飛機(jī)為什么能飛起來是什么原理_飛機(jī)為什么不會掉下來[動畫演示] 十萬個為什么
十萬個為什么 由小雪供稿
古代,人們常?;孟胱约嚎梢韵聒B兒一樣飛起來,如今,坐在飛機(jī)上往返于城際之間已經(jīng)成為了日常,我們在感嘆科技發(fā)展的同時,不禁好奇:飛機(jī)為什么能飛起來?得到的答案會是:因?yàn)轱w機(jī)有機(jī)翼,那么,為什么機(jī)翼能讓飛機(jī)飛起來呢?是什么讓飛機(jī)不會掉下來呢?下面9252兒童網(wǎng)小編就來說說飛機(jī)飛起來的原理并通過動畫來做一下演示。
飛機(jī)的定義
如果我問你,什么是飛機(jī)?你會給出怎樣的答案呢,飛機(jī)的定義是:指具有一具或多具發(fā)動機(jī)的動力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力,由機(jī)身的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力,在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的航空器,按照其使用的發(fā)動機(jī)類型又可被分為噴氣飛機(jī)和螺旋槳飛機(jī)。按此定義,靠旋轉(zhuǎn)翼產(chǎn)生升力的直升機(jī)不是飛機(jī)。飛機(jī)、直升機(jī)還有導(dǎo)彈等能在空中飛的物體叫飛行器。
飛機(jī)為什么能飛起來?
飛機(jī)為什么能飛起來呢?飛機(jī)飛行與風(fēng)箏飛行是一個道理,只不過不用你拉著跑了,其向前的動力由發(fā)動機(jī)提供,它相對于空氣的速度越大,角度越大,其豎直方向的分力也越大,也就是升力越大,當(dāng)然,角度越大,其水平方向的分力也越大,空氣阻力也就越大,要達(dá)到相同的水平速度,對發(fā)動機(jī)的功率要求也就越大。相反,角度越小,其豎直方向的分力越小,升力也越小,要想達(dá)到相同的升力,速度要求就越高。這就需要飛機(jī)的角度取值在一個合理的最佳范圍內(nèi)。
為了使飛機(jī)達(dá)到足夠的速度,需要通過發(fā)動機(jī)給飛機(jī)加速。而加速的過程是緩慢的,畢竟飛機(jī)是一個龐然大物,即便有的發(fā)動機(jī)一臺的推力就可以達(dá)到四十、五十噸,但是推動一臺幾百噸重的飛機(jī)往前移動,加速度依舊是很慢,所以需要一段很長的跑道逐漸加速,直到速度達(dá)到之后才可以起飛。
飛機(jī)之所以能飛起來,歸根結(jié)底來自機(jī)翼提供的升力,固定翼飛機(jī)如此,旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)也是一樣的道理。至于升力的產(chǎn)生原理,這個就牽涉到大學(xué)里的一門比較難懂的課程《流體力學(xué)》中的一個知識——伯努利原理。
伯努利原理的實(shí)質(zhì)是流體的機(jī)械能守恒,或者用公式來表達(dá)就是流體的動能、重力勢能與壓力勢能之和為常數(shù)。用這個原理我們可以推論出流體流速非常快時,壓強(qiáng)就會變得很?。幌喾吹?,流速慢時,壓強(qiáng)相對較大。用這條推論就可以解釋為什么飛機(jī)機(jī)翼會產(chǎn)生升力。
飛機(jī)靜止的時候,流過機(jī)翼表面的速度為0,此時飛機(jī)的升力也為0。當(dāng)飛行員啟動飛機(jī)發(fā)動機(jī),飛機(jī)開始向前運(yùn)動,機(jī)翼切割空氣產(chǎn)生相對氣流,此時機(jī)翼開始產(chǎn)生升力,并且升力隨著飛機(jī)滑跑速度的增大而快速增大。直到某一時刻,飛機(jī)的升力等于飛機(jī)自身的重力的時候,飛行員拉桿使飛機(jī)抬頭,飛機(jī)便可以上天了。
當(dāng)飛機(jī)飛行時,機(jī)翼在空氣中運(yùn)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,于是產(chǎn)生升力。
所以,飛機(jī)只有在飛行的時候,機(jī)翼才可以產(chǎn)生升力。
圖解飛機(jī)飛起來的原理
大多數(shù)飛機(jī)由五個主要部分組成:機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動力裝置。
飛機(jī)的飛行要解決兩個問題:一是上升;二是前進(jìn)。前進(jìn)靠的是發(fā)動機(jī)的動力帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向前牽引力或是噴氣產(chǎn)生的向前推力。 上升是根據(jù)伯努利原理,即流體(包括氣流和水流)的流速越大,其壓強(qiáng)越??;流速越小,其壓強(qiáng)越大。還有,升力和迎角等都有很大關(guān)系。
氣流流過的壓力差產(chǎn)生了升力
飛機(jī)運(yùn)動的三軸簡化:俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航。
滾轉(zhuǎn)是副翼控制▼
俯仰運(yùn)動靠升降舵控制▼
偏航運(yùn)動靠方向舵控制▼
直升機(jī)是如何保持平衡的?
?。?)直升飛機(jī)的大螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力平衡重力。
直升飛機(jī)的槳葉大概有2—3米長,一般有5葉組成。普通飛機(jī)是靠翅膀產(chǎn)生升力起飛的,而直升飛機(jī)是靠螺旋槳轉(zhuǎn)動,撥動空氣產(chǎn)生升力的。直升飛機(jī)起飛時,螺旋槳越轉(zhuǎn)越快,產(chǎn)生的升力也越來越大,當(dāng)升力比飛機(jī)的重量還大時,飛機(jī)就起飛了。在飛行中飛行員調(diào)節(jié)高度時,就只要通過改變大螺旋槳旋轉(zhuǎn)的速度就可以了。
(2)直升飛機(jī)的橫向穩(wěn)定。
因?yàn)橹鄙w機(jī)如果只有大螺旋槳旋,那么根據(jù)動量守衡,機(jī)身就也會旋轉(zhuǎn),因此直升飛機(jī)就必須要一個能夠阻止機(jī)身旋轉(zhuǎn)的裝置。而飛機(jī)尾部側(cè)面的小型螺旋槳就是起到這個作用,飛機(jī)的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或保持穩(wěn)定航向都是靠它來完成的。同時為了不使尾槳碰到旋翼,就必須把直升飛機(jī)的機(jī)身加長,所以,直升飛機(jī)有一個像蜻蜓式的長尾巴。
決定飛機(jī)升力大小的因素
不難想象,大飛機(jī)重量大,要想飛上天,所需升力自然就要比小飛機(jī)所需升力大。飛機(jī)升力的大小又跟哪些因素有關(guān)系呢?
飛機(jī)升力的大小還跟以下幾個因素有關(guān):飛機(jī)的機(jī)翼面積、空氣密度、飛行速度以及飛行迎角。
機(jī)翼面積越大,升力越大。其實(shí),前文在解釋升力形成時提到的壓力差,本質(zhì)上是壓強(qiáng)差,壓強(qiáng)與面積的乘積才是壓力的大小。這樣自然機(jī)翼面積越大,飛機(jī)升力就越大。
空氣密度和飛行速度是決定飛行條件動壓的兩個條件??諝饷芏仍酱?,則空氣給予飛機(jī)的升力也越大,這很容易理解。飛行速度越大,那么由伯努利原理給出的壓強(qiáng)差就越大,升力也就越大。
飛行迎角可以理解為飛機(jī)機(jī)體的方向與氣流方向的夾角。在飛機(jī)起飛的過程中,我們能看到飛機(jī)抬頭,這就是飛機(jī)的迎角了。通常來說,在一定范圍內(nèi),飛機(jī)迎角越大,升力就越大;但是迎角達(dá)到一定程度后,升力就會突然下降,這就是飛機(jī)的失速。失速是非常危險的,倘若不及時減小迎角,就會因?yàn)槭偈ドΧ眲嬄?,以致發(fā)生飛行事故。歷史上有多次飛機(jī)失事都源自失速。

如果我問你,什么是飛機(jī)?你會給出怎樣的答案呢,飛機(jī)的定義是:指具有一具或多具發(fā)動機(jī)的動力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力,由機(jī)身的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力,在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的航空器,按照其使用的發(fā)動機(jī)類型又可被分為噴氣飛機(jī)和螺旋槳飛機(jī)。按此定義,靠旋轉(zhuǎn)翼產(chǎn)生升力的直升機(jī)不是飛機(jī)。飛機(jī)、直升機(jī)還有導(dǎo)彈等能在空中飛的物體叫飛行器。

飛機(jī)為什么能飛起來呢?飛機(jī)飛行與風(fēng)箏飛行是一個道理,只不過不用你拉著跑了,其向前的動力由發(fā)動機(jī)提供,它相對于空氣的速度越大,角度越大,其豎直方向的分力也越大,也就是升力越大,當(dāng)然,角度越大,其水平方向的分力也越大,空氣阻力也就越大,要達(dá)到相同的水平速度,對發(fā)動機(jī)的功率要求也就越大。相反,角度越小,其豎直方向的分力越小,升力也越小,要想達(dá)到相同的升力,速度要求就越高。這就需要飛機(jī)的角度取值在一個合理的最佳范圍內(nèi)。

飛機(jī)之所以能飛起來,歸根結(jié)底來自機(jī)翼提供的升力,固定翼飛機(jī)如此,旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)也是一樣的道理。至于升力的產(chǎn)生原理,這個就牽涉到大學(xué)里的一門比較難懂的課程《流體力學(xué)》中的一個知識——伯努利原理。

飛機(jī)靜止的時候,流過機(jī)翼表面的速度為0,此時飛機(jī)的升力也為0。當(dāng)飛行員啟動飛機(jī)發(fā)動機(jī),飛機(jī)開始向前運(yùn)動,機(jī)翼切割空氣產(chǎn)生相對氣流,此時機(jī)翼開始產(chǎn)生升力,并且升力隨著飛機(jī)滑跑速度的增大而快速增大。直到某一時刻,飛機(jī)的升力等于飛機(jī)自身的重力的時候,飛行員拉桿使飛機(jī)抬頭,飛機(jī)便可以上天了。
當(dāng)飛機(jī)飛行時,機(jī)翼在空氣中運(yùn)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,于是產(chǎn)生升力。
所以,飛機(jī)只有在飛行的時候,機(jī)翼才可以產(chǎn)生升力。
圖解飛機(jī)飛起來的原理
大多數(shù)飛機(jī)由五個主要部分組成:機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動力裝置。

氣流流過的壓力差產(chǎn)生了升力


滾轉(zhuǎn)是副翼控制▼




直升飛機(jī)的槳葉大概有2—3米長,一般有5葉組成。普通飛機(jī)是靠翅膀產(chǎn)生升力起飛的,而直升飛機(jī)是靠螺旋槳轉(zhuǎn)動,撥動空氣產(chǎn)生升力的。直升飛機(jī)起飛時,螺旋槳越轉(zhuǎn)越快,產(chǎn)生的升力也越來越大,當(dāng)升力比飛機(jī)的重量還大時,飛機(jī)就起飛了。在飛行中飛行員調(diào)節(jié)高度時,就只要通過改變大螺旋槳旋轉(zhuǎn)的速度就可以了。
(2)直升飛機(jī)的橫向穩(wěn)定。
因?yàn)橹鄙w機(jī)如果只有大螺旋槳旋,那么根據(jù)動量守衡,機(jī)身就也會旋轉(zhuǎn),因此直升飛機(jī)就必須要一個能夠阻止機(jī)身旋轉(zhuǎn)的裝置。而飛機(jī)尾部側(cè)面的小型螺旋槳就是起到這個作用,飛機(jī)的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或保持穩(wěn)定航向都是靠它來完成的。同時為了不使尾槳碰到旋翼,就必須把直升飛機(jī)的機(jī)身加長,所以,直升飛機(jī)有一個像蜻蜓式的長尾巴。
決定飛機(jī)升力大小的因素
不難想象,大飛機(jī)重量大,要想飛上天,所需升力自然就要比小飛機(jī)所需升力大。飛機(jī)升力的大小又跟哪些因素有關(guān)系呢?

機(jī)翼面積越大,升力越大。其實(shí),前文在解釋升力形成時提到的壓力差,本質(zhì)上是壓強(qiáng)差,壓強(qiáng)與面積的乘積才是壓力的大小。這樣自然機(jī)翼面積越大,飛機(jī)升力就越大。
空氣密度和飛行速度是決定飛行條件動壓的兩個條件??諝饷芏仍酱?,則空氣給予飛機(jī)的升力也越大,這很容易理解。飛行速度越大,那么由伯努利原理給出的壓強(qiáng)差就越大,升力也就越大。
飛行迎角可以理解為飛機(jī)機(jī)體的方向與氣流方向的夾角。在飛機(jī)起飛的過程中,我們能看到飛機(jī)抬頭,這就是飛機(jī)的迎角了。通常來說,在一定范圍內(nèi),飛機(jī)迎角越大,升力就越大;但是迎角達(dá)到一定程度后,升力就會突然下降,這就是飛機(jī)的失速。失速是非常危險的,倘若不及時減小迎角,就會因?yàn)槭偈ドΧ眲嬄?,以致發(fā)生飛行事故。歷史上有多次飛機(jī)失事都源自失速。