飞机为什么能飞起来(飞机这么重飞起来的奥秘在机翼)
2023-05-13 本站作者 【 字体:大 中 小 】
飞机是由动力装置产生前进动力,由固定机翼产生升力,在大气层中飞行的重于空气的航空器。原来飞机机翼并不是平平伸展的,而是向上凸起一些,这样当飞机水平前进时,迎面而来的气流就在机翼上产生向上的升力,使飞机升入空中。
“速度真快,都要飞起来了”,我们经常用类似的语言来形容一个物体的移动速度很快,但实际上是一个飞不起来的物体,无论移动速度多快,它终究都是飞不起来的。
飞机起飞时的速度与当时的风速、飞机的载重等很多因素都有关系,并不是一个固定的数值,但粗略来讲,一般民航客机的抬头速度大概在每小时250公里到290公里之间,而战斗机的起飞速度大概要达到每小时350公里左右。
毫无疑问,加速是飞机起飞过程中的一个重要环节,但并不是最关键的因素,否则高铁早就飞起来了。
以中国自主设计并制造的“复兴号”动车组为例,它的最高时速就可以达到每小时400公里,比飞机起飞时的速度还要快,可它仍旧稳稳地待在轨道上。
一个物体想要飞起来就必须要获得升力,而升力并不是由速度所直接提供的,只有特殊的结构与速度相互配合,才能够产生使物体升空的力量。
飞机与高铁和汽车在结构上有什么不同呢?最大的不同就在于飞机有两个翅膀。自从1903年莱特兄弟发明飞机以来,飞机的外观形态出现过各种各样的变化,现在各种外观结构千奇百怪的飞机更是层出不穷。
但只要是飞机,就少不了一个东西,那就是“机翼”。一架民航客机的满载重量可以达到数百吨,只是安上两个翅膀,就能使这么一个数百吨的庞然大物飞起来吗?还真是如此。
机翼是如何使飞机获得升力的?这还要从一个原理说起,那就是伯努利原理。
伯努利原理是由丹尼尔·伯努利与1726年所提出的,这一原理简单来讲就是在粘度可以忽略不计的理想水流或气流之中,流体的流动速度越小,压强就越大,反之流动速度越大,压强就越小。
关于伯努利原理,我们在日常生活中最为常见的一个例子就是等地铁,当很多人一起站在站台边等待地铁进站时,就形成了一堵人墙,将前方与后方的空气隔绝开来。
此时地铁进站,前方的空气高速流动,所以压强变小,而后方的空气流动速度依旧很慢,所以压强很大。
于是我们就会感觉有一股力量将我们向前推,这股力量就是前后压强差所造成的,很多时候我们还会误以为是后面的人故意向前挤,从而引发矛盾。
在历史上,某个国家就曾经出现过因为伯努利原理而导致众人跌落地铁轨道的安全事故。
飞机的机翼同样也是利用了伯努利原理,仔细观察,我们就会发现无论外观多么不走寻常路的飞机,它的机翼都有着类似的特点。
那就是机翼横截面前端圆钝,而后端尖锐,从上下观察,机翼上方呈现隆起状,而机翼下方则是基本平直的,之所以如此设计就是为了让机翼上方与下方的气流能够在流速上产生差异。
当飞机开始在跑到上奔驰,机翼上方的气流流动速度就会与下方的气流流动速度产生差异,上方流动速度快,而下方流动速度慢。
随着飞机移动速度的增加,机翼上方与下方气流的流动速度差异会越来越大,也就是说飞机上方的压强越来越小,而下方的压强则相对较大,于是就产生了升力。
随着速度的提升,升力也逐渐增加,直至升力大于飞机自身的重力,此时飞机就能飞起来了。
飞机获得升力的大小与两个因素紧密相关,一个就是飞机的移动速度,另一个则是飞机机翼的大小,机翼越大,其所获得的升力也就越大,所以我们看到的运输机通常都有着非常壮观的“翅膀”。
升空后的飞机会尽快穿越对流层,使自己来到6000米到12000米的巡航高度,因为这里的气流运动以平流为主,所以被称之为“平流层”。
飞机在平流层飞行,基本不会受到气流的影响,相对比较稳定,所以这个时候空乘就会开始为我们提供服务了。
而在飞机起飞和降落的时候,因为想穿越对流层,所以很容易出现颠簸,如果这个时候还在飞机中随意走动,很容易诱发安全事故,所以此时我们通常会被要求坐在座位上并系好安全带。
既然飞机的升力是基于气体流动速度的差异,这就决定了飞机是不可能离开地球飞入太空的,至于英国某公司所开发的太空飞机,其实只是有个飞机的样子和飞机的名字而已,实际上它并不是飞机,这就好比甲鱼并不是鱼。
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