飞机能起飞的原理是什么?它是如何获得的升力?
一、飞机起飞的原理:
飞机的机翼上下两边并不是水平的,一般的飞机都是前端圆顿后方尖锐,飞机的机翼上表面会隆起,像浪涌一样,下表面一般是水平的。当飞机加速的时候,机翼切割空气,在机翼的上下方形成了不同的气流,由于上方的气流流速大,就导致气流的压力较小,流过机翼下方的气流由于路程短则流速小,所以产生的气流压力较大,这样一来就产生了升力,将飞机推向空中,飞机升空之后飞行速度越快,机翼的表面积越大则获得的升力越大。
这个理论又称之为伯努利原理,不只适用于空气中还适用于液体中。当飞机需要下降的时候只要降低飞行速度即可,速度一慢,升力降低,飞机由于重力作用自然就会下降着陆了。
二、飞机的组成:
自从莱特兄弟发明飞机以来,飞机的外形一直都在进化和改变,不过近几年已经很少改变了,主要组成部分分为机身和机翼,机身的作用主要是装载,飞行人员、燃料、货物、发动系统都需要安装在机身内。
机翼要分为左右两侧的机翼和尾翼,机翼是飞机产生升力的主要组成部分,机翼一般分为平直翼、后掠翼、三角翼等三种形式,平直翼就是机翼前后都保持水平,后掠翼是机翼后边缘向后掠,三角翼就是机翼的平面呈现三角形。我们常见的客机基本上都是三角翼,三角翼比较适宜高速飞行。尾翼的作用是改变升力方向,飞行员可以通过控制尾翼来让飞机作出翻滚动作,而且垂直方向的尾翼可以保证飞机的飞行方向平衡。
飞机的速度由发动机提供,推力产生速度嘛。然后看升力,升力是由大翼提供的。机翼并不是一个简单的片片,它的形状是上表面是凸的而下表面是平的,根据流体连续性定理,如果一根管子分成一个Y形的分叉,假设上面两个叉一边粗一边细,那么从下面流过来的液体,单位时间内流过粗细不同的两个分叉的流体质量是相同的,那么很明显,细的一边液体的流速就会快些,这就是流体连续性定理。同理既然机翼的上表面是凸的,那么空气流过上表面经过的路程就比下表面要长,根据流体连续性定理,上表面的空气流速就会快些。再根据流体力学中的伯努利定理,上表面的空气对机翼产生的压强就会小些,而且这个压强的方向是向下的,但是下表面,空气对机翼的压强是向上的,而且这个压强比上面那个大,所以两个压强的合压强就是向上的,这就是飞机的升力来源。这个升力和空气相对于机翼的流速是成正比的,也就是和飞机的速度是成正比的。
有了这些就可以解释了,飞机起飞的时候,在跑道的一头开始推油门加速,速度越大,升力就越大,当达到起飞速度的时候就是升力足够让飞机飞起来了,飞机就可以抬头起飞。而在空中的时候,当然是由发动机喷气提供推力维持速度,进而维持升力,保证飞机不会掉下来。
当然飞机的飞行原理不止这么简单,机翼也不是一个简单的上凸下平的形状,它上面还有前缘缝翼,后面的襟翼,用来在起飞和降落时的低速度条件下增加升力,还有扰流板,用来增大阻力。不过在飞机进入航线飞行之后,这些都是要收起来的,保证飞机光滑的气动外形。
飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。