飛機的誕生使得人類的出行更加便捷。雖說現在選擇使用火車以及高鐵等交通工具的人要比選擇飛機的多,但當人們需要出國或者進行更遠距離的移動時,飛機顯然是更加合適的一種交通工具。
現在有不少人都存在這樣的一個疑問,飛機的體量非常巨大,那么它又是靠什么原理飛行的呢?下面我們就來看看飛機是如何起飛的呢?
飛機飛行原理
飛機的飛行原理主要基于空氣動力學,包括連續性定理和伯努利定理。飛機的主要升力來源是機翼的特殊形狀,這種形狀使得機翼下方的氣壓高于上方的氣壓,從而產生升力。飛機的機翼并不是平直的,而是設計成上表面弧形、下表面平直的形狀,這種形狀的機翼在氣流流過時,上表面的空氣流速會比下表面的快,從而在機翼上下表面產生壓力差,形成升力。
飛機的起飛過程涉及發動機提供推力,同時飛行員通過操作飛機的副翼、升降舵和方向舵來控制飛機的姿態和飛行方向。副翼用于改變飛機的滾轉角度,升降舵用于控制飛機的升降,而方向舵則用于控制飛機的偏航。
對于直升機而言,其飛行原理與固定翼飛機不同。直升飛機通過大螺旋槳旋轉產生升力,以平衡重力。在飛行過程中,飛行員通過調節大螺旋槳的旋轉速度來控制直升機的飛行高度和方向。另外直升機需要尾翼產生一個反向推力,直升機飛行涉及到角動量知識。
綜上所述,飛機的飛行原理涉及空氣動力學、牛頓第三定律以及飛機的機械控制等多個方面。
大多數飛機由五個主要部分組成:機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置。
而飛機的飛行要解決兩個問題:一是上升;二是前進。
前進靠的是發動機的動力帶動螺旋槳旋轉產生的向前牽引力或是噴氣產生的向前推力。
上升是根據伯努利原理,即流體(包括氣流和水流)的流速越大,其壓強越小;流速越小,其壓強越大。其次,升力和迎角等都有很大關系。
保證飛機順利起飛靠的就是與空氣的相對運動產生的升力,飛機的機翼橫截面一般前端圓鈍、后端尖銳,上表面拱起、下表面較平。當等質量空氣同時通過機翼上表面和下表面時,會在機翼上下方形成不同流速。
空氣通過機翼上表面時流速大,壓強較小;通過下表面時流速較小,壓強大,因而此時飛機會有一個向上的合力,即向上的升力,由于升力的存在,使得飛機可以離開地面,在空中飛行。
如果在逆風下起飛,飛機滑跑速度與風速的方向相反,飛機與空氣的相對速度等于二者之和。此時,飛機只需較小的滑跑速度就可以獲得離地所需的升力。所以,與在無風下起飛相比,逆風起飛所需滑跑的距離會更短。
相反,如果在順風下起飛,飛機要達到較大的滑行速度才能獲得離地所需的升力,滑跑距離相對要長一些。
這一期的趣科技就介紹到這,「哈工創投」將持續為你帶來更精彩、更有趣的科技小知識,一起探索科技的另一面吧!