Question

飞机为什么会飞

Answer 1

飞机为什么会飞？

Answer 2

您好！

以下资料供您参考，祝您开心每一天！

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一,机翼的浮力:
01. 伯努力原理:流体中,流速加快时,压力会减弱,反之,亦然.因此,流体中的物
体会往流速快的地方移动.
02. 机翼切面原理:
A. 图1.中为一典型翼切面.上方距离较
长,下方距离短.空气流线被翼切面分
成两部分,两方气流於翼后方有相同速
率,故通过上侧的空气流速较快,空气
压力较小而形成一向上的升力.(欲观 图1.
察气流通过机翼的情况可於「烟洞」中试验.)
B. 通常气体具有某种程度的黏性,即通过一物体时,会沿著物体表面切向的力量作 用
在物体上,与物体最接近的空气流线速度为零,到后方的空气的速度回到原有的速
度.这之间速度由零到原有速度的气流称边界层流,边界层流在后方与机翼表面分
离,分离的点称分离点,气流在分离点形成扰流(乱流)( ~^^^~~).
C. 与空气接触的方式:
以风筝为例,若版面垂直风向,则风筝只能
一直前进(如图2-1),若与风向成一交角,便
会不断上升.此风向与机翼的交角称为攻角
(图2-2中的α角).图2-2中,A.为向上的力,
B.为前进的推力,C.为和风筝版面平行的摩
擦力(即阻力),A B的合力即为升力 (升力
和阻力为一对互相垂直的风力的分力). 图2.
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飞机的飞行原理
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在某一特定角度内,攻角越大,升力越大,升
力系数和攻角成线性关系(正比);超过此一特
定角度,升力急遽下降而阻力增加.此一特定
角度随物体形状不同而改变.此关系可由图
3.中窥见,我以不考虑其他变因假设, ______
表面版,______表升力(即A B的合力),______
表两互相垂直的升力分力之一(即A.力,由於 图3.
两分力互相垂直,即可以一三角形的部分
斜边和高表示.),得角度在45度以内攻
角越大,升力越大.而45度角即可视为
此情况的特定角度.但另一方面,飞机的
攻角越大,其分离点也越往前移动,而扰
流的压力相较於平顺气流(层流)的压力
大,故角度大於一定角度时会产生升力急
遽下降,阻力上升的情况.也有一种说法
是因空气和物体表面摩擦会有一阻力称
表面摩擦阻力,扰流时的表面摩擦阻力 图4.(摘自注2)
远比层流时大,故形成上述升力下降阻力上升的状况,此状况称为失速.我想以上机
翼失速原理多少和飞机下降的角度有关吧.图4中Cl 表升力系数,图中随攻角的增
加,升力系数亦随之增加(Cl=aα,a为升力线斜率),直到达到升力系数的最大值,升
力系数下降形成失速.
D. 以上机翼切面原理同时适用於旋翼机(例:直升机)的
旋翼和飞机的机翼上.
图5.→
二,引擎的动力:
01. 航空器分为两种,一种称轻航空器,是利用比空气轻的气体飞行;另一种为重航空器,是
靠速度(也就是相对空速)飞行.
A. 一般如果不考虑其他因素,初速度只会
造成飞行距离增加,不会使停留在空气
中的时间增加.如图6.
B. 像纸飞机有翼,即有浮力,再加上相对
空气的速度(伯努力原理),使得纸飞机
能在空中停留,但相对於升力产生的阻
力使得纸飞机的速度减慢,而终至升力 图6.(模拟单位时间闪光摄影图)
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飞机的飞行原理
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不足克服重力而下降,甚至坠落.
C. 因此,莱特兄弟在飞机上装上引擎,提供飞机一个持续的速度以克服阻力,使人类能顺
利完成飞行的梦想.
02. 引擎的原理:
A. 涡轮喷射引擎
图7.(翻绘自「飞机.火箭」第91页 喷射引擎的结构)
涡轮喷射引擎的核心可分为:压缩段,燃烧室,涡轮.压缩段由许多页片所组成可将空气
压缩后送入后方,燃烧室有管子送入燃料与空气混合燃烧,涡轮机同样由许多页片组成.
空气从压缩段吹入,压缩机将气体增温增压,送入后方燃烧室与燃料混合燃烧,高温高压
的气体猛然向后方喷出,而形成一股压力,产生向前的推力.同时高温高压的气体吹向涡
轮机的页片,涡轮机的转动带动前压缩机的转动.
使用喷射引擎的好处是可以达到很快的速度,甚至可以超音速,早期主要用在军用机上.
B. 涡轮风扇引擎
图8.(翻绘自「新知识212飞行世纪」第27页涡轮风扇引擎示意图)
涡轮喷射引擎虽然速度快,但对於低速的民航机,就显得太耗油了.因此有人在涡轮喷射
引擎的前方加上风扇,和涡轮机相连,以涡轮机带动风扇转动.风扇转动的同时,也把大
飞机的飞行原理
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量的空气送入后方.这种引擎的动力主要是靠前方扇叶所产生的气流,至於原理,我想应
该是风扇转动大量吸入空气而增加推力,另一方面大量吸入空气也使前方空气阻力减少而
前进.或许有点类似螺旋桨的原理,特殊形状的页面使前方空气速较后方快,以致前方压
力小而前进.这种引擎的好处是较不耗油,但相对的速度较慢,此外它可以在速度较慢的
情况下产生较大的推力.
参●结论:
自古以来,人类便不断的尝试飞上青天,梦想有朝一日能翱翔天际.从早期的飞船和热气
球,到现今的超音速飞机,甚至太空梭,人类飞行已经不再只是梦想,而星际旅游也即将
到来.而正如古代预言家所言,今日的交通可说是「蜻蜓满天飞,乌龟满地爬」,缩短了
地域的距离,达到「天涯若比邻」的境界.然而十五世纪达文西先生一直梦想的个人飞行
器,藉由近代直升机的发明而逐步实现.但是,我们仍无法像小鸟一般自由自在的飞翔.
这也正是我和朋友一直想去做的,也许那天,飞行也能成为一种休闲活动.虽然达文西先
生的翅膀没有成功,但他精美的设计稿却触发许多科学家的想像,相信很快的,它将不再
只是梦想,我期待著那天的到来.
说实在的,找这些资料不算困难.但刚开始找到,怎麼看都看不懂,只好请求於人.好不
容易弄懂了,想通了,却发现资料仅限於此,找不到更深入的资料了.毕竟有些观念只有
专业书籍上才找得到.以后,我会往旋翼机方面去努力,希望有一天能实现个人飞行器的 梦想

Answer 3

牛顿三大运动定律
第一定律：除非受到外来的作用力，否则物体的速度(v)会保持不变
没有受力即所有外力合力为零，当飞机在天上保持等速直线飞行时，这时飞机所受的合力为零，与一般人想像不同的是，当飞机降落保持相同下沉率下降，这时升力与重力的合力仍是零，升力并未减少，否则飞机会越掉越快。
第二定律：质量为m的物体动量(p
=
mv)变化率是正比於外加力
F
且发生在力的方向
此即著名的
F=ma
公式，当物体受一个外力后，即在外力的方向产生一个加速度，飞机起飞滑行时引擎推力大於阻力，於是产生向前的加速度，速度越来越快阻力也越来越大，迟早引擎推力会等於阻力，於是加速度为零，速度不再增加，当然飞机此时早已飞在天空了。
第三定律：作用力与反作用力是数值相等且方向相反。
你踢门一脚，你的脚也会痛，因为门也对你施了一个相同大小的力
力的平衡
作用於飞机的力要刚好平衡，如果不平衡就是合力不为零，依牛顿第二定律就会产生加速度，为了分析方便我们把力分为X、Y、Z三个轴力的平衡及绕X、Y、Z三个轴弯矩的平衡。
轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度，飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力〔如图1-1〕，升力由机翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力产生，阻力由空气产生，我们可以把力分解为两个方向的力，称
x
及
y
方向〔当然还有一个z方向，但对飞机不是很重要，除非是在转弯中〕，飞机等速直线飞行时x方向阻力与推力大小相同方向相反，故x方向合力为零，飞机速度不变，y方向升力与重力大小相同方向相反，故y方向合力亦为零，飞机不升降，所以会保持等速直线飞行。
弯矩不平衡则会产生旋转加速度，在飞机来说，X轴弯矩不平衡飞机会滚转，Y轴弯矩不平衡飞机会偏航、Z轴弯矩不平衡飞机会俯仰〔如图1-2〕。
伯努利定律
伯努利定律是空气动力最重要的公式，简单的说流体的速度越大，静压力越小，速度越小，静压力越大，这里说的流体一般是指空气或水，在这里当然是指空气，设法使机翼上部空气流速较快，静压力则较小，机翼下部空气流速较慢，静压力较大，两边互相较力〔如图1-3〕，於是机翼就被往上推去，然后飞机就飞起来，以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走，一个流经机翼的上缘，另一个流经机翼的下缘，两个质点应在机翼的后端相会合〔如图1-4〕，经过仔细的计算后发觉如依上述理论，上缘的流速不够大，机翼应该无法产生那麼大的升力，现在经风洞实验已证实，两个相邻空气的质点流经机翼上缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘〔如图1-5〕。
参考资料：
http://www.aero.tku.edu.tw/high/why.htm

Answer 4

飞机快速向前运动时，空气会在飞机底下产生托举力，所以就飞起来了，但是，必须快速运动！