飞机的诞生使得人类的出行更加便捷。虽说现在选择使用火车以及高铁等交通工具的人要比选择飞机的多,但当人们需要出国或者进行更远距离的移动时,飞机显然是更加合适的一种交通工具。
现在有不少人都存在这样的一个疑问,飞机的体量非常巨大,那么它又是靠什么原理飞行的呢?下面我们就来看看飞机是如何起飞的呢?
飞机飞行原理
飞机的飞行原理主要基于空气动力学,包括连续性定理和伯努利定理。飞机的主要升力来源是机翼的特殊形状,这种形状使得机翼下方的气压高于上方的气压,从而产生升力。飞机的机翼并不是平直的,而是设计成上表面弧形、下表面平直的形状,这种形状的机翼在气流流过时,上表面的空气流速会比下表面的快,从而在机翼上下表面产生压力差,形成升力。
飞机的起飞过程涉及发动机提供推力,同时飞行员通过操作飞机的副翼、升降舵和方向舵来控制飞机的姿态和飞行方向。副翼用于改变飞机的滚转角度,升降舵用于控制飞机的升降,而方向舵则用于控制飞机的偏航。
对于直升机而言,其飞行原理与固定翼飞机不同。直升飞机通过大螺旋桨旋转产生升力,以平衡重力。在飞行过程中,飞行员通过调节大螺旋桨的旋转速度来控制直升机的飞行高度和方向。另外直升机需要尾翼产生一个反向推力,直升机飞行涉及到角动量知识。
综上所述,飞机的飞行原理涉及空气动力学、牛顿第三定律以及飞机的机械控制等多个方面。
大多数飞机由五个主要部分组成:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。
而飞机的飞行要解决两个问题:一是上升;二是前进。
前进靠的是发动机的动力带动螺旋桨旋转产生的向前牵引力或是喷气产生的向前推力。
上升是根据伯努利原理,即流体(包括气流和水流)的流速越大,其压强越小;流速越小,其压强越大。其次,升力和迎角等都有很大关系。
保证飞机顺利起飞靠的就是与空气的相对运动产生的升力,飞机的机翼横截面一般前端圆钝、后端尖锐,上表面拱起、下表面较平。当等质量空气同时通过机翼上表面和下表面时,会在机翼上下方形成不同流速。
空气通过机翼上表面时流速大,压强较小;通过下表面时流速较小,压强大,因而此时飞机会有一个向上的合力,即向上的升力,由于升力的存在,使得飞机可以离开地面,在空中飞行。
如果在逆风下起飞,飞机滑跑速度与风速的方向相反,飞机与空气的相对速度等于二者之和。此时,飞机只需较小的滑跑速度就可以获得离地所需的升力。所以,与在无风下起飞相比,逆风起飞所需滑跑的距离会更短。
相反,如果在顺风下起飞,飞机要达到较大的滑行速度才能获得离地所需的升力,滑跑距离相对要长一些。
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