飛機是如何飛上天的,這個問題至今仍困擾著科學家

2020-12-23 科學情報館
萊特兄弟首次飛行

自古以來,人類就嚮往能夠像鳥兒一樣翱翔藍天。飛機的誕生,是二十世紀最偉大的發明。1903年,萊特兄弟造出了第一架依靠自身動力飛行的載人飛機,實現了人類飛向天空的夢想。

儘管在100多年前,飛機就飛上了天空,但是,至今人們都不清楚飛機為什麼會飛起來。你可能會難以置信,但這的確是事實。

人們普遍認為,飛機能夠飛行是由於空氣動力學中的升力,工程師們能夠通過數學公式,設計出能夠飛行的飛機,但是卻解釋不了升力產生的原因。為了解釋這個問題,科學家們提出了兩種理論,但是都不能完美地解釋升力的產生。

伯努利原理

伯努利原理

相信學過物理的同志們對這個原理都不陌生。伯努利原理指出:流體的壓力會隨著速度的增加而減小,反之亦然。飛機的機翼設計特殊,上方稍微彎曲,下方平坦,流經上表面的空氣速度更快,下表面的空氣速度更慢,根據伯努利原理,機翼上表面空氣速度的增加導致了氣壓降低,機翼上下表面的氣壓差產生了向上的升力。

大量的實驗數據證明了伯努利定理的正確性,儘管實際表明在彎曲的表面上空氣流動得確實更快,但是伯努利定理並沒有解釋為什麼會在機翼上表面出現空氣流動加快的現象。其次,伯努利定理也沒有說明為什麼高速流動的氣體會形成更低的氣壓,而不是更高的壓力。

作用力與反作用力原理

作用力與反作用力

科學家們嘗試用牛頓的這個定律來解釋升力。當飛機的機翼向下推空氣時,空氣也會產生一個大小相等、方向相反的向上推力,也就是升力。因此,這一部分科學家認為機翼是通過推動空氣,從而使飛機產生一個向上的升力。不管機翼形狀如何,牛頓的這個定律都能很好地解釋升力產生的原因。但是仍然沒有解釋機翼頂部的低壓如何形成的。

換一個角度想,如果升力的確是由作用力與反作用力造成的,那麼飛機機翼的形狀也就無關緊要了,可是現實並不是這樣,機翼的形狀對於飛機的上升有著至關重要的作用。

完整的升力理論

一套完整的升力理論體系正在醞釀之中,或許將伯努利原理與牛頓的定律相結合起來能完美的解釋飛機上升的原因。

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