高中生论文飞机是这样起飞的
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高中生论文飞机是这样起飞
飞机不仅体积庞大,重量也是不可小视的。
每当看到飞机承载数百名乘客和货物飞向蓝天时,都会觉得无比神秘。
现在的客运飞机有的重达170-180吨,再加上燃料、客人还有货物的重量,大概会有350吨以上的重量。
那么这重达350吨以上的飞机究竟是如何飞起来的呢?我一直抱有这个疑问。
既然想要飞起来就要有力的支持,这是我学过物理后理解到的。
既然要有力就不得不去了解一下飞机的发动机了。
发动机的原理是由进气道的风扇吸进空气,然后由压气机一级一级的压缩到高压,供给燃烧室,和油箱过来的燃油混合后燃烧,产生高温高压的燃气,经燃烧室后面的涡轮再进行多级增压,最后以很高的速度从尾喷口喷出,产生很大的反推力,这就是飞机前进的动力。
可是燃气给飞机的力是向前的,飞机又是如何起飞又不会掉下来的呢?这便是飞机机翼的作用导致的。
升力是由机翼提供的。
机翼并不是一个简单的片片,它的形状是上表面是凸的而下表面是平的,根据流体连续性定理,如果一根管子分成一个Y形的分叉,假设上面两个叉一边粗一边细,那么从下面流过来的液体,单位时间内流过粗细不同的两个分叉的流体质量是相
同的,那么很明显,细的一边液体的流速就会快些,这就是流体连续性定理。
同理既然机翼的上表面是凸的,那么空气流过上表面经过的路程就比下表面要长,根据流体连续性定理,上表面的空气流速就会快些。
再根据流体力学中的伯努利定理①,
上表面的空气对机翼产生的压强就会小些,而且这个压强的方向是向下的,但是下表面,空气对机翼的压强是向上的,而且这个压强比上面那个大,所以两个压强的合压强就是向上的,这就是飞机的升力来源。
这个升力和空气相对于机翼的流速是成正比的,也就是和飞机的速度是成正比的。
我们知道,机翼面积越大,升力越大;速度越大,升力也越大。
换句话说就是:在升力一定的情况下,机翼面积越大,起飞速度可以越小。
起飞速度低,有利于缩短滑跑距离,但当飞机起飞后速度增加,大面积机翼便成了累赘,不但重量大使载重量大大减少,而且会使阻力剧增,飞机的耗油量因此显著增加。
这种低速时升力小、高速时阻力大的问题称为飞机的高低速矛盾。
起飞速度越大,机翼面积可以越小。
机翼面积较小,飞机的结构重量就较轻,这是优点,但起飞速度大是很不利的,一方面要求机场跑道很长,这很不合算。
于是就有了后面的襟翼,襟翼的一个主要作用就是协调这个矛盾,既不需要很大、很重的机翼,也能在较低的起飞着陆速度下产生足够的升力,使载重、速度、阻力和油耗达到综合性的最佳化。
用整体一块的方式设计机翼不能同时满足大载重量、低起飞和着陆速度、低阻力和低耗油率的要求。
由于襟翼具体作用是大大提高飞机起飞和着陆等低速阶段的升力,因而统称增升装置。
那么襟翼为什么能增加升力呢?在速度一定的情况下,提高升力的办法主要有4种:一是改变机翼剖面形状,增加翼型弯度;二是增
加机翼面积;三是尽可能保持层流流动;四是在环绕机翼的气流中,增加一股喷气气流。
襟翼就是通过改变翼型弯度、增加机翼面积、保持层流流动而增加升力的。
附:伯努利定理:非黏滞不可压缩流体作稳恒流动时,流体中任何点处的压强、单位体积的势能及动能之和是守恒的。