飛機那麼重,到底是靠什麼飛上天的?

悅食書


關於飛機(這裡指的是固定翼飛機)如何飛上天的問題,可以對飛機做個簡單的受力分析。

由於地心引力的存在,任何物體都會受到向下的重力。如果物體想要飛上天,就必須要有一個向上的力來對抗重力。既然飛機能夠飛上天,那它勢必有一個向上的升力,而這個力的產生與它那巨大的翅膀有關。

飛機引擎運轉並非直接產生向上的升力,而是向前的推力。這個力可以推動飛機前進,當空氣橫向流過機翼上下方時,由於機翼的外形很特別,它能使上表面的空氣流速比下表面更快。

根據伯努利原理,機翼上表面的氣壓就會低於下表面,這就會產生一個向上的升力,只要它足夠大,就能使飛機飛上天。關於伯努利原理可以通過一個十分簡單的實驗來演示,翻開一本書,把其中相連的兩頁豎起來,並在中間留個空隙,然後往空隙中吹氣,兩張紙就會因為壓力差而合併在一起。

由於飛機的引擎運轉依賴於空氣中的氧氣,飛機的升力也是來自於空氣,所以飛機只能在有空氣的地方飛行,而無法在諸如太空或者月球等真空環境中飛行。在真空或者沒有氧氣的環境中飛行,只能依賴於自身攜帶氧化劑的火箭發動機。


火星一號


對於大部分固定翼飛機來說,是靠飛機的翅膀再加上向前的動力。

鳥類能夠飛起來,靠的是拍打翅膀、把周圍的空氣往下撲,從而獲得一個向上的反作用力——這就是牛頓第三定律的內容(上面這張動圖就是鳥類怎麼撲打翅膀的)。但是飛機卻沒有辦法作到拍打翅膀,那飛機是如何飛上天的呢?

很簡單,靠的是四個字,相對速度。在發動機的推動作用下,飛機受到一個向前的力,然後迫使飛機機翼與空氣之間發生作用,從而產生一個向上的力。

機翼上的升力產生的原因,說起來簡單,實際上很複雜。

氣流流過機翼的時候,對機翼產生一個向上的力,這其中又兩方面的原因,一方面是因為飛機翼型的原因,下面這張圖就展示了這個原理。空氣在機翼前分叉,一部分從機翼上面流過,一部分從機翼下面流過,上面流過的氣流速度快、下面流過的氣流速度慢,根據伯努利原理,氣流速度慢壓力高、速度快壓力低,所以會產生一個向上的升力。

上面這個過程很重要,但是不是機翼產生升力的唯一原因,因為最簡單的道理就是:飛機倒過來也能夠飛。所以除了上面的這個原理,飛機產生升力還有其他原因。

另一方面,我們可以把空氣和機翼之間的相互作用看作是一個氣流連續不斷拍打機翼的過程,這個時候氣流拍中機翼下方然後被迫轉向,這個過程也給了機翼一個向上的升力——原理就好像是打水漂一樣(如下圖所示)。

所以說,飛機是在“機翼形狀”和“打水漂”兩種原理的共同作用下獲得足夠大的升力才能夠飛上天的。


SilentTurbine


你好,長安小師爺為您回答這個問題,飛機為什麼會飛上天,肯定不會是因為飛機自身採用大量鋁合金的材料的關係,不然一塊鐵板也能上天了。以人類目前的科技水平,幾百噸重的固定翼飛行器都能順利升空,但它們依靠的不僅僅是任何機械裝置所必須具備的動力裝置,發動機,還要具備很強的氣動性能才行。

我們也都知道,飛機以如今的樣式出現,還要感謝鳥類才行,正因為借鑑了鳥類的整體佈局,才有了人類一飛沖天的夢想實現。但也有朋友說了,如果有足夠的動力,就是一根棍子也能飛上天,這倒有些天下武功,唯快不破的道理在裡面,但要說明的是,動力的輸出的大小是以是否相配所設計的裝置來定義的,不然就喪失了它的初衷,本身飛機因為氣動設計的優異表現,動力可能只需要1,但卻因此需要10的輸出,先不說考慮飛機載人要預留空間,那麼這樣的動力要做多大合適還是個未知數。

所以題主問到的這個問題,筆者的回答是動力加上良好的氣動佈局,以此來使得飛機能夠飛上藍天,題主還在問題里加了一個前提,就是飛機如此重,這更說明以飛機現有的總體佈局而言,更加優異改善的氣動能力,加之先進發動機配合後賦予飛機強大的飛行能力表現。


長安小師爺


飛機由動力裝置(發動機)產生前進的推力或拉力,機身的機翼產生升力。1903年12月17日自從萊特兄弟成功將重於空氣的航空器在受控前提下持續飛行,飛機在115年的發展歷程中已經成為20世紀人類所取得最重大的科學技術成就之一,他也是“地球村”形成的必備條件。

圖、只要機翼上方氣壓稍微比下方氣壓低,飛機就會因反作用力而起飛

大自然中空氣的力量驚人,代表空氣的氣壓每時每刻都在變化中,我們平時都察覺不到而已。然而當氣壓比周圍低約2%~3%時,就會出現破壞力驚人的颱風。氣壓大約在10噸/平米,當機翼處於靜止狀態時,空氣會平均分散在機翼各位置,但如果機翼開始向前移動時,分散在機翼的空氣便會分散,從而形成強大的壓力差。

當機翼向前移動時,靜止的空氣便會吹向機翼後下方。對於移動空氣的力量,會產生反作用力,反作用力會轉化成壓力覆蓋在機翼表面位置,在這些壓力中,所有向上加壓的力被稱為“升力”。升力的大小和機翼面積成正比,假設機翼上方和下方的壓力變化在5%,在地面上時,機翼上方的壓力在9.5噸/平米,下方的壓力在10噸/平米,這會產生500千克/平米向上的力,當機翼面積達到500平米時,升力就會達到250噸!

飛機為了維持飛行,必須產生大於阻力的力,強大的發動必不可少。俗話說,只要動力足,板磚也能上天。現代大型客機搭載的渦扇式噴氣發動機,就是從前方吸入大量的空氣,並向後方噴射產生推力。


航空之家


萬噸巨輪為什麼能在海上漂浮?是因為浮力。金屬製成的飛機為什麼能在天上飛?不是因為空氣那點浮力啦,是因為空氣動力學產生的升力。當升力大於飛機重量時,上百噸重的飛機就騰空而起了。

說到飛機升力的來源,這個問題就十分複雜了,到現在科學家們仍在研究探索之中。

飛機的升力很大一部分來自於機翼。飛機巨大的翅膀呈流線型紡錘體。當飛機以高速在空氣中穿行時,翅膀將空氣切割成上下兩部分,一部分從機翼上表面流過,一部分從機翼下表面流過。因為機翼上表面凸起,所以氣流速度變快,而下面氣流速度較慢,由此產生壓強差。這個壓強差產生向上的升力,托起飛機,這就是伯努利原理。

但伯努利原理只是飛機升力中的一部分。還有一部分是因為飛機迎角。飛機的翼絃線與飛機前進方向的夾角就是迎角。就好像風箏在空中飛行,需要保持一定的傾斜角一樣,飛機迎角也是產生升力的重要組成部分。當迎角小於臨界角度,迎角越大,升力越大,但是大於臨界角度之後,迎角越大升力反而減小。

除此之外,機身也會對升力產生影響。比如像b2轟炸機的飛翼結構,機身與翅膀融合為一體,成飛翼式結構,可以產生巨大的升力。

正是在多方面升力的綜合作用下,飛機才象鳥兒一樣,騰空而起,輕盈的飛在空中。


和風漫談


這個問題很容易解釋清楚的,我覺得,對一般的吃瓜群眾根本沒必要去向他解釋啥空氣動力學和伯努利定理,解釋了也是白費勁。😊

咱建議你做一個人人都做得到的實驗吧。

拿一張紙,從高處讓它自由落體,它一定是慢悠悠的飄下去的。好,再把這張紙揉成紙團讓它自由落體,這時它一定是很快的墜落下去。雖然重量沒變,但空氣對兩者的影響是截然不同的,也就是說,空氣(風)能把紙片“吹”起來。同理,飛機雖然很重,但它有翅膀(機翼),就好比攤開了的那張紙,只要有足夠大的風,就能把飛機“吹起來”。

那這“風”從何而來呢?風是由發動機的推力產生的,只要飛機的機翼設計成合適的形狀或與相對的風形成一定的仰角,這張大“紙”就能飛起來。風箏就是這樣迎著自然風飛上天的,同樣的道理,發動機推著飛機向前運動,獲得的相對風力恐怕比最大的颶風還要大得多,何愁它飛(吹)不起來呢!

所以,發動機是飛機的心臟,一旦它停止工作,飛機就失去了賴以“漂浮”的風,結果就像斷了線的風箏,墜地無疑。

咱,一個所謂的“攝影問答達人”,曾經的航空工作者,不知這麼解釋是否清楚了😊

不得不感嘆,飛機是人類最偉大的發明之一!

想看更多的飛機,請移步至我頭條號去年十一月的武漢航展的文章和視頻,謝謝!






飛機、風箏,何其相似乃爾😳


遠方的視像


算是民航界的人,進來答一波。

美國的尼米茲級核動力航母,滿載排水量超過十萬噸,為什麼沒有沉下去?你會說:啊,是因為水的浮力,阿基米德原理說了浮力為排開的水的重量。水有浮力,空氣就沒有浮力了?還是因為空氣是透明的被你忽略了,二者同為實實在在存在的介質,只是密度不同,同樣體積的水重於同樣體積的空氣,那我排開了空氣,也是應該有浮力的吧。


有些學科如流體力學、空氣動力學....都是很難得學科,平時也用不上。平時用吸管吸杯裡得果汁為什麼能吸上來呢?是因為你把嘴裡得空氣吸到肺裡,嘴裡壓強變小了。壓強有多大,我們平時接觸的大氣壓能撐起10米高的水柱,哪怕你嘴巴真空度不是那麼高,假設只有半米高水柱的壓強差也可以確保你能將杯裡的果汁被外部氣壓擠到你嘴裡了。

知道了壓強差的作用,先來看看機翼橫切面,下面為簡化圖:



機翼上面空氣流動快,你可以認為空氣“積聚”就少,密度小,壓強就小,機翼下面剛好相反。下面的壓強大於上面的壓強再作用在一個面積(比如機翼)上,就產生了一個壓力(升力)當這個升力足夠大就可以托起飛機了。我發現有很多人對機翼有個誤解,認為機翼面積都很小,實際上不是的,而且飛機燃油大部分都在機翼裡面,機翼其實“既大又厚”。當然實際中還有襟翼、副翼、尾翼幫著對空氣產生向下或者向上的力。

機翼產生升力的同時,也會產生與飛機前進方向相反的阻力,這時候就要靠飛機發動機(航空發動機)了。航空發動機被稱為“工業皇冠上的明珠”,你只需要知道很難很難做好就是了(至今卡我國脖子),另一個你需要知道的是航空發動機很有力氣。如果航空發動機力氣足夠大,大到可以把飛機垂直的托起來,就像我們把鉛球舉起來一樣,飛機是不是很容易就能上天了?

最後,飛機看上去那麼大,內部基本都是空的。現在的飛機也基本不是鐵做的,各種航空美鋁合金、碳纖維、鈦合金,又輕又結實。

總結一下就是氣動好(簡單理解為浮力好),動力好,自身輕,憑啥飛不起來。


天照黑煙


只要推力足,板磚也能飛上天,穿破大氣層,脫離太陽系,再誇張一點,只要動力足,珠穆朗瑪峰都能給你馱走。

不過飛機的推力比不上火箭發動機,所以,除了靠飛機的發動機之外,還要靠機翼提供向上的升力即託舉力。

依據的原理就是伯努利原理,空氣流速大的地方,壓強就小,空氣流速慢的地方,壓強就大一點。也很好做小實驗來驗證它,找來一塊麵紙豎直放,在一個側面平行於面紙吹氣,那麼面紙就會向著吹氣的那一側靠近。

而機翼的原理,託舉力的產生正是來源於此,如下圖所示:

所以,飛機在發動機推力與機翼提供的升力綜合之下,只要飛機速度達到了,駕駛員向上提握把,飛機就可以離地飛行了。

但飛機不能在空氣密度很低的大氣層內飛行,因為,畢竟飛機能飛起來,還得靠著空氣呢。不像那些火箭,它們自身攜帶著液氧,推力足夠大,根本不需要空氣,而且,沒有空氣對於火箭來說更好,因為少了空氣阻力。

就像我前面說的那樣,只要推力足,板磚也能飛出太陽系。


一枚遊戲科幻迷


主要靠兩個力支撐飛機的飛行,一、機翼提供的升力(依據流體力學原理,物體表面氣流流速越大,其所受壓強越小),機翼橫截面呈上部彎曲的流體狀,下部相對平直,在風動線形中可以看到,上部流速密度大於下部,從而使機翼得到升力(流速差越大,升力越大);二、飛機克服重力的向上矢量推力使飛機得到滯空能力(如導彈幾乎都是由發動機來提供矢量推力飛行)。






太極寄暢


飛機兩翼端尖處向上凸起,使得上端流速快,壓強小,而下端相反,壓強大,所以飛機獲得向上的升力。本題主要知識點是流速越大,壓強越小。類似問題,如,兩艘船不能並排前行。等地鐵時不能越過黃線。本人見解,如有差誤,請您諒解,並在評論中賜教。


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