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[技术] 飞机要载众多旅客跟货物,那是怎么起飞的呢?

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发表于 2019-1-9 16:39:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
入门问题:首先,飞机这么大一架,又载着这么多旅客跟货物,要怎么在空中飞行呢?
没错,这就是门外汉对飞机最好奇的重点了。能让一架重达好几千磅的机器顺利升空,就算称不上奇迹,至少也是一项了不起的成就。其实飞机起飞的原理相当基本,也很容易示范操作。下次在高速公路上开着丰田汽车的时候,将你的手臂伸出窗外,与车身垂直、与地面平行,再稍微将手臂向上弯曲,逆风前进,接下来会发生什么事呢?你已经打造了一对机翼,而你的手臂就在「飞行」了。只要将手臂一直弯在适当的角度,并维持够快的车速,你就会持续飞行。因为气流将你往上托,你才能飞得起来,飞机也是这么一回事。当然,你的车子并没有真的飞向天际,不过还是请想象一下你有一双超大的手,汽车也有足够的马力能开得非常快。飞行时有四个作用力,若要成功飞翔,作用力之间必须达到正确的差值:推力大于阻力、升力大于重力,或是像奥维尔.莱特所说的:「飞机之所以持续飞行,是因为它没空往下坠。」
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2017.12.7 编按:许多教科书皆会介绍飞机飞行主要的原理为「白努力原理」,但其实其主要原理应为「康达效应」。引述物理双月刊「『观念物理』:白努力定理的误解与错误应用」的内容—教科书中常见的叙述为:(1)因为机翼的上层距离较下层长,所以上层空气的流速快、(2)根据「白努利」–流速快则压力小、(3)上下层之压力差使飞机上升。
然而,Babinsky(2003)反驳上述的解释,首先,「白努力」的理论公式(P+ρgh+(1/2)ρυ2=常数),是针对同一道流体的不同位置,根据「能量守恒」推导而得。所以相互比较速度(υ)1压力(P)的两点,必须在同一道流体,而(1)机翼上、下层的气流,已经不算同一道流体,故违反了白努力的限制条件。(2)根据实验证据显示,气流通过机翼上下层后,并不会同时到达尾端(如图12),所以,「上层流速快」的推论也站不住脚。(3)「白努力」的公式仅显示速度与压力的大小关系,并未包含两者之「因果」关系,若根据「牛顿定律」(ΣF=ma)的观点,压力的差异应该是速度变化的原因,而非结果(ΔP⟹ΣF⟹a⟹Δυ),故正确的说法应是「压力大则速度小」,而一般课本中则出现因果的倒置。
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在飞行基础课程也有介绍所谓的白努力原理,这个原理以丹尼尔.白努利命名。他是一位十八世纪的瑞士数学家,而且从来没见过飞机。这个原理表示,液体被迫流经狭窄的通道或是弯曲的表面时,流速会增加,压力会同时降低。在飞机的情境之下,原理中的流体就是空气,因为机翼上方为弧形(因此气体压力较小),所以流经机翼上方的速度较快,因此产生了向上的升力,也可以说机翼浮在一个高压的缓冲垫上。一定会有人怪我把飞机的原理讲得如此简略,但这真的是飞行的主要原理:白努利提出的差压理论,还有将手伸出车窗,使空气分子偏向这种非常基本的操作,都能解释飞行当中不可或缺的元素:升力。没有升力的情况就是失速。这个简单的概念同样也能用高速公路的情境来模拟:将手臂弯曲的角度扳得再陡一些,或是将车速减低到某个程度,手臂就停止飞翔了。多看了一眼机翼的细节之后,飞机的运作好像更复杂。
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没错。你的手臂确实能飞—真的,如果下方供应足够的气流,砖块也飞得起来—只可惜飞行并不是手臂的专长。喷射客机的机翼必须非常善于飞行。飞机在巡航期间,机翼的节能效果最为理想,而这种情况通常发生在很高的高空,对多数飞机来说没有音障的情况下。但是,飞机在低空飞行以及低速的情况下仍须顾及效率,这就是工程师还有风洞必须解决的问题。整个机翼的横侧面,气流环绕起作用的地方,就称为翼切面。翼切面的结构制作精细,从翼剖面以及翼展向来看,整个机翼的形状厚度,从前端到后方、从翼根到翼尖都各有变化,这些变化是依据空气动力学的计算,是一个你跟我都无法完全理解的专业领域。机翼装载了一系列额外的构造,像是襟翼、前缘缝翼,还有。襟翼往后方及下方延伸,让翼切面更加弯曲,藉以保持低速飞行的安全及稳定度(虽然实际调整的细节视情况而定,不过民航客机起降的时候都会延展襟翼)。机翼内侧及外侧皆有小单位的襟翼组合,它们之间水平分层。前缘缝翼位在机翼的前端,能够向前开展,作用与襟翼相同。扰流板则是一块立在机翼上方的长方形板子,站立于机翼的扰流板能干扰通过机翼的气流,破坏升力的同时,增加大量的阻力。飞行过程中,扰流板用来提升下降率;着陆时则是能协助减速。感谢部分科学相关信息提供:胜博发爱心公益 http://chiayuan.org.tw/我头几次搭飞机的时候,有一次坐在一架727靠窗的位子,正好在机翼后方,我就亲眼目睹飞机下降时,整个机翼看似分解的过程。看着大型的三开缝式襟翼往下开展、扰流板起伏波动,还有前缘缝翼向下移动到作业位置。神奇的是,你几乎可以直接看到机翼的核心,就像是目光贯穿动物遗骸的骨架一样,地面的房子、树木都纷纷从机翼开展的缝隙中显露出来。你或许有注意到喷射客机的机翼是向后弯曲的后掠翼。机翼画过天际时,空气分子会加速通过机翼的弧线,当速度提升到与音速相同时,会有一股震波沿着机翼表面形成,就有可能会减低升力。所以将机翼向后伸展便能引导出一个更合适、更符合机翼展向的流场。在飞行速度较快的飞机上,机翼的掠角会大于四十度,速度最慢的飞机机翼则是几乎完全垂直机身。机翼从翼根开始往上翘,能够抵销飞机横向滚转或偏离的倾向,这种倾向则称为偏航。这种机翼上翘的情况称之为上反角,从机头向后看能看得最清楚。苏联有一款飞机则正好相反,该飞机运用反向的设计,称为下反角,让机翼向下倾斜。机翼是飞机的一切。机翼对飞机的重要程度,就如同汽车底盘之于汽车,或是车架之于脚踏车一样。大型机翼能提供大量的升力,波音所有机型中最重的一款是747747将近有一百万磅重,足够的升力便能在速度达到一百七十节的时候让它起飞。

发表于 2019-1-10 09:49:53 | 显示全部楼层
只要动力够天上飞砖头 文章虽好看的头疼:lol:lol:lol:lol
发表于 2019-1-15 16:33:16 | 显示全部楼层
起飞是看速度的
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