01.21 飛機為什麼可以飛,和彈道導彈的飛不一樣!

首先要明確“飛機為什麼可以飛起來”,飛機指的就是固定翼飛行器,固定翼飛行器才叫飛機,不包括直升機、旋翼機和傾轉旋翼機,飛機的飛行原理和前三者也不同,這個一定要認識到。

現代飛機的飛行是一個非常系統且涉及多個領域的大工程,如果想深挖其原理,比如包括氣動佈局、機翼、尾翼等構造,那隻能去看書了,這需要很多空氣動力學知識和物理學知識的支持,不是一兩句話能講清楚。所以這裡只能分析最重要的因素,也就是很多人都提到的伯努利原理,伯努利原理筆者不再多加闡述,都分享的很專業,我就怎麼簡單怎麼來(給小學生上課講過^_^)

一架飛機在空中勻速直線平飛時,按照作用和反作用分成以下4個力:

飛機為什麼可以飛,和彈道導彈的飛不一樣!

重力:在地球引力的作用下,由於飛機的自身重量會產生一個向下的重力。

升力:飛機飛行時,由機翼產生的向上的升力。

拉力:飛機只有在受到向前的拉力(或推力)時,才能向前運動。

阻力:飛機向前運動時,受到空氣對它的阻擋作用。

所以得出結論:飛機為什麼能起飛,肯定是升力大於重力。那麼飛機為什麼可以向前飛,那就是升力大於重力,推力大於阻力。這個力的關係適用任何固定翼飛行器,包括玩具飛機、紙飛機等。而推力大於阻力,自然是發動機的功勞,產生的向前的推力(紙飛機是人力),航空發動機又是一個系統的科學,這裡就不多做解釋了,本文回答的核心問題實際上是飛機在向前推進的過程中,為什麼可以起飛?這個問題再進一步落地,那就是機翼為什麼可以產生升力?

飛機為什麼可以飛,和彈道導彈的飛不一樣!

說到這有必要提一下,分析飛機為什麼可以飛,為什麼要歸功於機翼呢?我們隨便扔一塊板磚也能“飛”出去十幾米,還有彈道導彈,“飛”個幾千千米輕輕鬆鬆,也沒見這些東西有機翼!沒錯,這些東西都沒有機翼,但這些也不是真正的“飛”。不管是扔出去的板磚還是彈道導彈,它們走的是拋物線路徑,在強大的推力下做慣性飛行,軌跡和目的地在拋出的一瞬間就已定型,相比較飛機的飛行,用墜落來描述更加合適。俗話說的好,“只要站在風口上,母豬都能飛上天”,就是這個意思。

飛機為什麼可以飛,和彈道導彈的飛不一樣!

飛行最早自然來源於鳥,所以鳥最有發言權,與墜落運動相比飛行運動可以在空中按照既定規則進行變化,如升降、轉彎等。當然目前飛機也做不到鳥兒這般行雲流水的飛行效果,所以至今實用性的撲翼機也沒有發明成功,網上有仿生鳥的視頻,可自行查看。

迴歸正題,機翼上產生升力是飛機和空氣相對運動的結果。空氣靜止時,對各方向的大氣壓力是相等的。當氣體向一個方向快速流動時,流動方向的壓力會減小,垂直方向的氣壓會相對增大,氣流就會向著流動方向擠壓。反之,當氣流向一個方向較慢流動時,流動方向的壓力會增大,垂直方向的氣壓會相對減小,氣流就會向著垂直方向擠壓。這個壓力差就是機翼產生升力的原理。

飛機為什麼可以飛,和彈道導彈的飛不一樣!

一個很簡單的小實驗,在兩張自然垂落的紙張中間,使勁吹一口氣,在氣流快速通過的時間段內,紙張間距會縮小。

飛機為什麼可以飛,和彈道導彈的飛不一樣!

上圖是機翼的四種常見形狀,基本特點可以概括為:前圓後尖,上凹下平。就是機翼的這個特點決定了它可以產生升力。

當飛機飛行時,機翼在空氣中運動,將前方的空氣分割成上下兩層,上表面氣流通道窄,氣流速度快,壓力變小。下表面氣流通道較寬,氣流速度較慢,相對壓力較大,於是產生升力。

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所以,飛機只有在飛行的時候,機翼才可以產生升力。


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