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是依据流体的伯努利定理
在管道中以稳定速度流动的流体,如果流体是不可压缩的,而且能量既不增加,也不减少,那么,沿管道各点流体的动压与静压之和为常量。
从而我们得出结论:
在管道剖面面积大的地方,流体的速度小,静压大;
在管道剖面面积小的地方,流体的流速大,静压小。
飞机能飞行起来靠的是机翼产生的升力,沿着飞机机身纵轴平行的方向剖机翼一刀,所剖开来的剖面形状,通常也称为“翼剖面”,最常见的翼剖面就是前端圆钝、后端尖锐,上边较弯、下边较平,上下不对称,很象一条去掉尾巴的鱼的形状。这样飞机向前滑行时,根据伯努利定理,气流经过上翼面,气流受挤流速加快,压力减小,而流过下翼面时气流受阻力影响流速缓慢,压力大,于是,这个压力差便形成了一种向上的升力,当这个升力大于飞机的重量时,飞机就飞起来了。
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翼剖面又称翼型。典型的翼型上凸下平,人们通常称流线型。根据流体的连续性和伯努利定理可知,相对远前方的空气来说,流经上翼面的气流受挤,流速加快压力减小,甚至形成吸力(负压力)而流过下翼面的气流流速减慢。于是上下翼面就形成了压力差。这个压力差就是空气动力。按力的分解法则,将其沿飞行方向分解成向上的升力和向后的阻力。阻力由发动机提供的推力克服。升力正好可克服自身的重力,将飞机托向空中。这就是飞机为什么会飞的奥秘所在。
任何航空器都必须产生大于自身重力的升力才能升空飞行,这是航空器飞行的基本原理。
相信大家小时候都玩过风筝或是竹蜻蜓,这两种小小的玩意构造十分简单,但却蕴含着深刻的飞行原理。
飞机的机翼包括固定翼和旋翼两种,风筝的升空原理与滑翔机有一些类似,都是靠迎面气流吹动而产生向
上的升力,但与固定翼的飞机有一定的差别;而旋翼机与竹蜻蜓却有着异曲同工之妙,都是靠旋翼旋转产
生向上的升力。
机翼是怎样产生升力的呢?让我们先来做一个小小的试验:手持一张白纸的一端,由于重力的作用,
白纸的另一端会自然垂下,现在我们将白纸拿到嘴前,沿着水平方向吹气,看看会发生什么样的情况。哈,
白纸不但没有被吹开,垂下的一端反而飘了起来,这是什么原因呢?流体力学的基本原理告诉我们,
流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,白纸上面的空气被吹动,流动较快,压强比白纸下
面不动的空气小,因此将白纸托了起来。
对于固定翼的飞机,当它在空气中以一定的速度飞行时,根据相对运动的原理,机翼相对于空气的运动可以
看作是机翼不动,而空气气流以一定的速度流过机翼。由于机翼一般是不对称的,上表面比较凸,而下表面比较平,
这使空气在流过机翼时被分为上下两股,流过上表面的空气速度快、压力小,流过下表面的空气速度慢、压力大,
这就在机翼上下产生了一个压力差,这股向上的压力就是飞机的升力,它拖着飞机在空中飞行。
伯努利定律是空气动力最重要的公式,简单的说流体的速度越大,静压力越小,速度越小,静压力越大,这里说的流体一般是指空气或水,在这里当然是指空气,设法使机翼上部空气流速较快,静压力则较小,机翼下部空气流速较慢,静压力较大,两边互相较力[如图1-3],於是机翼就被往上推去,然后飞机就飞起来,以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走,一个流经机翼的上缘,另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相会合,经过仔细的计算后发觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应该无法产生那麼大的升力,现在经风洞实验已证实,两个相邻空气的质点流经机翼上缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘。
初中物理有学,空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了
飞机高速运动时,由于机翼的特殊形状,机翼上方的气流要比下方的气流快,这样飞机就受到下方空气向上的压力,就会把飞机托起来.
这也可以解释为什么高空(2万米以上)飞机飞起来很困难,因为空气太稀薄了,想要在高空飞行要不就要有很快的速度,增加受力强度.要不就要有比较宽大的机翼,增加受力面积.
Su-37飞机低空低速可以降到60m每秒,也就说明这个飞机空气动力特征非常优秀.
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