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1 # 漫步科學
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2 # 探索者阿勇
題主這個問題問得很靈性,這個是屬於物理領域的知識,下面就由我用科學的角度為你解答一下吧!
牛三定律認識錯誤就冒昧的糾正一下題主的錯誤哈,牛頓第三定律的核心點主要有5點:
力的作用是相互的,同時出現,同時消失。
相互作用力一定是相同性質的力。
作用力和反作用力因為作用點不在同一個物體上。
作用力和反作用力作用在兩個物體上,產生的作用不能相互抵消。
作用力也可以叫做反作用力,只是選擇的參照物不同。
由核心點3和核心點4可知,作用力和反作用力是發生在兩個物體上的力,在直升飛機上建立模型,可知和飛機螺旋槳接觸的外部是空氣,所以升力的反作用力是作用在空氣上的,並不是作用在飛機上的,因此飛機的升力是永遠和螺旋槳作用於空氣上的力成作用力和反作用力的。
起飛原理升力必須克服重力才能實現飛機起飛,其實這中間是有一個原理的,我們通常把這個原理稱為伯努利原理。伯努利原理是這樣的:“認為不可壓縮的理想流體沿著管道作定常流動時,流體流速增加時,其靜壓會減小而動壓會增大;流體的流速減慢時,則動壓增大而靜壓降低,簡單來說就是流體系統中流體的流速越快則壓力越小,流速變慢則壓力增加”。伯努利原理用在飛機通俗點理解就是:螺旋槳是表面是圓弧形的,當螺旋槳旋轉時,螺旋槳的上表面會產生低壓區,從而使螺旋槳下方的的壓力大於螺旋槳上方,於是就形成了升力,其實升力還有一部分是向下推空氣的力形成的反作用力,也就是上述所解釋的牛頓第三定律。
總結對於題主所問的直升飛機的飛行原理就是牛頓第三定律和伯努利原理的結合,延伸一點兒,其實滑翔飛機也是這兩個原理的結合完成飛行的。希望這個能夠幫助到你。
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3 # 兔哥哨位
謝謝邀請!兔哥回答一下這個問題,先說說固定翼飛機的起飛原理,這樣有利於解釋直升機的起飛原理,兩種飛機雖然起飛方式不同,但都有一個共性的結構,就是機翼。直升機的旋翼其實就是機翼,只不過它是透過旋轉來獲得升力,而固定翼飛機則需要滑跑使機翼獲得升力,翼面升力原理是一樣的。(下圖是翼面獲得升力的方法)
飛機機翼產生升力的原理;飛機起飛是根據伯努利原理來實現的,即流體(包括氣流和水流)的流速越大,其壓強越小,流速越慢,其壓強越大。飛機翼面就是根據這個原理設計成上下不同的翼面結構,利用氣流產生大小不同壓力差獲得所需要的升力。固定翼飛機的機翼翼面造型是不一樣的,翼剖面結構為:下翼面為相對平整的翼面,上翼面為凸起結構,也就是翼面曲率。這樣一來當氣流從機翼前面吹過來後被機翼分為上下兩股氣流,一股從翼面下面透過,一股從翼面上面透過。下翼由於相對是一個平面,因此,根據伯努利原理,氣流流速慢,壓強大,而上翼面由於翼面曲率的原因,導致氣流發散,流速快,壓強小。這樣就行成了上下翼面的壓力不平衡,力都是共性存在的,所以下翼面的力會向上翼面轉移,這就是升力的產生。固定翼飛機的翼面升力大小取決於機翼獲得的氣流流速,流速大升力就大,要獲得大升力飛機就必須滑跑的速度快,當獲得的翼面升力超過飛機的重力時飛機就脫離地球靜引力飛離地面上天了。飛機離地面越低獲得的地球靜引力越大,所以,飛機脫離地球靜引力階段是最費油的,這也是飛機都會往高處爬升的原因,當然到達一定高度空氣密度變小升力也會下降。下面說說直升機的起飛原理;
直升機起飛原理;直升機起飛主要是依靠旋翼,直升機的旋翼翼面和固定翼飛機的機翼是一樣的,下面是相對平面結構,上面是有曲率的翼面結構。直升機和固定翼飛機的升力獲得不同,固定翼飛機需要滑跑前進獲得氣流擾動翼面效應產生升力。直升機不滑跑,是原地不動的,直升機旋翼轉動產生氣流擾動效應,也就等於是固定翼飛機靠滑跑獲得氣流擾動效應是一樣的。直升機的旋翼並不是固定不動的,而是在傾斜盤的作用下使旋翼按照變距軸線上下襬動,就像是划船的槳葉一樣,透過改變旋翼變距角度獲得更多的升力,這是因為直升機的旋翼面積太小了,不能像固定翼飛機那樣獲得滿足直升機起降所需要的升力。(下圖,請注意旋翼翼面在傾斜盤的作用下角度變化)
直升機並不是靠旋翼轉動向下吹氣把直升機吹起來的,沒這麼大的勁,而是靠旋翼翼面結構所產生的升力差把直升機拉起來的;直升機起飛時機體並不會移動,旋翼轉動使氣流流過旋翼翼面,產生和固定翼飛機一樣的伯努利效應,每個旋翼翼面都產生升力,這個升力同樣是隨著直升機旋翼的轉速增加而升力加大,當旋翼所產生的升力大於直升機本身的重力時,直升機就擺脫了地球靜引力而開始上升。當旋翼產生的升力和直升機本身的重力相等時直升機就開始在某一個高度懸停,當直升機的升力小於本身重力時就開始下降。直升機前進、後退、左右移動是透過改變旋翼總角度來實現的。直升機旋翼有多種形式存在,單旋翼需要有尾翼螺旋槳,目的是克服主旋翼轉動時產生的反扭力,如果尾槳壞了直升機就開始被反扭力帶動產生螺旋,最後就摔跤了。共軸雙旋翼翼、交叉雙旋翼、縱軸雙旋翼都不需要尾槳,但都是正反轉,以抵消反扭力作用。
由此來看,直升機起飛並不是依靠旋翼轉動產生向下吹的風力把直升機推起來,而是靠旋翼翼面結構產生壓力差把直升拉起來。如果是靠向下吹氣,根據作用力與反作用力大小相等方向相反,直升機是飛不起來的。而旋翼結構所產生的伯努利效應,這個壓力差是遠遠超過直升機本身重力的,直升機的作用力與反作用力主要存在於旋翼翼面的上下壓力差轉移中,正是這個壓力差使直升機被向上拉起來,而不是讓旋翼轉動向下吹氣把直升吹起來,這得多大的風力啊。
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4 # 甜甜向上精心創作
前面已經解釋過,初中物理中就有涉及。在陸地上起飛,飛機要先在跑道上滑跑,機翼將空氣劃開,以機翼為參照物,相當於空氣分別從機翼的上下流過機翼。
機翼的形狀模仿鳥的翅膀,橫截面是上凸下凹(或下平),同樣的時間內,空氣從機翼上面流過的路程大於從機翼下面流過的路程,所以,機翼上面空氣的流速大於機翼下面空氣的流速。根據伯努利原理,流體在流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大。機翼下面空氣壓強大於上面空氣壓強,在機翼上下產生壓強差,壓強差產生向上的壓力差,這個壓力差就是飛機的升力,當升力大於飛機重力時,飛機就能騰空而起。
同一架飛機,速度越大,升力越大,飛機要獲得足夠大的升力,需要有相應的速度,但加速需要時間,所以,需要足夠長的跑道。
一般陸地跑道得2、3千米長,但航空母艦的飛行甲板一般只有2、3百米,所以,艦載機起飛用滑躍起飛或彈射起飛,並且,航母要全速前進。
當然,有一種垂直起降飛機,起飛時,發動機噴口朝下,將吸入的空氣或燃料燃燒產生的高溫高壓的燃氣向下噴出,同時,空氣或燃氣對飛機產生向上的壓力,推動飛機升空。
回覆列表
飛機能起飛當然是因為其升力大於自身的重力,但是對於飛機是如何獲得升力的,目前尚無統一的科學解釋,主流觀點是伯努利定理。因此我們首先從伯努利定理來分析飛機為什麼可以起飛。
伯努利定理與飛機起飛伯努利定理由瑞典數學家丹尼爾·伯努利於1738年提出,該理論認為不可壓縮的理想流體沿著管道作定常流動時,流體流速增加時,其靜壓會減小而動壓會增大;流體的流速減慢時,則動壓增大而靜壓降低,簡單來說就是流體系統中流體的流速越快則壓力越小,流速變慢則壓力增加。伯努利定理體現了理想流體定常流動中的能量守恆原理。
我們從固定翼飛機來看,我們知道固定翼飛機的機翼其上表面是圓弧形,特殊的翼型設計使機翼在空氣中飛行時,流過機翼上表面的氣流速度要大於機翼的下表面,結合伯努利定理可知,機翼的上表面會產生低壓區,從而使機翼下方的的壓力大於機翼上方,這也是固定翼飛機升力的來源。
對於直升飛機而言,其實直升飛機的螺旋槳就類似於飛機的機翼,其也存在和固定翼飛機機翼相似的構型,因此直升飛機的升力也和伯努利定理有關。除此之外,直升機的螺旋槳大部分都是有可變槳距功能,螺旋槳葉片產生扭角後也就具有了“向下推空氣”的作用,由此產生的反作用力也是直升機升力的來源。
飛機升力的疑惑目前對於飛機升力的原因,主要由伯努利定理和牛頓第三定律兩種解釋,但是二者都還有一定的不足。比如對於伯努利定理來說,其無法解釋為什麼飛機肚皮向上為什麼也會有升力的存在,因為按照伯努利定理的解釋,此時飛機的升力方向應該是向下的,再加上重力的作用,飛機應該會急速下墜,但實際飛行中顯然不是這樣的。我們也可以透過“吹紙片”來反駁伯努利定理,將一個紙片放到嘴前讓其自然下垂,當我們在紙片的上方向前吹起時,紙片會飄起來,此時我們可以透過伯努利原理來解釋,但是當我們從紙片的下方向前吹氣時,為什麼紙片依然會飄起來呢?按理說此時紙片下方的氣流速度較快,由此造成的低壓區會使紙片向下運動,但顯然不是這樣。
因此對於飛機升力的原因,常常也會用牛頓第三定律來解釋,既作用力與反作用力。比如上文中提到的紙片,如果我們從紙片的下方向前吹氣,根據牛頓第三定律可知,氣流在碰到紙片後轉而向下流動,由此產生的反作用力將紙片託舉了起來。除此之外,牛頓第三定律也可以說明直升飛機旋翼下方高速氣流的形成。但是牛頓第三定律也有其不足之處,比如它無法解釋正常飛行的飛機機翼上表面低壓區的形成。
在本題中,題主提到“直升機是靠旋轉提供向下的力的反作用力讓飛機起飛,那麼向下的力和飛機重力肯定大於反作用力,怎麼飛啊?”,這其實僅從牛頓第三定律的角度來闡述了直升機升力的來源,通常來說,直升機的升力來源還包含伯努利原理。其次來對於“向下的力和飛機重力肯定大於反作用力,怎麼飛啊?”這個問題,根據牛頓第三定律,作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上,螺旋槳“切割”空氣,從而對空氣產生向下的推力,而螺旋槳自身獲得向上的升力,雖然向下的力和重力相加肯定大於螺旋槳獲得的升力,但是向下的力僅有一小部分作用在飛機機體上,因為螺旋槳掃過的面積是遠大於飛機機身的橫切面的,而且即使向下的氣流吹到機身上,對於整個飛機而言這部分力算是內力。
總結對於飛機升力的形成,通常用伯努利原理和牛頓第三定律來解釋,但是二者也都有一定的不足之處。對於“飛機推動空氣產生的向下的力和飛機重力肯定大於反作用力,怎麼飛啊?”這個問題,我們要知道螺旋槳掃過的面積是遠大於飛機機身的橫切面的,因此向下的力僅有一小部分作用在飛機機體上,依然是向上的升力占主導地位。
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