飞机为什么能飞?可不是有个翅膀这么简单

国际金属加工网 2019年04月30日

飞机为什么能飞?

这个问题的答案,可不是

因为飞机有机翼这么简单

这背后的空气动力学原理

两类航空器

航空器按飞行原理分类,可以分为轻于空气的航空器和重于空气的航空器两大类。轻于空气的航空器,其飞行原理是空气静力学原理,比如热气球、飞艇,靠空气的浮力升空;而重于空气的航空器主要遵循空气动力学原理或反作用力原理,以飞机为代表的固定翼航空器主要靠机翼的升力支持它在空中飞行。

伯努利定理

机翼上产生的升力是飞机与空气相对运动的结果,它基于空气动力学两个最基本的定理:流体连续性原理伯努利定理。理解了这两个原理,飞机怎么飞起来的就好理解了。

瑞士科学家伯努利通过研究理想流体运动中速度、压力、密度等参数之间关系找到了变化的规律,即伯努利方程。简单来说,就是流体的流速与其压强成反比,在空气中,当空气流动得越快,空气的压力就越小。

直观小实验

一个简单的小试验,能帮你更直观地理解伯努利原理。剪两条等长等宽的纸条。我们可以发现,纸条不仅没被吹开,反而吸在了一起。这就是伯努利原理的具体体现。因为两纸间的空气流动,压力变小,而两纸的外侧一面的空气没有流动,压力相对增大,纸便被空气往里“压”了。

流体连续性


流体连续性原理,可以简单表述为:根据质量守恒定理,当一定质量的气体流经截面变化的管道时,在同一时段内,流过任何截面的气体质量都是相等的。当空气流速较低时,空气密度变化很小,或者说空气是不可压缩的。这时,你可以想象,气流稳定地流过直径变化的管子时,每秒流入多少空气,也流出等量的空气,所以管径粗处的气流速度较小,而管径细处较大。

机翼的奥秘

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近距离观察机翼构造,不难发现飞机机翼上下两侧的形状是不一样的,上面的要凸一些,而下面的则要平一些,这正是飞机升力产生的奥秘所在。

飞机滑跑和飞行时,机翼与空气做相对运动,可以认为空气沿机翼流动。气流流过翼剖面时,可以想象翼剖面放在一个空气构成的大流管中。

就这样飞起来

空气流经翼剖面时,相同时间内,翼剖面上侧的空气比下侧的空气流过了更多的路程,也就是说上侧空气流速快、压强小,下侧空气流速慢、压强大,这就使飞机产生了一个向上的升力。

机翼上众多翼剖面的升力之和构成了机翼的总升力。而当飞机滑跑到一定速度,升力超过了飞机重力的时候,飞机就飞起来。

直升机的的旋翼桨叶相当于旋转的机翼,遵循类似的空气动力学原理,但旋翼上的空气动力现象就要比飞机机翼上的复杂得多。

来源:航空工业

资料源:航空工业洪都、中国航空报社


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