飞机会在天空中飞翔的原因： 一 机翼的浮力 01. 伯努力原理:流体中,流速加快时,压力会减弱,反之,亦然.因此,流体中的物 体会往流速快的地方移动. 02. 机翼切面原理: 翼切面.上方距离较长,下方距离短.空气流线被翼切面分 成两部分,两方气流於翼后方有相同速 率,故通过上侧的空气流速较快,空气 压力较小而形成一向上的升力. B. 通常气体具有某种程度的黏性,即通过一物体时,会沿著物体表面切向的力量作 用 在物体上,与物体最接近的空气流线速度为零,到后方的空气的速度回到原有的速 度.这之间速度由零到原有速度的气流称边界层流,边界层流在后方与机翼表面分 离,分离的点称分离点,气流在分离点形成扰流(乱流) C. 与空气接触的方式: 以风筝为例,若版面垂直风向,则风筝只能 一直前进(如图2-1),若与风向成一交角,便 会不断上升.此风向与机翼的交角称为攻角 (图2-2中的α角).图2-2中,A.为向上的力, B.为前进的推力,C.为和风筝版面平行的摩 擦力(即阻力),A B的合力即为升力 (升力 和阻力为一对互相垂直的风力的分力). 飞机的飞行原理 3 在某一特定角度内,攻角越大,升力越大,升 力系数和攻角成线性关系(正比);超过此一特 定角度,升力急遽下降而阻力增加.此一特定 角度随物体形状不同而改变.此关系可由图 3.中窥见,我以不考虑其他变因假设, 表面版,表升力(即A B的合力), 表两互相垂直的升力分力之一. 两分力互相垂直,即可以一三角形的部分 斜边和高表示.),得角度在45度以内攻 角越大,升力越大.而45度角即可视为 此情况的特定角度.但另一方面,飞机的 攻角越大,其分离点也越往前移动,而扰 流的压力相较於平顺气流(层流)的压力 大,故角度大於一定角度时会产生升力急 遽下降,阻力上升的情况.也有一种说法 是因空气和物体表面摩擦会有一阻力称 表面摩擦阻力,扰流时的表面摩擦阻力 远比层流时大,故形成上述升力下降阻力上升的状况,此状况称为失速.我想以上机 翼失速原理多少和飞机下降的角度有关吧.图4中Cl 表升力系数,图中随攻角的增 加,升力系数亦随之增加(Cl=aα,a为升力线斜率),直到达到升力系数的最大值,升 力系数下降形成失速. D. 以上机翼切面原理同时适用於旋翼机(例:直升机)的 旋翼和飞机的机翼上. 二 引擎的动力 01. 航空器分为两种,一种称轻航空器,是利用比空气轻的气体飞行;另一种为重航空器,是 靠速度(也就是相对空速)飞行. A. 一般如果不考虑其他因素,初速度只会 造成飞行距离增加,不会使停留在空气 中的时间增加. B. 像纸飞机有翼,即有浮力,再加上相对 空气的速度(伯努力原理),使得纸飞机 能在空中停留,但相对於升力产生的阻 力使得纸飞机的速度减慢,而终至升力 飞机的飞行原理 4 不足克服重力而下降,甚至坠落. C. 因此,莱特兄弟在飞机上装上引擎,提供飞机一个持续的速度以克服阻力,使人类能顺 利完成飞行的梦想. 02. 引擎的原理: A. 涡轮喷射引擎 涡轮喷射引擎的核心可分为:压缩段,燃烧室,涡轮.压缩段由许多页片所组成可将空气 压缩后送入后方,燃烧室有管子送入燃料与空气混合燃烧,涡轮机同样由许多页片组成. 空气从压缩段吹入,压缩机将气体增温增压,送入后方燃烧室与燃料混合燃烧,高温高压 的气体猛然向后方喷出,而形成一股压力,产生向前的推力.同时高温高压的气体吹向涡 轮机的页片,涡轮机的转动带动前压缩机的转动. 使用喷射引擎的好处是可以达到很快的速度,甚至可以超音速,早期主要用在军用机上. B. 涡轮风扇引擎 涡轮喷射引擎虽然速度快,但对於低速的民航机,就显得太耗油了.因此有人在涡轮喷射 引擎的前方加上风扇,和涡轮机相连,以涡轮机带动风扇转动.风扇转动的同时,也把大量的空气送入后方.这种引擎的动力主要是靠前方扇叶所产生的气流,至於原理,我想应 该是风扇转动大量吸入空气而增加推力,另一方面大量吸入空气也使前方空气阻力减少而 前进.或许有点类似螺旋桨的原理,特殊形状的页面使前方空气速较后方快,以致前方压 力小而前进.这种引擎的好处是较不耗油,但相对的速度较慢,此外它可以在速度较慢的 情况下产生较大的推力。
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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。前面我们提到，航空器可分为轻于空气的航空器和重于空气的航空器两大类，轻于空气的航空器如气球、飞艇等，其主要部分是一个大大的气囊，中间充以比空气密度小的气体（如热空气、氢气等），这样就如同我们小时候的玩具氢气球一样，可以依靠空气的静浮力升上空中。远在一千多年以前，我们的祖先便发明了孔明灯这种借助热气升空的精巧器具，可以算得上是轻于空气的航空器的鼻祖了。 然而，对于重于空气的航空器如飞机，又是靠什么力量飞上天空的呢？ 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。
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