飞机起飞原理(机翼升力原理)
不得不说网上的民科所说的机翼升力原理实在不敢认同,什么伯努利原理,什么流速差等等,各种各样的原理搞得貌似非常深奥,没个研究生学历都不好意思讨论一样而且说了一大堆还是没有解释出产生升力的原因,以及和速度、机翼之间的关系,下面我们就来聊聊关于飞机起飞原理?接下来我们就一起去了解一下吧!
飞机起飞原理
不得不说网上的民科所说的机翼升力原理实在不敢认同,什么伯努利原理,什么流速差等等,各种各样的原理。搞得貌似非常深奥,没个研究生学历都不好意思讨论一样。而且说了一大堆还是没有解释出产生升力的原因,以及和速度、机翼之间的关系。
与其去研究机翼,不如先了解空气。
我们所接触的空气是一种易流动,易压缩(微压缩)的气体,它的密度很容易发生改变。比如温差,以及我们走路时撞击气流都会使其密度发生轻微变化。记得多年前百度搜索机翼升力原理,有的是这样描述的:空气等不可压缩流体流过翼面时形成流速差产生升力,但飞机在超音速时,空气又是可以压缩的又不可以用流速差解释升力。什么叫不可压缩流体,不知道说出这么不严谨的话的人初中毕业了没有。
分子或原子之间具有排斥力,当距离较远时又转为吸引力。对空气压缩做功时的反作用力就是分子间的斥力。以上原理初中已学。
从机翼的剖面可以看到,机翼前沿对空气形成撞击阻力。使空气密度增高流速变慢,向上抬挤的气流会使空气体质变大,压力升高,就可以推挤气流向后加速运动。这样机翼的前沿就形成了一层有一定厚度、密度流速相对慢的空气层。随着速度的提高,密度和压力也会提高,并且向前后,上下左右等所有能释放压力的方向释放压力。当速度足够高,也就是所谓的高超音速时,高压气体会向前运动,与前面气流进行撞击挤压变成一层薄薄的高压气层,即所谓的激波。听说这种高压的激波又会释放压力向后撞击机体时,又会密度升高,又向前运动形成激波。导致气流来回反弹,是造成飞机超音速抖动解体的原因。
所以机翼的前沿阻力是会对空气形成压缩的,无论速度大小。它只是随着速度的提高而提高,不存在超音速才能压缩空气的说法。
机翼背部是一向下的斜面。机翼向前运动时会使背部形成真空。而流经背部的气流,由于空气的分子具有排斥力,也叫空气内部压力,遇到真空或低压区时就会发生膨胀,体质增大,压力降低。可以称为膨胀效应。空气膨胀后会恢复到正常的气压,但由于空气分子间具有排斥力,又会延缓空气恢复到正常气压的时间。
当机翼移动速度越快,气流在其斜面单位时间移动距离越长,得到的落差越大,空气膨胀效应越大,升力越高。
以上我们可以看出,机翼向前移动,前沿形成高压区,背部形成了低压区,当高压区的气流到达机翼的至高点时,由于翼背的低压低阻力,就会会使高压气流得到加速,比正常气流流速快形成了所谓的层流。层流的加速向后运动会放大空气的膨胀效果,翼背得到的空气压力越低。
结论: 伯努利原理要以应用于机翼的上表面,但它所指的流速差形成的压力差,是指机翼前沿和翼背的流速差。并不是指翼背气流与正常气流的流速差。而翼背的空气流速与机翼下方的空气流速没有任何关系。单纯的说流速差产生压力差会让人产生误会,于是拿吹风机吹平板表面,结果没有任何升力。
所以机翼产生升力的原因是: 机翼前沿挤压抬高气流使上表面最高点流量增加,挤兑正常气流使其加速向运动,由于翼背的特性会形成真空,气流发生膨胀效应,而加速气流会增大膨胀效应。翼背的气流就会比正常气压低,形成升力。
延伸: 窄翼与宽翼
窄翼与宽翼并不是单纯的指翼面宽度,而是指机翼的厚度、前沿与翼背的斜坡度。俗称升阻比。
窄翼: 更高的翼厚度可以前沿推挤更多的气流加速向后运动,更窄斜的翼背,获得更大空气膨胀效应。
宽翼: 翼厚相对于翼升面比值小,显得得薄。主要用在战斗机等高速飞行器上。由于翼厚小翼升面宽,翼背坡度小,空气膨胀效应低,所以低速升力不好。
以前战斗机为解决这个问题设计出了可变后掠翼,即复杂又增加机身重量。
后来又设计出了有可动前襟翼能带仰角飞行的战斗机。即使机翼做薄,带仰角飞行的翼背也可以获得足够的坡度,获得足够的空气膨胀效应,满足飞机低速飞行升力需求。高速飞行时放低仰角,气流在翼背流速更快,放大空气膨胀效应,也可以获得足够升力。
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