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飛機(jī)為什么可以飛起來?原理是怎樣的?

 天朗氣清uizw04 2020-11-02

看到很多人說伯努利原理:

機(jī)翼上沿和下沿之間,由于空氣的流速不一樣,產(chǎn)生了一個壓強差,進(jìn)而產(chǎn)生一個向上的升力。這是飛機(jī)起飛的原理的最常見的解釋。但是實際上,這個力是存在的,但并不是起主導(dǎo)作用的因素。

為什么這么說呢?如果只看伯努利原理,那么升力產(chǎn)生的方向一定是垂直于機(jī)翼,指向機(jī)翼的上方的。而當(dāng)飛機(jī)上下顛倒的時候,則機(jī)翼的受力就會指向下方,飛機(jī)也就無法繼續(xù)飛了。然而實際上,飛機(jī)是可以倒飛的:

飛行表演中一正一倒飛在一起的兩架飛機(jī)。

如果只考慮伯努利原理,那上面那一架飛機(jī)妥妥的早就該掉下來,順便把下面一架也砸下來了。但是人家還好好飛著呢。

而且實際上,飛機(jī)機(jī)翼的上沿和下沿,其長度未必有很大差別:

圖中是一種典型的商用飛機(jī)的機(jī)翼截面。

那飛機(jī)飛起來,到底是為什么呢?飛機(jī)升力的主要來源,其實并不完全是伯努利原理帶來的壓強差。伯努利原理帶來的升力,在低速(200-300km/h)的情況下,可以說很重要。但是在高速情況下,就沒有那么關(guān)鍵了。

在航空航天的領(lǐng)域,有一句俗語說得好:只要動力給的足,板磚都能飛上天。

只要向前的動力給的足,讓機(jī)翼有一點點仰角(攻角),前方的氣體就能給機(jī)翼一個很大的壓力,從而讓飛機(jī)獲得升力。牛頓第三定律,是升力的另一個來源。

當(dāng)然,不論是伯努利原理還是牛頓第三定律,都是對飛機(jī)原理的極大簡化。流體是復(fù)雜的,有黏度、連續(xù)性等等一系列并不“理想”的性質(zhì),因此描述起來也很復(fù)雜。

常用來描述飛機(jī)機(jī)翼的流體力學(xué)特性的N-S方程。這里不做詳解,感興趣的可以去找教科書讀一讀,不感興趣的也可以感受一下有多復(fù)雜。

最后,向給人類社會插上翅膀的航空航天工程師們致敬~

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