飞机的飞行原理

1. 作用在飞机上的空气动力

图 1 飞机上的作用力

在任何给定时间,有四股力量作用在飞机上。分别是升力,重力,阻力和推力。

升力是将物体保持在空中的关键空气动力。它是抵抗重量的力量;因此,升力有助于将飞机保持在空中。

重力是垂直作用在物体上并试图将物体拉向地球中心的力。 升力指向重力的相反方向。 物体的重力决定了所需升力的大小。

阻力是固体与流体相对运动产生的机械力。

推力是由发动机产生,推动飞机向前运动的力。

2.  牛顿运动定律

图 2 牛顿

牛顿运动定律是理解飞机如何飞行的另一个要点,尤其是牛顿的第一和第三运动定律,在解释飞行现象时特别有用。

牛顿第一定律,又称惯性定律,指任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。

牛顿第三定律,指相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,并且作用在同一条直线上。

3  伯努利原理

图 3 伯努利

1738年,伯努利发表了“水动力”,研究流体动力学。空气被认为是流体,因为它会流动并且会呈现不同的形状,但是与液态水不同,空气是气态物质。伯努利在“水动力”一书里阐述:随着流体运动的加快,它产生的压力减小,反之,降低流体的运动速度,可以产生更大的压力

4.  总结

图 4 翼形

通过了解飞机上的作用力,我们能够解释飞机如何产生升力,以及指导这些力量的原理是什么。

首先,需要推力才能使飞机运动-牛顿的第一定律。

然后,由于飞机机翼的形状,称为翼形,空气从飞机机翼前缘进入后分离,以不同的速度通过机翼的上方和下方。之后同时到达机翼的后缘。一般来说,机翼的上表面是弯曲的,使空气冲过机翼的顶部加速并伸展,减少机翼上方的气压。相反,空气通过机翼下方时更趋于直线,因此其速度和压力保持不变。由于高压总是朝着低压移动,机翼下方的空气推动向上飞向机翼上方的空气。机翼在中间,然后被垂直于机翼的空气举起。

飞机移动越快,产生的升力越大。当升力大于重力的时候,飞机就可以飞起来了。并且由于推力作用,飞机能够保持向前飞行。

所以根据牛顿的第三运动定律,机翼在空中移动产生了升力。

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