流动的空气(三)—产生升力
模型科技活动教案
重点和难点
制作方法
课前准备
1.工具和材料
2.多媒体教学设备(课件)
活动方式
教师求范讲解,学生分组合作、自主探究学习、互助交流。
活动过程组织设计:情境导入、了解原理制作、航模放飞调试活动、总结
教师活动
教学过程
学生活动
一、组织教学
师生问好
学生回答
二、复习提问
学生回答
三、导入新课
提出问题激发学生学习兴趣
通过多媒体教学,了解飞机发展史。
回龙中学科技活动课程教案
刘小莉
教学内容
模型基础知识介绍(一)
教学目标
1.介绍模型运动
2.重新认识模型这项运动
3.了解模型的种类
4.激发学生的兴趣
重点和难点
中学生航空模型活动的内容
课前准备
航空模型
教学过程
学生活动
一、介绍模型发展的历史
二、中学生模型活动和小制作的意义
1.有利于激发学生立志为我国的航空及科技事业的发展作贡献我们的祖先在航空等方面的发明和创造,对人类世界作出过巨大的贡献。
板书课题
同学们,你们知道飞机是怎样制造出来的吗?人类从天空飞翔的鸟翼得到启发,想象鸟一样在天空中飞翔,经过人类科学家多次试验,人类终于飞上了天空,实现了梦想。那么我们同学想不想也有一个飞机模型呢?好,今天我们就来学习第九课。
固定翼飞机飞行原理简介(精)
固定翼飞机飞行原理简介飞行原理简介(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。
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。
飞机机翼产生升力的原理
飞机机翼产生升力的原理飞机机翼产生升力的原理是基于伯努利定律和牛顿第三定律。
机翼与气流之间存在一个由上下表面之间的压差所产生的升力。
首先,根据伯努利定律,当气流通过机翼上下表面时,由于机翼上表面更加凸起,气流在上表面流动速度较快,而在下表面流动速度较慢。
根据伯努利定律,流动速度较快的区域气流压力较低,而流动速度较慢的区域气流压力较高。
因此,在机翼上表面的气流速度较快,气流压力较低,在机翼下表面的气流速度较慢,气流压力较高。
根据牛顿第三定律,当气流与机翼表面发生相互作用时,产生一个与气流作用方向相反的等大反作用力。
气流在机翼的上表面流动时,由于流动速度快,压力低,从而使机翼表面受到向下的压力。
同样,在机翼的下表面,气流流动速度慢,压力高,因此机翼下表面受到向上的压力。
这两个力的合力即为升力。
此外,还需要考虑机翼形状对升力的影响。
机翼通常采用个人梯形翼型,即厚度向前增大,厚度向后逐渐减小,同时上表面与下表面都呈现出一定的曲率。
这样的设计有利于增加升力的产生。
当气流通过机翼时,由于上表面的曲率较大,气流流速相对较快,导致压力较低。
而下表面的曲率较小,气流流速相对较慢,导致压力较高。
这种形状设计使得机翼上表面产生的压差更大,从而增加了升力的大小。
升力的大小还与机翼的攻角有关。
攻角是机翼与来流气流方向之间的夹角。
当攻角增大时,气流相对机翼的上表面流动的速度也会增大,从而压差增大,升力也会增大。
然而,当攻角过大时,气流会分离并形成气流脱落区域,进而导致升力的减小和失速。
除了上述原理外,还有一种解释机翼产生升力的理论,即“流下假设”。
根据流下假设,机翼上下表面之间的气体流动是分离的。
当空气从机翼上表面流向下表面时,会形成一个叫做流下层的气流。
而在下表面,由于气流速度较慢,流下层会分离并向下流动,形成一个被称为下层的气流。
而在上表面,由于气流速度较快,受到上层气流的引导,附着在机翼上表面,形成一个叫做上层的层流。
飞机升力产生的机理
飞机升力产生的机理
飞机的升力来源于机翼上下表面气流的速度差导致的气压差。
机翼的上表面是弧形的,使得上表面的气流速度快,下表面平的,气流速度慢。
根据伯努利推论:等高流动时,流速大,压强就小。
所以机翼下方气体压强大上方气体压强小,产生气压差,进而产生升力。
此外,升力的产生还与仰角、连续性理论、下洗气流论等因素有关。
仰角使得机翼弧形产生向下的压力和前进阻力,这是牛顿第三定律的应用,也称为相互作用力。
连续性理论则指出,当气流流过上下表面时,上表面流管压缩而下方流管舒张,由于流体的连续性定理,导致上表面流速大于下表面流速,进而产生升力。
下洗气流论认为机翼通过改变气流流向使其向下偏转而同时产生反作用力来提供升力。
飞机升力的大小与空气密度、飞行速度和机翼面积等条件有关。
为了保持稳定的升力,飞机需要进行持续的调整和修正,例如调整机翼的攻角和调整飞行速度等。
以上内容仅供参考,建议查阅关于飞机升力的专业书籍或咨询专业人士获取更准确的信息。
空气动力原理
空气动力原理空气动力原理是指在空气中运动的物体所受到的力学原理。
空气动力学是研究空气对物体运动的影响和物体运动对空气的影响的科学。
空气动力原理在天然界和工程领域中有广泛的应用。
本文将从空气动力原理的基本概念、应用领域以及相关实例进行介绍。
一、空气动力原理的基本概念空气动力原理是基于流体力学的理论,主要研究物体在空气中运动时所受到的力。
根据伯努利原理,当空气通过物体时,其速度增加,压力减小,从而产生一个向物体方向的压力差,即气动力。
空气动力原理的基本概念包括气动力、升力、阻力和卡门涡街等。
气动力是指物体在空气中运动时所受到的力,它由压力和阻力组成。
当物体在空气中运动时,空气分子与物体表面发生碰撞,产生压力。
同时,空气的黏性导致物体运动时产生阻力,阻碍物体前进。
升力是指物体在空气中运动时产生的向上的力。
根据伯努利原理,当空气通过物体顶部时,由于流速增加,压力减小,从而产生一个向上的压力差。
这个压力差就是升力,使得物体能够克服自身重力而向上运动。
阻力是指物体在空气中运动时受到的阻碍力。
当物体在空气中运动时,空气分子与物体表面发生碰撞,产生黏性阻力和湍流阻力。
黏性阻力主要与物体表面粗糙度和空气黏性有关,湍流阻力主要与物体形状和速度有关。
卡门涡街是指物体在空气中运动时,空气流动产生的涡旋结构。
当物体运动速度较快时,空气流动会产生涡旋结构,这些涡旋会影响物体运动,并且会产生噪音和振动。
1. 航空航天领域:空气动力原理是设计飞机和导弹的基础。
通过研究空气动力原理,可以确定飞机的气动布局、翼型和机翼的升力和阻力特性,以及飞行时的稳定性和操纵性。
2. 汽车工程:空气动力学在汽车工程中的应用越来越重要。
通过优化汽车外形设计,减小车辆的风阻,可以提高汽车的燃油经济性和行驶稳定性。
3. 建筑工程:在高层建筑、大型桥梁和城市规划中,空气动力原理的应用可以减小风的影响,提高建筑物的稳定性和安全性。
4. 运动器械设计:空气动力学在运动器械设计中起着重要的作用。
飞机机翼升力原理:气流在机翼上的作用
飞机机翼升力原理:气流在机翼上的作用飞机机翼升力的原理涉及到气流在机翼上的作用,主要基于空气动力学的原理。
以下是飞机机翼升力产生的基本过程:1. 空气动力学基础:卡门涡:当空气经过机翼表面时,由于机翼形状的变化,会形成卡门涡。
这些涡旋的形成导致了空气的局部流动变化。
升力和气动力:升力是垂直于飞机运动方向的力,是由于气体分子与机翼表面的相互作用而产生的。
气动力是与飞机运动方向平行的力,影响飞机的阻力。
2. 升力产生过程:上表面和下表面:机翼的上表面通常比下表面更为凸起,导致在上表面的气流速度较快。
伯努利定律:根据伯努利定律,气流速度增加时,气压降低。
因此,在机翼上表面,气压较下表面更低。
气压差:由于气压差异,产生了向上的升力。
这种升力是由于上表面的气流快、气压低,下表面的气流慢、气压高造成的。
3. 角度和攻角:攻角:攻角是指飞机机翼相对于飞行方向的角度。
攻角的改变可以影响升力的产生。
最大升力点:在某个特定攻角下,升力达到最大值,称为最大升力点。
过大或过小的攻角都会减小升力。
4. 襟翼和缝翼:襟翼和缝翼:飞机上通常配备有襟翼和缝翼,它们可以在飞机起飞、降落和机动时改变机翼的形状,调整升力的大小和方向。
5. 其他因素:速度和气密度:升力还受到飞机速度和空气密度的影响。
速度越快,升力越大;空气密度越大,升力也越大。
翼展和机翼形状:机翼的翼展和形状也对升力产生有影响。
不同类型的飞机采用不同形状和翼展的机翼,以满足不同的飞行需求。
飞机机翼升力的原理基于气流速度和气压差异,通过机翼形状的设计和攻角的调整来实现。
这一原理是飞机起飞、飞行和降落的基础,对飞行器的设计和性能至关重要。
飞机空气流动学
飞机空气流动学固定翼飞机是远重于空气的飞行器,静止状态是无法产生升力的,通过与向前的运动与空气产生相对运动,即产生作用于飞机的空气动力,从而产生向上的升力。
在了解飞机飞行升力前,还应认识空气流动特性,即空气流动的基本规律。
流动的空气形成气流,是一种可压流体,这里引用以下两个定理,流体的连续性定理以及伯努利定理:流体连续性定理:当不可压流体稳定而连续不断地流入粗细不等的一管道时,因为管道中的任何一部分流体都不能挤压或中断,所以在同一时间段内,流入管道任一切面的流体质量和体积与从管道另一切面流出的流体质量与体积是相等的。
连续性定理所阐述的是不可压流体在其流动过程中流速与管道切面的关系。
流体在流动过程中,不仅存在着流速和管道切面的相互关系,流速还与压强之间也存在着一定关系。
伯努利定理阐述的即为流体在流动过程中流速与压强之间的相互关系。
伯努利定理所描述的内容是:流体在某个管道中流动时,流体流速较大的地方流体对管道产生的压强较小,反之,流速较小的地方压强则较大。
飞机在飞行过程中需要足够升力,而机翼的作用就是产生大部分升力,飞机在飞行过程中机翼上下表面受气流作用而不同的压强而形成压力差,从而产生升力。
除了机翼之外,飞机的其他部分所产生的升力较小甚至是负升力。
空气流经机翼前缘时,会分成上下两部分气流,沿机翼上下表面分别流过,并在机翼的后缘汇合后共同向后方流去。
飞机的机翼上表面相比较下表面弯度较大,空气流过机翼的上表面时,流速加快,压强下降。
而空气流过机翼的下表面时,气流受到阻挡作用,流速减慢,压强增大。
根据流体的连续性定理及伯努利定理,可知机翼上表面与机翼下表面会出现压力差,在与空气来流方向相垂直的方向上,机翼上下表面的压力差即为机翼产生的升力。
在机翼的升力作用下,飞机这样一个密度远大于空气的物体即可借助机翼受来流的作用从而获得升力,可克服飞机自身因地球引力导致的重力,于是飞机即可在天空飞翔。
机翼产生的升力主要是靠上表面产生的吸力的作用,而不是下表面的正压力作用,通常机翼上表面所形成的吸力要占到总升力的60%到80%,机翼下表面受正压形成的升力仅占总升力的20%到40%。
飞机升空的原理
飞机升空的原理
飞机升空原理主要有以下两个方面:
一方面,飞机升力产生的根本原因是因为机翼的特殊形状。
机翼的翼型上凸下平,导致在相同时间内,机翼上部气流流速快,压强小,而机翼下部气流流速慢,压强大,因此在机翼的上下表面形成了一个压强差,这个压强差就产生了升力。
另一方面,伯努利原理在飞机升空过程中也起到了重要作用。
伯努利原理即流体(包括气流和水流)的流速越大,压强越小;流速越小,压强越大。
当飞行中飞机向前飞行时,机翼与周围的空气之间存在一个相对运动。
根据伯努利原理,机翼上方气流速度大,压强较小;下方气流速度小,压强大。
这就使飞机得到了一个垂直向上的合力,从而产生升力。
飞机在这个力的作用下逐渐升空。
综上所述,飞机升空需要依靠机翼产生的升力和伯努利原理等物理原理的综合作用。
风力机空气动力学基础知识
风力机空气动力学基础知识风能曾是蒸汽机发明之前最重要的动力,数千年前就有了帆船用于交通运输,后来有了风车用来磨面与抽水等。
近年来,由于传统能源逐渐枯竭、对环境污染严重,风能作为清洁的新能源得到人们的重视。
为方便风力机技术知识的学习,下面介绍一些风力机空气动力学的基础知识。
升力与阻力风就是流动的空气,一块薄平板放在流动的空气中会受到气流对它的作用力,我们把这个力分解为阻力与升力。
图1中F是平板受到的作用力,FD为阻力,FL为升力。
阻力与气流方向平行,升力与气流方向垂直。
图1-升力与阻力示意图我们先分析一下平板与气流方向垂直时的情况,见图2,此时平板受到的阻力最大,升力为零。
当平板静止时,阻力虽大但并未对平板做功;当平板在阻力作用下运动,气流才对平板做功;如果平板运动速度方向与气流相同,气流相对平板速度为零,则阻力为零,气流也没有对平板做功。
一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的20%至50%时能获得较大的功率,阻力型风力机就是利用叶片受的阻力工作的。
图2-阻力的形成当平板与气流方向平行时,平板受到的作用力为零(阻力与升力都为零)。
当平板与气流方向有夹角时(见图3),气流遇到平板的向风面会转向斜下方,从而给平板一个压力,气流绕过平板上方时在平板的下风面会形成低压区,平板两面的压差就产生了侧向作用力F,该力可分解为阻力FD与升力FL。
图3-升力与阻力的形成平板与气流方向的夹角称为攻角,当攻角较小时,平板受到的阻力FD较小;此时平板受到的作用力主要是升力FL,见图4。
图4-小攻角时升力大阻力小飞机、风筝能够升到空中就是依靠升力,升力型风力机就是靠叶片受到的升力工作的。
翼型翼型本是来自航空动力学的名词,是机翼剖面的形状,翼型均为流线型,风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型,图5是翼型的几何参数图图5-翼型的几何参数与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线,翼型通过以下参数来描述:(1)前缘、后缘翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘,最后点称为翼型的后缘。
机翼升力原理
机翼升力原理
机翼升力原理是指在飞行中,机翼能够产生上升的力量。
这个原理是由伯努利定理和牛顿第三定律共同作用而实现的。
伯努利定理认为当气体通过速度较大的狭缝时,气流的速度增加,压力减小。
在机翼的上表面,气流的流速要比下表面快,因此上表面的气压较低,而下表面的气压较高。
根据伯努利定理,高速气流就会在上表面产生低压区域,从而形成一个上升的气流。
而根据牛顿第三定律,产生了上升气流的机翼会受到一个等大反方向的力量,即升力。
这个升力的方向垂直于机翼的运动方向,使得飞机能够在空中保持平衡和飞行。
此外,机翼的形状也对升力的产生有重要影响。
机翼上表面通常比下表面更加弯曲,这样可以增加上表面的气流速度,进一步降低上表面的气压。
而下表面相对平坦的形状则能够减小压力差,增加了升力的产生。
总结起来,机翼升力的产生是由于上下表面之间的气流速度和压力差异所引起的。
这个升力对于飞机的飞行和操纵至关重要,确保了飞机能够在空中保持稳定的飞行状态。
流体动力学:飞机如何升空?
流体动力学:飞机如何升空?飞机的升空是航空领域中一个极具挑战性和复杂的问题,涉及到流体动力学、空气动力学等多个学科知识。
在飞机升空的过程中,涉及到了气流、升力、推力等多个因素的相互作用。
本文将从流体动力学的角度出发,探讨飞机如何在空中实现升空的机理。
一、气流的作用在飞机升空的过程中,气流起着至关重要的作用。
当飞机在地面开始加速时,飞机的机翼上方和下方的气流会产生不同的压力。
机翼的上表面比下表面更加凸起,当飞机前进时,气流在机翼上表面流过时,由于机翼的形状,气流的流速会增加,压力会减小,形成了一个低压区;而在机翼的下表面,气流的流速减小,压力增加,形成了一个高压区。
这种气流在机翼上下表面形成的压力差,就是产生升力的关键。
二、升力的产生升力是飞机在飞行过程中产生的一个垂直向上的力,使飞机能够克服重力,实现升空。
在飞机飞行时,机翼上下表面的压力差会导致一个向上的力的产生,这个力就是升力。
升力的大小取决于多个因素,包括机翼的形状、机翼的倾斜角度、飞机的速度等。
通过调整这些因素,飞机可以控制升力的大小,从而实现升空或者下降。
三、推力的作用除了升力外,推力也是飞机升空的重要因素之一。
推力是飞机发动机产生的向前的力,使飞机能够克服空气阻力,保持飞行速度。
在飞机起飞的过程中,推力必须要大于飞机的阻力,才能够使飞机加速并最终升空。
一旦飞机达到了足够的速度,升力就会逐渐增大,飞机就可以顺利地离开地面,实现升空。
四、飞机升空的过程飞机升空的过程可以简单概括为以下几个步骤:首先是地面加速阶段,飞机在地面开始加速,发动机提供足够的推力,使飞机达到起飞速度;接着是起飞阶段,飞机在起飞速度下,机翼产生足够的升力,飞机开始离开地面;然后是爬升阶段,飞机继续向上爬升,通过调整机翼和尾翼的倾斜角度,控制飞机的升力和姿态,使飞机稳定地升空;最后是巡航阶段,飞机达到预定的飞行高度和速度后,进入巡航状态,继续飞行至目的地。
五、结语飞机升空是一个复杂而精密的过程,涉及到多个学科知识的综合运用。
飞机的飞行原理
飞机的飞行原理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**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。
动图展示,空气动力学的升力
动图展示,空气动力学的升力飞机之所以能飞起来是因为升力,而产生的升力机制很复杂,不同条件下升力的成因有不同。
康达效应虽然不是飞机升力的主流和主力,但不少飞机应用后能增加升力,那么,这是怎么做到的呢?康达效应康达效应又叫附壁作用或者柯恩达效应。
它讲的是流体(水流或气流)有离开本来的流动方向,随着凸出的物体表面流动的倾向。
如上面的动图中,水流本来垂直往下走,但因为有一个带有曲面的物体靠近后,水流被改变了方向。
康达效应不少人在生活中肯定遇到过,只是有的人没有意识到而已。
最常见的例子就是用汤勺来改变水流,如下图:图中的例子很多人无意间会遇到,把勺子靠近水流后,水流改变了流动方向,被勺子吸引了过来。
上面的实验中,如果加大水流,就会看到勺子往右靠近。
水流越大,靠近的越多。
勺子往右靠近的程度跟水流大小成正比。
上面图中演示的现象就是康达效应,可能说附壁作用更能让人理解一些。
一些飞机通过康达效应增加升力,这是怎么做到的呢?其实不难理解。
在上面的动态演示中,勺子把水流的方向改变了,而我们知道,一个物体的运动方向发生改变,得需要一个力,垂直的水流改变了运动方向,这个力显然是勺子给它的。
根据牛顿第三定律,勺子对流体施加一个偏转的力,那么流体也必定会施与物体一个反向偏转的力。
如此,如果将发动机安装在机翼上方,发动机的高速气流的运动方向发生偏转,顺着机翼的曲面吹出,根据康达效应,这会给机翼带来一定的升力。
正如下图中的乒乓球一样:图中乒乓球,用一根管子向乒乓球的右侧吹气,结果,乒乓球偏转了气体,气体反过来也给乒乓球一个力,使其向右运动。
上面的乒乓球的例子,如果把乒乓球想象成机翼,管子吹出的气体想象成是发动机的吹气,那么乒乓球的向右运动可以想象成机翼向上运动,也就是产生了升力。
现在的问题是,乒乓球这个曲面,为什么能偏转气流?具体原因如下图:左面的圆代表乒乓球,右边带箭头的白线代表初始气流。
气球和乒乓球之间的斑点代表大气分子。
显然,在用管子对乒乓球的右侧吹气时,气流按理应该是笔直的方向,这没有错,但是,由于高速气流会有一个吸附作用,它会吸引并带走乒乓球和高速气流之间的气体,从而在那个位置产生一个低压区。
升力是怎样产生的
升力是怎样产生的任何航空器都必须产生大于自身重力的升力才能升空飞行,这是航空器飞行的基本原理。
前面我们提到,航空器可分为轻于空气的航空器和重于空气的航空器两大类,轻于空气的航空器如气球、飞艇等,其主要部分是一个大大的气囊,中间充以比空气密度小的气体(如热空气、氢气等),这样就如同我们小时候的玩具氢气球一样,可以依靠空气的静浮力升上空中。
远在一千多年以前,我们的祖先便发明了孔明灯这种借助热气升空的精巧器具,可以算得上是轻于空气的航空器的鼻祖了。
然而,对于重于空气的航空器如飞机,又是靠什么力量飞上天空的呢?相信大家小时候都玩过风筝或是竹蜻蜓,这两种小小的玩意构造十分简单,但却蕴含着深刻的飞行原理。
飞机的机翼包括固定翼和旋翼两种,风筝的升空原理与滑翔机有一些类似,都是靠迎面气流吹动而产生向上的升力,但与固定翼的飞机有一定的差别;而旋翼机与竹蜻蜓却有着异曲同工之妙,都是靠旋翼旋转产生向上的升力。
机翼是怎样产生升力的呢?让我们先来做一个小小的试验:手持一张白纸的一端,由于重力的作用,白纸的另一端会自然垂下,现在我们将白纸拿到嘴前,沿着水平方向吹气,看看会发生什么样的情况。
哈,白纸不但没有被吹开,垂下的一端反而飘了起来,这是什么原因呢?流体力学的基本原理告诉我们,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,白纸上面的空气被吹动,流动较快,压强比白纸下面不动的空气小,因此将白纸托了起来。
这一基本原理在足球运动中也得到了体现。
大家可能都听说过足球比赛中的“香蕉球”,在发角球时,脚法好的队员可以使足球绕过球门框和守门员,直接飞入球门,由于足球的飞行路线是弯曲的,形似一只香蕉,因此叫做“香蕉球”。
这股使足球偏转的神秘力量也来自于空气的压力差,由于足球在踢出后向前飞行的同时还绕自身的轴线旋转,因此在足球的两个侧面相对于空气的运动速度不同,所受到的空气的压力也不同,是空气的压力差蒙蔽了守门员。
控制律
飞行原理一、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。
伯努利原理实例
伯努利原理实例伯努利原理是描述流体力学中的基本原理。
它的核心思想是:在不同速度下的流体,其压强和速度呈反比例关系,即压强高的地方速度低,压强低的地方速度高。
伯努利原理在日常生活和工程实践中具有广泛应用。
下面将列举三个实际的例子来说明伯努利原理的应用。
首先是飞机的起飞和降落过程中的应用。
当飞机在起飞时,需要足够的速度来产生升力,使得飞机能够离开地面。
根据伯努利原理,当飞机以高速前进时,机翼上方流动的空气速度快,压强低,而机翼下方的空气速度慢,压强高。
这种压力差产生了向上的升力,使得飞机能够起飞。
另一方面,当飞机降落时,需要减小速度来降低下降的冲力,而下降的速度较慢时,压强较高,能够提供较大的升力和减缓下降速度的作用。
因此,飞机起飞和降落过程中的升降是基于伯努利原理的基本原理。
其次是喷气式火箭发动机的工作原理。
在喷气式火箭发动机中,燃料燃烧后产生的高温高压气体通过喷嘴排出,而喷嘴在出口处呈现锥形。
根据伯努利原理,由于喷气气体以高速流出喷嘴,速度快,压强低。
而喷嘴外围的气体速度相对较慢,压强高。
这个压力差会产生向后的冲力,推动火箭发动机向前运动。
因此,喷气式火箭发动机的推力产生基于伯努利原理。
最后是流体引发的声音现象。
当笛子或是口琴等乐器被吹奏时,所产生的声音同样是伯努利原理的应用。
当气流经过口琴或是笛子等空洞时,气流速度慢并且压强高。
而当气流通过狭窄的缝隙时,速度会增加,压强会降低。
这种速度的增加和压强的降低会引发空气分子的振动,从而产生音波。
因此,乐器演奏的声音原理基于伯努利原理。
总之,伯努利原理在现实生活中具有广泛的应用。
不仅在飞机的起降过程中,喷气式火箭发动机的推力产生,还在乐器演奏等方面都能够观察到伯努利原理的效应。
这些实例说明了伯努利原理对于理解流体力学、工程设计和乐器声音等方面的重要性。
空气动力装置
空气动力装置空气动力装置是一种利用空气动力学原理进行推进的装置,广泛应用于飞机、火箭、汽车等交通工具中。
它通过利用空气的运动和压力差来产生推力,从而实现运动或飞行的目的。
空气动力装置的原理是基于伯努利定律和牛顿第三定律。
伯努利定律表明,在流体中速度增加时,压力会降低。
而牛顿第三定律则说明,当物体施加力时,会产生一个相等大小、方向相反的反作用力。
基于这两个原理,空气动力装置通过改变流体速度和产生反作用力来产生推力。
在飞机中,空气动力装置被用于产生升力和推进力。
飞机的机翼上装有空气动力装置,称为翼型。
翼型的上表面比下表面要凸起,这样当空气流过翼型时,上表面的流速要快于下表面,从而产生了压力差。
根据伯努利定律,高速流动的空气产生了低压区,而低速流动的空气产生了高压区。
这样,就形成了一个向上的升力,使得飞机能够离开地面并在空中飞行。
除了升力,飞机还需要推进力才能进行飞行。
空气动力装置在发动机喷口处产生了一个向后的喷气流,根据牛顿第三定律,喷气流产生的反作用力就是向前的推进力。
这样,飞机就能够在空中前进。
类似地,在火箭和汽车中也使用了空气动力装置来产生推进力。
火箭通过燃烧燃料产生高温高压气体,并将其排出喷口,产生向后的喷气流,从而产生推进力。
汽车则通过引擎燃烧燃料,产生气体推动活塞运动,最终通过连杆和曲轴将活塞运动转化为车轮运动,实现汽车的前进。
空气动力装置不仅应用于交通工具中,还被广泛用于其他领域。
例如,风力发电机利用空气动力装置将风能转化为电能。
风力发电机的叶片被设计成翼型,当风经过时,产生的压力差驱动发电机转动,从而产生电能。
此外,空气动力装置还被应用于风洞实验、空气净化等领域。
空气动力装置是一种利用空气动力学原理进行推进的装置。
它通过改变流体速度和产生反作用力来产生推力,并广泛应用于飞机、火箭、汽车等交通工具以及其他领域中。
空气动力装置的应用使得人类能够实现更快速、更高效的交通和能源转换,为现代社会的发展做出了重要贡献。