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1 # 老鷹航空
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2 # M愛生活愛飛機M
你好,民航醬油君為您解答。
首先咱們假設有一架推重比大於1的噴氣式戰鬥機,垂直爬升完全靠發動機的推力維持,按照推力大於重力的設想不考慮別的,那麼飛機會一直加速,越來越快。
下面有一張飛機的功率曲線圖:
噴氣式飛機的推進功率與飛機速度成正比關係(圖中橙色的線),需用功率(圖中紅色的線)由誘導功率和干擾阻力功率相加而來。誘導功率在高速的時候會變得越來越小,這裡討論不佔主要影響,干擾阻力功率與飛機速度的立方成正比關係,合起來就成了需用功率隨著飛機速度的增大先小後大,最終超過發動機的推進功率。簡單來講就是速度到了一定大小的時候,飛機的推力已經不足以克服阻力了,在兩條線相交的時候,推力和阻力達到平衡。由於重力的存在,這兩條線還沒相交的時候,受力就已經達到平衡,飛機速度不會繼續增加了。
說完了功率來說升限,隨著飛機越來越高,空氣越來越稀薄,含氧量越來越低,發動機的工作效率會減小很多(例如高原機場飛機就需要更遠的加速距離),所以上面說的發動機推進功率還要更小一點,飛機在更早的時候就不能繼續增加速度了。
假如飛機可以一直維持向上的姿勢不變,這裡可以設想一下有趣的場景:飛機速度不能增加後在原有的速度下繼續向上飛了一段距離,結果發動機功率更低了,於是整體受力向下,飛機開始減速,但是飛機還在上升,發動機功率進一步降低,直到飛機向下運動,最終的結果是飛機在某個高度保持垂直速度為零,像顆衛星一樣懸浮在空中,不同的是飛機發動機還一直在噴火維持一定的推力,推力等於重力(嚴謹一點可以考慮離心力)
說完了升限說燃油的消耗,飛機帶的燃料總是有限的。如果在上面這麼長時間的折騰後還有一定的燃油肯定也會有燒完的那一刻,(更何況飛機在大推力的情況下根本折騰不了這麼久)沒有發動機提供推力,飛機受力平衡再次被打破,飛機最終會滑翔到地面。
其實這個問題非常具有探討性,涉及的情況很多,比如上面假設飛機一直保持向上的姿勢就很難,推力也會受到方向的影響。
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第一呢,需要灌輸一個基本的航空概念,航空發動機(如渦噴、渦扇、渦槳、渦軸等等)的輸出推力隨著高度的增加會不斷的下降,即使部分活塞式發動機採用了渦輪增壓技術,也只是在一定的高度有效,超越這一高度之後,輸出的功率也是在下降。
第二點,垂直角度的爬升,飛機的機翼幾乎不提供任何有效的升力,飛機本身的重量全部靠發動機的推力來克服,這種爬升方式從飛行效率的角度來看是最低的,只是在特技飛行或者戰術動作時使用,正常的爬升方式還是以一定的角度來上升。
第三,隨著高度的增加到這架飛機的升限時,飛機就到了天花板,這是發動機的推力已經和重量相當了,再往上,發動機的推力就要小於重量了。之後,飛機就要掉高度,再不掉高度恢復到正常高度,飛機就要失速了。
OK,關於問題就回答到這裡。