飛機的升力是怎樣產生的

tags:    時間:2014-03-07 22:26:34
飛機的升力是怎樣產生的簡介
任何航空器都必須產生大於自身重力的升力才能升空飛行,這是航空器飛行的基本原理。前面我們提到,航空器可分為輕於空氣的航空器和重於空氣的航空器兩大類,輕於空氣的航空器如氣球、飛艇等,其主要部分……
飛機的升力是怎樣產生的正文

任何航空器都必須產生大於自身重力的升力才能升空飛行,這是航空器飛行的基本原理。前面我們提到,航空器可分為輕於空氣的航空器和重於空氣的航空器兩大類,輕於空氣的航空器如氣球、飛艇等,其主要部分是一個大大的氣囊,中間充以比空氣密度小的氣體(如熱空氣、氫氣等),這樣就如同我們小時候的玩具氫氣球一樣,可以依靠空氣的靜浮力升上空中。遠在一千多年以前,我們的祖先便發明了孔明燈這種藉助熱氣升空的精巧器具,可以算得上是輕於空氣的航空器的鼻祖了。然而,對於重於空氣的航空器如飛機,又是靠什麼力量飛上天空的呢?相信大家小時候都玩過風箏或是竹蜻蜓,這兩種小小的玩意構造十分簡單,但卻蘊含著深刻的飛行原理。飛機的機翼包括固定翼和旋翼兩種,風箏的升空原理與滑翔機有一些類似,都是靠迎面氣流吹動而產生向上的升力,但與固定翼的飛機有一定的差別;而旋翼機與竹蜻蜓卻有著異曲同工之妙,都是靠旋翼旋轉產生向上的升力。機翼是怎樣產生升力的呢?讓我們先來做一個小小的試驗:手持一張白紙的一端,由於重力的作用,白紙的另一端會自然垂下,現在我們將白紙拿到嘴前,沿著水平方向吹氣,看看會發生什麼樣的情況。哈,白紙不但沒有被吹開,垂下的一端反而飄了起來,這是什麼原因呢?流體力學的基本原理告訴我們,流動慢的大氣壓強較大,而流動快的大氣壓強較小,白紙上面的空氣被吹動,流動較快,壓強比白紙下面不動的空氣小,因此將白紙託了起來。這一基本原理在足球運動中也得到了體現。大家可能都聽說過足球比賽中的“香蕉球”,在發角球時,腳法好的隊員可以使足球繞過球門框和守門員,直接飛進球門,由於足球的飛行路線是彎曲的,形似一隻香蕉,因此叫做“香蕉球”。這股使足球偏轉的神秘力量也來自於空氣的壓力差,由於足球在踢出後向前飛行的同時還繞自身的軸線旋轉,因此在足球的兩個側面相對於空氣的運動速度不同,所受到的空氣的壓力也不同,是空氣的壓力差蒙蔽了守門員。對於固定翼的飛機,當它在空氣中以一定的速度飛行時,根據相對運動的原理,機翼相對於空氣的運動可以看作是機翼不動,而空氣氣流以一定的速度流過機翼。空氣的流動在日常生活中是看不見的,但低速氣流的流動卻與水流有較大的相似性。日常的生活經驗告訴我們,當水流以一個相對穩定的流量流過河床時,在河面較寬的地方流速慢,在河面較窄的地方流速快。流過機翼的氣流與河床中的流水類似,由於機翼一般是不對稱的,上表面比較凸,而下表面比較平,流過機翼上表面的氣流就類似於較窄地方的流水,流速較快,而流過機翼下表面的氣流正好相反,類似於較寬地方的流水,流速較上表面的氣流慢。根據流體力學的基本原理,流動慢的大氣壓強較大,而流動快的大氣壓強較小,這樣機翼下表面的壓強就比上表面的壓強高,換一句話說,就是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飛機的升力。當飛機的機翼為對稱形狀,氣流沿著機翼對稱軸流動時,由於機翼兩個表面的形狀一樣,因而氣流速度一樣,所產生的壓力也一樣,此時機翼不產生升力。但是當對稱機翼以一定的傾斜角(稱為攻角或迎角)在空氣中運動時,就會出現與非對稱機翼類似的流動現象,使得上下表面的壓力不一致,從而也會產生升力。
 

 

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