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飞机为什么可以飞,和弹道导弹的飞不一样!

飞机为什么可以飞起来?飞机指的就是固定翼飞行器,固定翼飞行器才叫飞机,不包括直升机、旋翼机和倾转旋翼机,飞机的飞行原理和前三者也不同,这个一定要认识到。

现代飞机的飞行是一个非常系统且涉及多个领域的大工程,如果想深挖其原理,比如包括气动布局、机翼、尾翼等构造,那只能去看书了,这需要很多空气动力学知识和物理学知识的支持,不是一两句话能讲清楚。所以这里只能分析最重要的因素,那就是伯努利原理,不过伯努利原理也颇为专业,笔者就怎么简单怎么来。

一架飞机在空中匀速直线平飞时,按照作用和反作用分成以下4个力:

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重力:在地球引力的作用下,由于飞机的自身重量会产生一个向下的重力。

升力:飞机飞行时,由机翼产生的向上的升力。

拉力:飞机只有在受到向前的拉力(或推力)时,才能向前运动。

阻力:飞机向前运动时,受到空气对它的阻挡作用。

所以得出结论:飞机为什么能起飞,肯定是升力大于重力。那么飞机为什么可以向前飞,那就是升力大于重力,推力大于阻力。这个力的关系适用任何固定翼飞行器,包括玩具飞机、纸飞机等。而推力大于阻力,自然是发动机的功劳,产生的向前的推力(纸飞机是人力),航空发动机又是一个系统的科学,这里就不多做解释了,本文回答的核心问题实际上是飞机在向前推进的过程中,为什么可以起飞?这个问题再进一步落地,那就是机翼为什么可以产生升力?

说到这有必要提一下,分析飞机为什么可以飞,为什么要归功于机翼呢?我们随便扔一块板砖也能“飞”出去十几米,还有弹道导弹,“飞”个几千千米轻轻松松,也没见这些东西有机翼!没错,这些东西都没有机翼,但这些也不是真正的“飞”。不管是扔出去的板砖还是弹道导弹,它们走的是抛物线路径,在强大的推力下做惯性飞行,轨迹和目的地在抛出的一瞬间就已定型,相比较飞机的飞行,用坠落来描述更加合适。俗话说的好,“只要站在风口上,母猪都能飞上天”,就是这个意思。

飞行最早自然来源于鸟,所以鸟最有发言权,与坠落运动相比飞行运动可以在空中按照既定规则进行变化,如升降、转弯等。当然目前飞机也做不到鸟儿这般行云流水的飞行效果,所以至今实用性的扑翼机也没有发明成功,网上有仿生鸟的视频,可自行查看。

回归正题,机翼上产生升力是飞机和空气相对运动的结果。空气静止时,对各方向的大气压力是相等的。当气体向一个方向快速流动时,流动方向的压力会减小,垂直方向的气压会相对增大,气流就会向着流动方向挤压。反之,当气流向一个方向较慢流动时,流动方向的压力会增大,垂直方向的气压会相对减小,气流就会向着垂直方向挤压。这个压力差就是机翼产生升力的原理。

一个很简单的小实验,在两张自然垂落的纸张中间,使劲吹一口气,在气流快速通过的时间段内,纸张间距会缩小。

上图是机翼的四种常见形状,基本特点可以概括为:前圆后尖,上凹下平。就是机翼的这个特点决定了它可以产生升力。

当飞机飞行时,机翼在空气中运动,将前方的空气分割成上下两层,上表面气流通道窄,气流速度快,压力变小。下表面气流通道较宽,气流速度较慢,相对压力较大,于是产生升力。

所以,飞机只有在飞行的时候,机翼才可以产生升力。

(中国AOPA:张皓晨)

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