- 黑桃云
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在真实且可产生升力的机翼中,气流总是在后缘处交汇,否则在机翼后缘将会产生一个气流速度为无穷大的点。这一条件被称为库塔条件,只有满足该条件,机翼才可能产生升力。在理想气体中或机翼刚开始运动的时候,这一条件并不满足,粘性边界层没有形成。
通常翼型(机翼横截面)都是上方距离比下方长,刚开始在没有环流的情况下上下表面气流流速相同,导致下方气流到达后缘点时上方气流还没到后缘,后驻点位于翼型上方某点,下方气流就必定要绕过尖后缘与上方气流汇合。
由于流体黏性(即康达效应),下方气流绕过后缘时会形成一个低压旋涡,导致后缘存在很大的逆压梯度。随即,这个旋涡就会被来流冲跑,这个涡就叫做起动涡。根据海姆霍兹旋涡守恒定律,对于理想不可压缩流体在有势力的作用下翼型周围也会存在一个与起动涡强度相等方向相反的涡,叫做环流,或是绕翼环量。
环流是从机翼上表面前缘流向下表面前缘的,所以环流加上来流就导致后驻点最终后移到机翼后缘,从而满足库塔条件。由满足库塔条件所产生的绕翼环量导致了机翼上表面气流向后加速,由伯努利定理可推导出压力差并计算出升力。
这一环量最终产生的升力大小亦可由库塔-茹可夫斯基方程计算:L(升力)=ρVΓ(气体密度×流速×环量值)这一方程同样可以计算马格努斯效应的气动力。根据伯努利定理——“流体速度越快,其静压值越小(静压就是流体流动时垂直于流体运动方向所产生的压力)。”
因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。F1、F2的合力必然向上,这就产生了升力。升力的原理就是因为绕翼环量(附着涡)的存在导致机翼上下表面流速不同压力不同。
扩展资料:
飞机的动力装置的核心是航空发动机,主要功能是用来产生拉力或推力克服与空气相对运动时产生的阻力使飞机前进。次要功能则是为飞机上的用电设备提供电力,为空调设备等用气设备提供气源等。飞机的动力装置除发动机外,还包括一系列保证发动机正常工作的系统,如引擎燃油系统、引擎控制系统等。
现代飞机的动力装置一般为涡轮引擎(喷射引擎)和往复式引擎两种。应用较广泛的配置方式有四种:航空活塞式发动机加螺旋桨推进器;涡轮喷射引擎;涡轮螺旋桨引擎;涡轮扇引擎。随着航空技术的发展,火箭发动机、冲压引擎、原子能航空发动机、脉冲爆震发动机等,也有可能会逐渐被采用。
参考资料:百度百科 飞机
- 阿啵呲嘚
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飞机起飞的原理:起飞,伴随着发动机带来的推力,给于飞机一个很快向
前运动的速度,使空气与飞机产生相对运动,空气流经机翼,由于机翼
的流线体设计,造成上下表面产生压力差,从而产生向上的升力,使其
与飞机自身重力平衡,并且爬升,当然在起飞的时候,飞行员会有一个
拉杆的动作,用来控制位于飞机尾部的水平升降舵。用简单的话来说,
就是增加飞机抬头的姿态,是飞机能在较短的距离里离开地面。
- 左迁
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一个副驾写的
我们首先来看飞机是怎么飞起来的。
按照我们普通的常识,飞机进入跑道之后,加油门,开始增速,加快,再加快,到了一定速度后,飞行员拉杆,飞机抬起头,直冲蓝天。
这其中,最关键的当然就是速度了,只有到了足够的速度,飞机才能离地。那么足够的速度意味着什么呢?意味着有足够的气流流过了飞机的机翼。
飞机的机翼,设计起来是很复杂的,如果从侧面看,大多数机翼的剖面类似于一个顿号的样子。如果你把两个机翼相对放置(上表面对着上表面),会发现,这两个机翼组成了一个很像喇叭的形状。
根据伯努利定律我们知道,当流体流经一个比较窄的空间时,流体的流速会增加,同时动能会增加(从门缝、窗缝里吹进来的风,通常速度会很大,就是这个道理)。而因为能量守恒,这部分流体在动能增加的同时,它的势能会减少,从而导致对周围压强的减小。简而言之,当空气流过一个喇叭时,当流经这个喇叭比较细的那一段时,流动的速度会增加,而对喇叭壁的压力(压强)会减小。
我们前面说了,两个机翼对在一起放,就可以组成一个喇叭形,那么当只有一个机翼放在那里的时候,气流从机翼的上表面上流过,其实也能起到相同的效果,也就是气流对于机翼上表面的压力比外界环境的大气压力要小。
至于机翼的下表面,我们暂且认为它对气流的压力没有影响。这样一来二去,上表面的压力变小了,下表面的压力不变,就形成了上下表面之间的压力差,而就是这个压力差,把机翼托了起来。机翼连在飞机上,整个飞机也就被托了起来。
上面我们解释了为什么飞机有了速度才会有升力。
那么,根据牛顿第三定律,飞机自己加速向前跑,从而使足够量的气流流过自己的机翼,与飞机停在那里,让足够大的风迎面吹来,起到的效果是一样的。假如我们飞机离地需要100节的速度,那么把飞机停在地上,让100节的风吹过来,飞机也能离地的。其实多年前,就有在台风天,机场上停着的飞机因为没有加固,随着大风开始自己乱跑的案例出现。
所以,我们知道,当飞机进入跑道,对正方向之后,如果这时候吹的是顶风,那么等于给飞机的加速帮忙了。例如,还是假设飞机需要100节的速度离地,但是现在有5节的顶风,那么飞机自己只要加速到95节,就可以了。(这个时候,飞机的空速表上显示的还是100节,记住,是空速,只有空速才对飞机的操纵有意义,不管这个空速是飞机自己跑出来的,还是大自然的风吹出来的。)而如果是5节的顺风,那么飞机就要加速到105节,才能离地,自然不是我们想要的。
好了,大家都知道飞机为什么要逆风起降了吧。
- 马老四
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飞行原理简介(一)
要了解飞机的飞行原理就必须先知道飞机的组成以及功用,飞机的升力是如何产生的等问题。这些问题将分成几个部分简要讲解。
一、飞行的主要组成部分及功用
到目前为止,除了少数特殊形式的飞机外,大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成:
1. 机翼——机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行,同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼,操纵副翼可使飞机滚转,放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。
2. 机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备,将飞机的其他部件如:机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。
3. 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成,有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转,保证飞机能平稳飞行。
4.起落装置——飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成,作用是起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支撑飞机。
5.动力装置——动力装置主要用来产生拉力和推力,使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。现在飞机动力装置应用较广泛的有:航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。除了发动机本身,动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。
飞机上除了这五个主要部分外,根据飞机操作和执行任务的需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。
二、飞机的升力和阻力
飞机是重于空气的飞行器,当飞机飞行在空中,就会产生作用于飞机的空气动力,飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前,我们还要认识空气流动的特性,即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流,一种流体,这里我们要引用两个流体定理:连续性定理和伯努利定理:
流体的连续性定理:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。
连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中,不仅流速和管道切面相互联系,而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。
伯努利定理基本内容:流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。
飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。从上图我们可以看到:空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了。
机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。
飞机飞行在空气中会有各种阻力,阻力是与飞机运动方向相反的空气动力,它阻碍飞机的前进,这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。
1.摩擦阻力——空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时,由于粘性,空气同飞机表面发生摩擦,产生一个阻止飞机前进的力,这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小,决定于空气的粘性,飞机的表面状况,以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大,摩擦阻力就越大。
2.压差阻力——人在逆风中行走,会感到阻力的作用,这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。
3.诱导阻力——升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力,是飞机为产生升力而付出的一种“代价”。其产生的过程较复杂这里就不在详诉。
4.干扰阻力——它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。这种阻力容易产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。
以上四种阻力是对低速飞机而言,至于高速飞机,除了也有这些阻力外,还会产生波阻等其他阻力。
三、影响升力和阻力的因素
升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中(相对气流)中产生的。影响升力和阻力的基本因素有:机翼在气流中的相对位置(迎角)、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点(飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等)。
1.迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下,得到最大升力的迎角,叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角,升力增大:超过临界临界迎角后,再增大迎角,升力反而减小。迎角增大,阻力也越大,迎角越大,阻力增加越多:超过临界迎角,阻力急剧增大。
2.飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例,即速度增大到原来的两倍,升力和阻力增大到原来的四倍:速度增大到原来的三倍,胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大,空气动力大,升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍,升力和阻力也增大为原来的两倍,即升力和阻力与空气密度成正比例。
3,机翼面积,形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大,升力大,阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响,从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响,飞机表面相对光滑,阻力相对也会较小,反之则大.
- LuckySXyd
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飞机是比空气重的飞行器,因此需要消耗自身动力来获得升力.而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用.在下面这幅图里,有一个机翼的剖面示意图.机翼的上表面是弯曲的,下表面是平坦的,因此在机翼与空气相对运动时,流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远,所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T >V2=S2/T1).根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比.”,因此上表面的空气施加给机翼的压力 F1 小于下表面的 F2 .F1、F2 的合力必然向上,这就产生了升力.
从机翼的原理,我们也就可以理解螺旋桨的工作原理.螺旋桨就好像一个竖放的机翼,凸起面向前,平滑面向后.旋转时压力的合力向前,推动螺旋桨向前,从而带动飞机向前.当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑,而有着复杂的曲面结构.老式螺旋桨是固定的外形,而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计,改善螺旋桨性能.
动力原理:涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 冲压喷气发动机 涡轮轴发动机
飞行需要动力,使飞机前进,更重要的是使飞机获得升力.早期飞机通常使用活塞发动机作为动力,又以四冲程活塞发动机为主.这类发动机的原理如图,主要为吸入空气,与燃油混合后点燃膨胀,驱动活塞往复运动,再转化为驱动轴的旋转输出:
单单一个活塞发动机发出的功率非常有限,因此人们将多个活塞发动机并联在一起,组成星型或V型活塞发动机.下图为典型的星型活塞发动机.
现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前.下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧.风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机气,从而完成了一个外.而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空工作循环.
- 北境漫步
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飞机向前运动,与空气产生相对运动,因而机翼处就有气体流动。而机翼的造型是上面呈弧形,下面水平的。书上就说因为气流经过上方与下方的路程不同而且时间相同所以上方气体的流速比下方的流速快所以上方的压强比下方的压强小,所以飞机就被大气压托起来了。
这就是大概飞机起飞的原理了。
- 大鱼炖火锅
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高速旋转的螺旋桨扇动空气,对空气作用,而空气反作用于螺旋桨。用动量定理来解释:Ft=mv,F代表螺旋桨对空气施加的力(有等同于空气反作用于螺旋桨的力),t代表螺旋桨对空气的作用时间,m代表通过螺旋桨的空气的质量,v就是这部分空气的速度。由此推导:F=mv/t,这就是说m越大,v越大,t我们设定为单位时间,F就会越大,也就是说,单位时间内通过螺旋桨的空气的质量,速度越大,产生的力也就越大,所以说只要螺旋桨旋转的速度够快,就能扇动足够多的空气,产生足够大的力,从而使直升飞机升起来。
- 陶小凡
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空气流动性原理及浮力特性。
- LocCloud
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飞机达到一定速度时,机翼两侧空气的流动形成了压强差,借助空气的力量飞机起飞了。