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飞机为什么会飞?

更新日期:2018/9/17来源:上海航宇科普中心

当你第一次乘坐飞机在天空中旅行时,曾想过是什么力量支撑着飞机在天空中自由地翱翔吗?

这是因为飞机在空中飞行时借助升力的作用。当飞机在空气中以一定的速度飞行,在机翼上会产生向上的升力,以克服飞机的重力。那么飞机的升力是如何产生的?

让我们先来做一个实验:拿起一张纸片,捏住纸片的一端对着下巴,然后吹气。好,现在我们看到在你吹气的同时原本由于重力的关系,下垂的纸片会往上提升,而纸片提升随着你吹气气流速度的增加成正比,如何解释这种现象呢?

十八世纪科学家丹尼尔·伯努利发现:流体流动的速度变化后,会引起压强变化。流速快的地方压强小;流速慢的地方则压强大,这就是著名的伯努利原理。很显然对着纸片上表面吹气,气流流速加快,上表面的压强就会减小,下表面的空气压强比上表面的要大。在这种压强差的作用下,纸片就被抬起了。

那现在我们可以回想一下,平时所看到的飞机机翼一般为不对称设计,上表面比较凸,下表面则较为平坦。飞机在向前飞行时,空气流到机翼前缘,分上下两股。流过机翼上表面的气流,我们可以看到受凸起的影响后间距变窄。根据伯努利定理,上表面的流速必然要加快,那么压强则势必会小。而下表面凸起程度明显小于上表面,气流间距就比上表面更宽。相对于上表面来说气流更为松散,所以流速减慢,压强增大。这样在机翼上、下表面出现了压强差,作用在机翼各切面上压强差的总和便是机翼的升力。当然,飞机的机身、水平尾翼等部位也能产生一小部分升力,但机翼升力仍然是飞机的主要生力源。

伯努利原理并不仅仅只是运用在飞机的机翼上,在我们平时的生活中,其实到处可以看到它的身影。比如,我们家庭生活中所使用的喷雾剂;部分球类运动中可以看到的旋转球;以及汽车发动机当中的化油器等等,都运用了伯努利的原理,可见看似复杂的科学原理其实就在我们身边。

那么今天的航空科普就到这里,如果您还想了解更多关于航空科普知识,那请来到上海航空科普馆,和我们一起来探索飞行的奥秘。

汇编:张治文