机翼原理(飞机机翼的构造)

想象你坐在飞机上,看着窗外的蓝天白云,俯瞰大地的生机。这时,你会不由自主地赞叹科技的神奇,让我们有机会翱翔蓝天。同时,你不禁会问自己,飞机为什么能飞?2019年

想象你坐在飞机上,看着窗外的蓝天白云,俯瞰大地的生机。这时,你会不由自主地赞叹科技的神奇,让我们有机会翱翔蓝天。同时,你不禁会问自己,飞机为什么能飞?

机翼原理(飞机机翼的构造)插图2019年6月29日上午,湖北荆门“晨龙天使/天使”多用途通勤飞机在漳河机场首飞成功。(林晃/人民图片)

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说到飞机为什么能飞,就不得不提伯努利原理。丹尼尔·伯努利(Daniel bernoulli)在1726年提出:“在低速流体中,气体(液体)在流管中的速度越高,其静压越低”。这个原理被后人称为“伯努利原理”。

伯努利原理可以通过一个简单的实验来验证。我们拿两张纸,往中间吹气,会发现纸不是向外飘,而是被一个力挤在一起。因为两张纸之间的空气体流动快,压力低,而两张纸外侧的空气体不流动,压力高,所以外侧的空气体把两张纸“压”在一起。

飞机升力和伯努利原理有什么关系?原来,飞机机翼的翼型是专门设计的。当空气流过机翼的上下表面时,上表面的距离比下表面的距离长,上表面的气流速度比下表面快。根据伯努利定理,速度高的地方压力低,速度低的地方压力大。所以下表面的压力要高于上表面,产生压差,这就是让飞机飞起来的升力。

不难想象,一架大飞机重量很大,要想飞上天空,所需的升力自然要比小飞机大。与飞机升力有关的因素有哪些?

升力还与以下因素有关:机翼面积、空空气密度、飞行速度和飞行迎角。

机翼面积越大,升力越大。其实上一篇解释升力形成时提到的压差,本质上就是一个压差,压强和面积的乘积就是压强。这样自然机翼面积越大,飞机的升力就越大。

空气体密度和飞行速度是决定飞行条件动压的两个条件。空气体的密度越高,空气体给飞机的升力就越大,这个很好理解。飞行速度越大,伯努利原理给出的压差越大,升力越大。

飞行迎角可以理解为飞机机身方向与气流方向之间的夹角。在起飞的过程中,我们可以看到飞机在抬头,这是飞机的迎角。一般来说,在一定范围内,飞机的迎角越高,升力越大;但当迎角达到一定程度时,升力会突然下降,这就是飞机的失速。失速是非常危险的。如果不及时减小迎角,会因为失速导致升力损失而急剧下降,造成飞行事故。历史上,很多飞机失事都源于失速。

本文由空军事指挥学院教授徐邦年科学把关。

(编辑:王韶韶、董菁)

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