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飞机是怎么飞起来的?一看就懂!




不知道你是不是也考虑过这个问题,飞机这种重达40万公斤的庞然大物,究竟为什么能飞起来呢?对很多人来说,这听起来简直像是奇迹,但其实其中的原理一点也不复杂,两个词就可以概括:空气动力学和推进力!今天,大蓝就争取用最通俗的语言给你讲讲飞机飞行的原理,保你一看就懂!




空气动力学

空气动力学(Aerodynamics)是流体力学的一个分支,主要研究物体在空气或其他气体中运动时所产生的各种力。我们来看一下飞机机翼的横截面,很明显上方边缘弧度比下方要大。这也就意味着,如果气流分为两股分别从上下方经过,上方的气流要经过的距离更远,也就是说,经过机翼上方的这股气流的流速要比经过机翼下方的气流流速大。




有些人应该学到过伯努利效应( Bernoulli Effect)吧,没有听过也不要紧,大蓝一句话就能给你解释清楚,说白了就是包括气体在内的所有流体在流动时,流速越大,产生的压强越小,流速越小,产生的压强越大。这完美地解释了飞机机翼是如何受力的。机翼上表面受到的压力远小于下表面受到的压力,就产生了向上的升力。

推进力

那么你知道升力是如何产生的了,当然,如果要想产生升力,一个首要的条件就是要有气流,也就是说,机翼要在空气中穿过。再讲白一点就是飞机得往前移动呗!那么怎么才能往前呢?自然是给力呀!这时候飞机引擎就派上用场了,引擎产生的推进力(Propulsion)让机翼在周围环绕的空气中穿行,由此产生了纵向压力差,也就是升力。这时,基本就达到了一个平衡状态,水平方向的推进力和相对的空气阻力,以及垂直方向的向上的升力和向下的重力。准备好了吗?走你!




关了引擎也能飞?

其实即使在空中引擎停止工作了(不要担心,这是很罕见的情况!),飞机仍然可以向前滑翔很长一段距离。每次在快接近目的地的时候,我们都会降低引擎的推进力,以达到减速目的。通常飞机降落需要20分钟左右,而取决于不同型号,飞机可以继续向前滑行大约220公里。所以,在下降期间,其实我们相当于坐在一个大滑翔机里哦!

机翼组件是不断在变化的吗?

如果你的座位在机翼附近,那么你可以观察下在飞行中机翼组件的变化了,大部分能变化的部件都集中在机翼后方。机翼的设计是为了在常规飞行速度下提供最佳的上升力,我们称之为巡航速度。对于喷气机来说,巡航速度为每小时850公里。当然,我们不可能以这么高的速度起飞或降落,不然得需要建造一条超长跑道了……

怎么操控升力大小?

升力的大小取决于两个因素:飞机的速度和机翼的弧度。我们在起飞和降落时会调整机翼的弧度,从而使机翼提供更大的升力。调整的方法就通过襟翼的变化。所谓襟翼(flap),就是飞机机翼上可以一点点延伸出来的长板子。成功起飞后,在飞机加速期间,襟翼会被收起来。




襟翼 (摄影:Ramon Kok)

飞机怎么转向?

知道飞机如何能飞起来了,那么它又是如何转向的呢?这就要靠机翼后缘两边对称的可以调整角度的面板了,这也就相当于船上的舵。我们通过这块副翼(Ailerons)调整一边的机翼弧度,使两边的机翼所受升力产生差异,这样飞机便可以向一边转向了。比如,需要左转时,我们把右侧机翼的副翼降低,产生更大的弧度和升力,左边的机翼就会相应被压低,达到转向目的。




副翼

机翼还能协助减速?

在机翼的上方还有几块可以翘起来的长板子,这就是我们所谓的“减速板”(Speed Brakes),当减速板翘起来时,会增加空气阻力并扰乱机翼上表面的气流,减小升力,协助飞机减速下降。




减速板 (摄影:Ramon Kok)




怎么样?是不是其实原理很简单,大家看完大概都觉得自己可以去开飞机了吧?想想只需要借助空气的力量就能让大蓝这种庞然大物升到高空去,感觉真的很神奇!看懂了的快去给其他小伙伴普及下,大家一定会对你肃然起敬的!还没看明白的,赶紧做个出游计划,大蓝带你飞一次就懂啦!


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