正壓力的作用ques確實小的多,目前來說機翼上表面形成的吸力佔總升力的六到八成,而飛機機翼下表面的正壓形成的升力只佔總升力的二到四成。

飛機受到了足夠大的升力,就會衝上藍天,在天空中自由翱翔。

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