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飞机是怎么飞起来不掉下的呢?

十万个为什么 空空 2024-3-17 19:51:02 2次浏览

关于问题飞机是怎么飞起来不掉下的呢?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【万事通小编】的最佳回答:

飞机的飞行原理基于伯努利定律和牛顿第三定律。以下是飞机飞行的主要原理:

  1. 翼型:飞机翅膀的形状被称为翼型,其上表面弯曲且相对下表面更长。这种特殊形状使得飞机在空气中前进时,上下表面的气流速度不同,从而产生升力。
  2. 伯努利定律:当气流通过翼型的上表面时,速度较快,导致该区域的气压降低。同时,翼型下表面的气流速度较慢,气压相对较高。由于气压差,产生向上的升力,使飞机得以离地。
  3. 牛顿第三定律:飞机翅膀与空气之间的相互作用,根据牛顿第三定律,作用力和反作用力相互抵消。翅膀往下推动空气时,空气会向上施加一个等大且反向的力,即升力,使飞机抵消重力,保持在空中。
  4. 发动机推力:飞机的发动机产生向前的推力,使飞机在空中前进。推力足够大时,飞机可以克服空气阻力,达到平衡状态,维持稳定飞行。
  5. 操纵面:飞机的操纵面(如副翼、升降舵和方向舵)用于控制飞机的姿态和方向。通过改变操纵面的角度,可以调整升力、降力和侧向力,使飞机上升、下降或转弯。

综上所述,飞机的飞行主要依赖于翼型、伯努利定律和牛顿第三定律。在空气中前进时,翼型产生升力,发动机提供推力,操纵面调整姿态和方向,从而实现飞行。

【2】、来自网友【兵工科技】的最佳回答:

图注:伯努利定理在机翼剖面上的空气动力学原理,可以看到上下表面空气流速的不同和压差,是升力产生的原因

这个问题其实可以分为两部分来回答,第一部分是先回答“飞机是怎么飞起来的”,第二部分则回答“飞机如何能保持一直飞行不掉下来”。

飞机是怎么飞起来的,其原理可以参照中国古人的一项有趣发明——“风筝”,除风筝外,人类早期的飞行努力,大都是如何让飞行器自身的重量比空气更轻,从而飞翔在空中,比如氢气球、热气球和飞艇等。但风筝明明比空气重,却能在空中飞起来而且飞得很高,这是为什么呢?

图注:风筝是比空气重却能在空中飞行的最早飞行器,它给了人研究空气动力学奥秘的灵感

我们知道,飞机之所以能飞起来,主要依靠的是机翼,那么我们对风筝和飞机机翼进行一番观察,我们会发现,在飞机和风筝飞行中,空气气流会流过风筝和机翼的上下表面,并分成上、下两股,分别沿着风筝和机翼的上、下表面流过,在机翼和风筝的后缘则会重新汇合向后流去。我们看机翼,它的形状一般都是做成上面凸起(多为圆滑弧面)、而下表面做成直线的,而风筝则因为被持续的大风和气流吹动,因此制作风筝的软质纸或丝绸等材料向上表面鼓起,在表面也形成弧形。经过人们研究后发现,由于机翼和风筝上表面为弧形,相应拉长了空气通过上表面的路径,而机翼下表面为平面,空气流经路径是直线,比上表面更短,而风筝下表面凹陷成空,空气仍大致沿较接近直线路径流动。但人们同样研究发现,虽然在机翼和风筝上下表面空气流经路径不同,但空气气流流经和汇合的时间是相同的,路径除以时间,这就意味着机翼和风筝上表面空气流速更快,下表面流速更慢。而根据科学家丹尼尔·伯努利在物理学的重要分支流体力学中发现的“伯努利定理”可知,在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小。据此可以推知,机翼和风筝上表面空气流速快、压力小,下表面空气流速慢、压力大,上下表面因此产生的压差,因此就产生了一个从下向上的作用力,这个力在空气动力学中被命名为“升力”。这个升力,就是飞机和风筝虽然比空气重,但却能在空气中飞起来的原因。

自从人类发现了飞机和风筝飞行的奥秘之后,就开始研制一种无动力飞行器——滑翔机,19 世纪,著名的英国科学家乔治·凯利爵士为代表的一群人,致力于滑翔机研究。1847 年,凯利爵士设计制作了世界上第一架滑翔机,并由其马车夫驾驶飞行了大约 450 米,成为世界上成功把飞机飞上蓝天的第一人。由于凯利爵士在飞行原理方面的巨大贡献,他被后人尊称为“空气动力学之父”。

图注:第一架真正意义上的有动力飞机,莱特兄弟的“飞行者”1 号

然而人类通过滑翔机和风筝等无动力飞行器的实践发现,这些无动力的飞行器虽然能够在空中飞行一定时间和距离,但终究会掉落到地上,这是为什么?关键是没有动力。没有动力推进,飞行器在飞行中全靠上下表面压差带来的升力维持。但实际的空气中,气流并不是理论中那样恒定的,由于空气本身密度分布不均、压力和温度分布也不是均匀的,这就导致空气中有时候有气压比周围低得多的低压区,无动力飞行器进入该区域后不但不上升反倒会下降,有时候则会遇到高压区(热气流),飞行器进入高压区后会剧烈上升。同时,在飞行中,滑翔机和风筝都很难保证和调整一定的迎角,以保持上下表面压差较为稳定,获得稳定升力。因此这些种种原因,就导致了风筝有时候突然会倒栽葱,失去升力状态,剧烈下降高度以至于掉下来,滑翔机在滑翔一定距离后也会降落。而鸟类,其依靠自身去感知大气变化,尽量利用上升热气流(高气压)飞行以节省体力,尽量躲避下降冷气流;鸟类的翅膀属于“可变形柔性机翼”,可以根据飞行状态和姿态自由改变迎角,以获得升力;鸟类在长时间飞行中还可以通过扑扇飞翼,以获得升力。可见,鸟类就可以看作是有动力飞机的学习榜样。

图注:滑翔机无动力,可以在空中飞行但无法长时间飞行

人类意识到这点后,终于在兰利等动力飞机研究先行者(为了纪念兰利在现代飞机研发中做出的贡献,美国航空航天局将其最大的研究实验室命名为兰利研究中心)的铺垫下,由莱特兄弟在 1903 年驾驶着以一台 12 马力活塞汽油发动机为动力的“飞行者”1 号飞机,实现了人类的飞天梦想。有了动力持续给飞行器提供动能,使得飞机能够持续前飞并通过调整飞控系统获得足够的升力,从而维持长时间的飞行,这使得数千上万千米的洲际飞行成为可能,原则上,只要燃油不耗尽,动力不枯竭,飞机可以一直飞下去。

以上就是关于问题【飞机是怎么飞起来不掉下的呢?】的全部回答,希望能对大家有所帮助,内容收集于网络仅供参考,如要实行请慎重,任何后果与本站无关!

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