让飞机飞起的升力应该分为气动升力和动力升力。像火箭一样依靠发动机推力产生的升力就是动力升力。战斗机垂直爬升,AV8鹞式和F35B肥电一类的喷气式垂直起降战斗机垂直起降或悬停时就利用动力来产生升力。
飞机的飞行大多时候是利用气动升力。机翼就是主要的升力器,直升飞机的旋翼,甚至升力体的机体(如苏27和红旗9等无翼高速导弹),也能产生气动升力。
看别人解释机翼升力,总有如坠五里迷雾之感,对伯利努原理更是如玉缸捞屁,全无头绪。因此想把三十年前认为的老东西拿出来再弹一弹,看有没有能引起一些气动来。
都知道机翼上表面要成凸弧形才好,书上的解释是如此美妙之身段能引起上方气流快,下方气流慢的现象,又说快使压强小,慢使压强大,于是产生压力差,形成升力。
但我总不满意,产生了为什么的想法。本来等速冲向机翼的密度温度压力等条件一样的空气,经过那肥肚腩形的地方,就神奇地跑快了?况且它们跑曲线,同距离曲线比直线长,跑多路了比下面跑直线的空气反而快了,不问个为什么是不是显得较傻?
我这样分析。当机翼向前冲时,前沿压缩了空气,空气和机翼的相对速度越大,压力越大。这个压力会使空气加速流动。如果上下都平或形状一样,那积聚在前沿的高压空气会均分地流过上下表面,压强相同,没有压力差,没有升力。如果上面有弧形凸起,这个凸起就会压缩更多的空气,同时凸起的背风面会形成低压区,从高压区流向低压区,正常吧?高压区是由机翼的动能产生的,即这部分空气是被加了能量,就像你压打气筒时,里面的空气压力高,能量也高。在弹力的作用下,空气被加速了。
为什么速度快了压力就低?静止的空气分子会向四面八方乱撞,产生的压力也是向四面八方,岁它们跑起来后,就没时间去撞两边的物体了,跑得越快,对方向两边撞击越少,所以跑过机翼上表面的空气因为跑得快而对机翼压力小。升力自然产生了。
其实这是标准的理想情况,飞机的飞行还有许多的情形,这些气动变化都会用到不同的方式,如机动时进入迎角飞行,减速降落时把襟翼放下兜风飞行(许多鸟类常用此招)。
总之,飞机的飞行非常复杂。听说现代研究飞机要用秒算万亿次的超级电脑来计算气动影响,即便这样还要经过大量的风洞试验及实机试飞一步步改进完善才成。耗时耗钱耗精力。
伯努利原理是流体压强与流速关系的一个方程,利用它就可以解释飞机的机翼如何能产生升力。对一些没有学过物理的人来说,可能只知有这样的关系和结果,总会再问为什么流速快的地方,压强就小,不用伯努利原理方程,该怎样通俗易懂,形象说清楚呢?
不用直接方程把原理说清楚,对许多人来说还真是有难度,有一个词叫越描越黑,,还是我来说吧。可以这样来理解,把同样重的空气,装在两个大小不同的容器中,大家自然很好理解,体积大的容器里面的压强,肯定小于体积小的容器,其时就是这个简单的道理。当相同的气流流过飞机机翼上下表面时,由于上表面呈弧形,当时间相等时,走的路线长,就相当于把气体装在体积更大的容器中,自然里面的压强就小了。这就是流速越大,压强越小的简单原理所在,自然具体的数量关系,可以通过伯努利方程来计算。
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