飛機起飛的原因飛機起飛原理

2021-03-04 04:35:16 字數 5474 閱讀 4743

1樓:血咲龍櫻

簡單地說,飛機飛行靠的是空氣阻力。飛機高速前進,機翼與迎面而來的氣流呈一定角度時,就會產生一個斜向上的反作用力,正是這個反作用力把飛機抬升至空中的。

飛機飛行原理:

在真實且可產生升力的機翼中,氣流總是在後緣處交匯,否則在機翼後緣將會產生一個氣流速度為無窮大的點。這一條件被稱為庫塔條件,只有滿足該條件,機翼才可能產生升力。

?在理想氣體中或機翼剛開始運動的時候,這一條件並不滿足,粘性邊界層沒有形成。通常翼型(機翼橫截面)都是上方距離比下方長,剛開始在沒有環流的情況下上下表面氣流流速相同,導致下方氣流到達後緣點時上方氣流還沒到後緣,後駐點位於翼型上方某點,下方氣流就必定要繞過尖後緣與上方氣流匯合。

由於流體粘性(即 康達效應),下方氣流繞過後緣時會形成一個低壓旋渦,導致後緣存在很大的逆壓梯度。隨即,這個旋渦就會被來流衝跑,這個渦就叫做起動渦。

根據海姆霍茲旋渦 守恆定律,對於理想不可壓縮流體在有勢力的作用下翼型周圍也會存在一個與起動渦強度相等方向相反的渦,叫做環流,或是繞翼環量。環流是從翼型上表面前緣流向下表面前緣的,所以環流加上來流就導致後駐點最終後移到機翼後緣,從而滿足庫塔條件。 由滿足庫塔條件所產生的繞翼環量導致了機翼上表面氣流向後加速,由伯努利定理可推匯出壓力差並計算出升力,這一環量最終產生的升力大小亦可由庫塔-茹可夫斯基方程計算:

l(升力)=ρvγ(氣體密度×流速×環量值)

這一方程同樣可以計算馬格努斯效應的氣動力。 根據伯努利定理——「流體速度越快,其靜壓值越小(靜壓就是流體流動時垂直於流體運動方向所產生的壓力)。」

因此上表面的空氣施加給機翼的壓力f1小於下表面的f2。f1、f2的合力必然向上,這就產生了升力。升力的原理就是因為繞翼環量(附著渦)的存在導致機翼上下表面流速不同壓力不同。

2樓:匿名使用者

壹●前言:

小時候,常常站在大石頭上,揮舞雙臂,然後高高跳下,以為只要持之以恆的練習,就可以

飛上天空.直至長大,雖然沒有再練習了,仍不放棄想飛的夢想.後來認識一個一樣天真的

朋友,我們開始翻閱資料,將我們的夢想一點一點的真實起來.我們想藉由對飛機飛行原理

的瞭解,而進一步創造出個人的飛行器.我們從重航空器中的飛機著手.在此,我把我的想

法和查到的資料撰寫如下.從資料中得知造成飛機升空的「升力」主要來自機翼的浮力和引

擎的動力.以下將分成這兩點來討論.

貳●正文:

一,機翼的浮力:

01. 伯努力原理:流體中,流速加快時,壓力會減弱,反之,亦然.因此,流體中的物

體會往流速快的地方移動.

02. 機翼切面原理:

a. 圖1.中為一典型翼切面.上方距離較

長,下方距離短.空氣流線被翼切面分

成兩部分,兩方氣流於翼後方有相同速

率,故通過上側的空氣流速較快,空氣

壓力較小而形成一向上的升力.(欲觀 圖1.

察氣流通過機翼的情況可於「煙洞」中試驗.)

b. 通常氣體具有某種程度的黏性,即通過一物體時,會沿著物體表面切向的力量作 用

在物體上,與物體最接近的空氣流線速度為零,到後方的空氣的速度回到原有的速

度.這之間速度由零到原有速度的氣流稱邊界層流,邊界層流在後方與機翼表面分

離,分離的點稱分離點,氣流在分離點形成擾流(亂流)( ~^^^~~).

c. 與空氣接觸的方式:

以風箏為例,若版面垂直風向,則風箏只能

一直前進(如圖2-1),若與風向成一交角,便

會不斷上升.此風向與機翼的交角稱為攻角

(圖2-2中的α角).圖2-2中,a.為向上的力,

b.為前進的推力,c.為和風箏版面平行的摩

擦力(即阻力),a b的合力即為升力 (升力

和阻力為一對互相垂直的風力的分力). 圖2.

飛機的飛行原理

3 在某一特定角度內,攻角越大,升力越大,升

力系數和攻角成線性關係(正比);超過此一特

定角度,升力急遽下降而阻力增加.此一特定

角度隨物體形狀不同而改變.此關係可由圖

3.中窺見,我以不考慮其他變因假設, ______

表面版,______表升力(即a b的合力),______

表兩互相垂直的升力分力之一(即a.力,由於 圖3.

兩分力互相垂直,即可以一三角形的部分

斜邊和高表示.),得角度在45度以內攻

角越大,升力越大.而45度角即可視為

此情況的特定角度.但另一方面,飛機的

攻角越大,其分離點也越往前移動,而擾

流的壓力相較於平順氣流(層流)的壓力

大,故角度大於一定角度時會產生升力急

遽下降,阻力上升的情況.也有一種說法

是因空氣和物體表面摩擦會有一阻力稱

表面摩擦阻力,擾流時的表面摩擦阻力 圖4.(摘自注2)

遠比層流時大,故形成上述升力下降阻力上升的狀況,此狀況稱為失速.我想以上機

翼失速原理多少和飛機下降的角度有關吧.圖4中cl 表升力係數,圖中隨攻角的增

加,升力係數亦隨之增加(cl=aα,a為升力線斜率),直到達到升力係數的最大值,升

力系數下降形成失速.

d. 以上機翼切面原理同時適用於旋翼機(例:***)的

旋翼和飛機的機翼上.

圖5.→

二,引擎的動力:

01. 航空器分為兩種,一種稱輕航空器,是利用比空氣輕的氣體飛行;另一種為重航空器,是

靠速度(也就是相對空速)飛行.

a. 一般如果不考慮其他因素,初速度只會

造成飛行距離增加,不會使停留在空氣

中的時間增加.如圖6.

b. 像紙飛機有翼,即有浮力,再加上相對

空氣的速度(伯努力原理),使得紙飛機

能在空中停留,但相對於升力產生的阻

力使得紙飛機的速度減慢,而終至升力 圖6.(模擬單位時間閃光攝影圖)

飛機的飛行原理

4 不足克服重力而下降,甚至墜落.

c. 因此,萊特兄弟在飛機上裝上引擎,提供飛機一個持續的速度以克服阻力,使人類能順

利完成飛行的夢想.

02. 引擎的原理:

a. 渦輪噴射引擎

圖7.(翻繪自「飛機.火箭」第91頁 噴射引擎的結構)

渦輪噴射引擎的核心可分為:壓縮段,燃燒室,渦輪.壓縮段由許多頁片所組成可將空氣

壓縮後送入後方,燃燒室有管子送入燃料與空氣混合燃燒,渦輪機同樣由許多頁片組成.

空氣從壓縮段吹入,壓縮機將氣體增溫增壓,送入後方燃燒室與燃料混合燃燒,高溫高壓

的氣體猛然向後方噴出,而形成一股壓力,產生向前的推力.同時高溫高壓的氣體吹向渦

輪機的頁片,渦輪機的轉動帶動前壓縮機的轉動.

使用噴射引擎的好處是可以達到很快的速度,甚至可以超音速,早期主要用在軍用機上.

b. 渦輪風扇引擎

圖8.(翻繪自「新知識212飛行世紀」第27頁渦輪風扇引擎示意圖)

渦輪噴射引擎雖然速度快,但對於低速的民航機,就顯得太耗油了.因此有人在渦輪噴射

引擎的前方加上風扇,和渦輪機相連,以渦輪機帶動風扇轉動.風扇轉動的同時,也把大

飛機的飛行原理

5 量的空氣送入後方.這種引擎的動力主要是靠前方扇葉所產生的氣流,至於原理,我想應

該是風扇轉動大量吸入空氣而增加推力,另一方面大量吸入空氣也使前方空氣阻力減少而

前進.或許有點類似螺旋槳的原理,特殊形狀的頁面使前方空氣速較後方快,以致前方壓

力小而前進.這種引擎的好處是較不耗油,但相對的速度較慢,此外它可以在速度較慢的

情況下產生較大的推力.

參●結論:

自古以來,人類便不斷的嘗試飛上青天,夢想有朝一日能翱翔天際.從早期的飛船和熱氣

球,到現今的超音速飛機,甚至太空梭,人類飛行已經不再只是夢想,而星際旅遊也即將

到來.而正如古代預言家所言,今日的交通可說是「蜻蜓滿天飛,烏龜滿地爬」,縮短了

地域的距離,達到「天涯若比鄰」的境界.然而十五世紀達文西先生一直夢想的個人飛行

器,藉由近代***的發明而逐步實現.但是,我們仍無法像小鳥一般自由自在的飛翔.

這也正是我和朋友一直想去做的,也許那天,飛行也能成為一種休閒活動.雖然達文西先

生的翅膀沒有成功,但他精美的設計稿卻觸發許多科學家的想像,相信很快的,它將不再

只是夢想,我期待著那天的到來.

說實在的,找這些資料不算困難.但剛開始找到,怎麼看都看不懂,只好請求於人.好不

容易弄懂了,想通了,卻發現資料僅限於此,找不到更深入的資料了.畢竟有些觀念只有

專業書籍上才找得到.以後,我會往旋翼機方面去努力,希望有一天能實現個人飛行器的夢想.

3樓:匿名使用者

匿名把我要說的都說了,他說得很好,只是太長。

你見過帶翅膀的賽車嗎?那就是利用這個原理(與機翼相反),速度越快則與地面貼得越緊,使賽車不至飛掉!

飛機起飛原理

4樓:招倫禾鸞

牛頓三大運動定律

第一定律:除非受到外來的作用力,否則物體的速度(v)會保持不變

沒有受力即所有外力合力為零,當飛機在天上保持等速直線飛行時,這時飛機所受的合力為零,與一般人想像不同的是,當飛機降落保持相同下沉率下降,這時升力與重力的合力仍是零,升力並未減少,否則飛機會越掉越快。

第二定律:質量為m的物體動量(p

=mv)變化率是正比於外加力

f且發生在力的方向

此即著名的

f=ma

公式,當物體受一個外力後,即在外力的方向產生一個加速度,飛機起飛滑行時引擎推力大於阻力,於是產生向前的加速度,速度越來越快阻力也越來越大,遲早引擎推力會等於阻力,於是加速度為零,速度不再增加,當然飛機此時早已飛在天空了。

第三定律:作用力與反作用力是數值相等且方向相反。

你踢門一腳,你的腳也會痛,因為門也對你施了一個相同大小的力

力的平衡

作用於飛機的力要剛好平衡,如果不平衡就是合力不為零,依牛頓第二定律就會產生加速度,為了分析方便我們把力分為x、y、z三個軸力的平衡及繞x、y、z三個軸彎矩的平衡。

軸力不平衡則會在合力的方向產生加速度,飛行中的飛機受的力可分為升力、重力、阻力、推力,升力由機翼提供,推力由引擎提供,重力由地心引力產生,阻力由空氣產生,我們可以把力分解為兩個方向的力,稱x及

y方向〔當然還有一個z方向,但對飛機不是很重要,除非是在轉彎中〕,飛機等速直線飛行時x方向阻力與推力大小相同方向相反,故x方向合力為零,飛機速度不變,y方向升力與重力大小相同方向相反,故y方向合力亦為零,飛機不升降,所以會保持等速直線飛行。

彎矩不平衡則會產生旋轉加速度,在飛機來說,x軸彎矩不平衡飛機會滾轉,y軸彎矩不平衡飛機會偏航、z軸彎矩不平衡飛機會俯仰。

還有就是伯努利定律

飛機起飛原理

牛頓三大運動定律 第一定律 除非受到外來的作用力,否則物體的速度 v 會保持不變 沒有受力即所有外力合力為零,當飛機在天上保持等速直線飛行時,這時飛機所受的合力為零,與一般人想像不同的是,當飛機降落保持相同下沉率下降,這時升力與重力的合力仍是零,升力並未減少,否則飛機會越掉越快。第二定律 質量為m的...

飛機是怎麼起飛的,飛機起飛前到起飛的詳細過程是怎樣的?

固定翼飛機是靠機翼上下的壓力差起飛的,飛機在跑到上加速的時候,由於機翼上下形狀不同,造成上下空氣密度不同,根據伯努力方程,密度與速度成正比,當加速到一定速度的時候,大氣的壓力差便可以把飛機抬起 旋轉翼飛機即 是通過旋翼旋轉時產生的反作用力起飛的,當旋翼旋轉的時候,機翼上產生的反作用力分解為一個向上的...

飛機的最低起飛速度是多少,飛機起飛的最低速度是多少

時速300公里左右.飛機起飛的最低速度是多少 這並不是一個定數,而是一個範圍.因為要看飛機的起飛重量大小.起飛重量越大,所要求的升力就越大,因而要求的速度也就越大.一般而言,飛機的起飛速度在200 300公里 小時。比如 747的進場速度約為270公里 小時。協和客機的起飛速度約為320公里 小時。...