飞机飞行与伯努利原理
飞机飞行与伯努利原理
谈起飞机为什么能飞起来,不得不提到的就是“伯努利原理”。丹尼尔·伯努利在1726年提出:“在低速流动的流体中,一条流管内气(液)体流速越大,其静压越小”。这个原理被后人称为“伯努利原理”。
伯努利原理可以用一个简单的实验来验证。我们拿着两张纸,往两张纸中间吹气,会发现纸不但不会向外飘,反而会被一种力挤压在一起。因为两张纸中间的空气流动速度快,压力就小,而两张纸外侧的空气没有流动,压力就大,所以外侧空气就把两张纸“压”在了一起。
飞机升力跟伯努利原理有什么关系呢?原来飞机机翼的翼型都是经过特殊设计的,当气流经过机翼上下表面时,上表面路程要比下表面长,气流在上表面的流速要比在下表面流速快。根据伯努利定理知,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大,因此下表面的压强大于上表面的压强,由此产生压力差,这个压力差就是使飞机飞起来的升力。
不难想象,大飞机重量大,要想飞上天,所需升力自然就要比小飞机所需升力大。飞机升力的大小又跟哪些因素有关系呢?
飞机升力的大小还跟以下几个因素有关:飞机的机翼面积、空气密度、飞行速度以及飞行迎角。
机翼面积越大,升力越大。其实,前文在解释升力形成时提到的
压力差,本质上是压强差,压强与面积的乘积才是压力的大小。这样自然机翼面积越大,飞机升力就越大。
空气密度和飞行速度是决定飞行条件动压的两个条件。空气密度越大,则空气给予飞机的升力也越大,这很容易理解。飞行速度越大,那么由伯努利原理给出的压强差就越大,升力也就越大。
飞行迎角可以理解为飞机机体的方向与气流方向的夹角。在飞机起飞的过程中,我们能看到飞机抬头,这就是飞机的迎角了。通常来说,在一定范围内,飞机迎角越大,升力就越大;但是迎角达到一定程度后,升力就会突然下降,这就是飞机的失速。失速是非常危险的,倘若不及时减小迎角,就会因为失速失去升力而急剧坠落,以致发生飞行事故。历史上有多次飞机失事都源自失速。
飞机的一般介绍
飞机的飞行要解决两个问题:一是上升;二是前进。
前进靠的是发动机的动力带动螺旋桨旋转产生的向前牵引力或是喷气产生的向前推力。上升是根据伯努利原理,即流体(包括气流和水流)的流速越大,其压强越小;流速越小,其压强越大。还有,升力和迎角等都有很大关系。
大多数飞机由五个主要部分组成:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。
一、机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行,也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转,放下襟翼能使机翼升力增大。
二、机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备,还可将飞机的其他部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
三、尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平面和可动的升降舵租成。垂直尾翼则包括固定的垂直面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转,并保证飞机能平稳地飞行。
四、起落装置是用来支持飞机并使它能在地面和水平面起落和停放。
陆上飞机的起落装置,大都又减震支柱和机轮等租成。它是用于起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支撑飞机。
五、动力装置主要用来产生拉力或推力,使飞机前。其次还可以为飞机上的用电设备提供电源,为空调设备等用气设备提供气源。
大气的介绍
空气的密度、温度和压力是确定空气状态的三个主要参数。飞行中,飞机的空气动力和大小和飞行性能的好坏都与这些参数有关。
粘性和压缩性是空气的两种物理性质。在飞行中,飞机之所以会受到空气阻力原因之一就是空气有粘性。而飞机以接近音速或者超过音速飞行时会出现阻力突增等现象则与空气的压缩性有关。
升力的产生——气流流过的压力差产生了升力,飞行的根本
空气动力:空气流过物体或物体在空气中运动时,空气对物体的作用力称为空气动力。如有风的时候,我们站着不动,会感到有空气的力量作用在身上;没有风的时候,我们跑步时也感到有空气的力量作用在身上。这是空气动力的表现形式。再如:飞机在飞行中受到的升力和阻力也是空气动力的表现形式。
气流:流动的空气称为气流,如风。
稳定气流和不稳定气流:所谓"稳定气流",就是空气流动时,空间各点上的参数不随时间而变化。如果空气流动时,空间各点上的参数随时间而改变,这样的气流就是"不稳定气流"。以下几个概念及定理都是只适用于稳定气流。
流线:在稳定气流中,空气微团流动的路线,叫做"流线"。
流线谱:流体流过物体时整个流线组成的图形称为流线谱。根据流线谱可从理论上对空气动力作定性的分析。飞机失事原因
飞机的升降

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