飞机为什么会飞拜托各位大神

飞机为什么会飞拜托各位大神~

由于飞机的机翼上下弧度并不是对称的，上翼面的弧度要大于下翼面，这样当空气流过时机翼上方的流线密，流速大，下方的流线疏，流速小，由伯努利方程可知机翼上方的压强小，下方的压强大，这样就产生了压强差，当压强差体现在翼面上的总压力差大于飞机重量时，飞机就可以飞上天空了。那么怎样使空气高速流过机翼呢？这就需要飞机有一个较大的相对于空气的速度，于是人就发明了螺旋桨和后来的喷气发动机，它们都能使飞机产生向前的运动，于是空气与飞机就有了相对运动，相对速度产生了。因此，过去航空母舰上的飞机为了在较短的跑道上起飞，通常是调整航空母舰的航向，使飞机迎风起飞，这样可以获得较大的机翼空气流速，使起飞距离缩短。当然，现代的航空母舰上加装了起飞“弹射器”，其作用也是为了获得较大的机翼空气流速。如果打开一本世界的航空年鉴，你会发现，飞机的外形在六七十年里，发生了重大的变化。比如机翼的数目，早期的飞机，不但有双翼的，而且还有三翼的。这些机翼一个迭着一个，中间用许多支柱连接，就象一个书架。现在为什么都发展成单翼呢？ 但是，从上世纪三十年代以后，双翼机又很少了，几乎都是单翼飞机在天空中飞来飞去。这是为什么呢？因为飞机的机翼，是用来产生升力的。飞机在空中，不会象一块石头那样掉下来，全靠机翼的升力来平衡它的重量。如果一架飞机连同它所装的旅客、货物和燃油，总共重50吨；那么，当它在空中平飞的时候，它的机翼和尾翼要产生50吨的升力，才能维持平衡，使飞机不掉下来。机翼能不能产生足够的升力呢？这就要看飞机的飞行速度和机翼的平面面积。飞行速度越大、机翼面积越大，所产生的升力就越大。这个现象，你在放风筝时可以体会到：放两个同样的风筝时，哪一个风筝的面积大，拉着线跑得快，谁的风筝就升得快，飞得高。早期的飞机，由于没有好的发动机，结构材料也很粗糙，因此飞机的飞行速度不快。速度不快，而又要克服一定的重量，就只有尽量加大机翼的面积来取得足够的升力。一个机翼不够用两个，两个还不够就用三个。这样，双翼机、三翼机就产生了。不过三翼机的结构很复杂，效果也并不比双翼机好多少，后来实际上没有用，所以早期的飞机差不多都是双翼机。由于航空发动机的逐步改进，航空结构材料的改良，随着飞机速度有了很大提高，因此不需要很大的机翼面积就能产生足够的升力，所以现代的飞机差不多都已经改成了单翼机。

飞机会在天空中飞翔的原因： 一 机翼的浮力 01. 伯努力原理:流体中,流速加快时,压力会减弱,反之,亦然.因此,流体中的物 体会往流速快的地方移动. 02. 机翼切面原理: 翼切面.上方距离较长,下方距离短.空气流线被翼切面分 成两部分,两方气流於翼后方有相同速 率,故通过上侧的空气流速较快,空气 压力较小而形成一向上的升力. B. 通常气体具有某种程度的黏性,即通过一物体时,会沿著物体表面切向的力量作 用 在物体上,与物体最接近的空气流线速度为零,到后方的空气的速度回到原有的速 度.这之间速度由零到原有速度的气流称边界层流,边界层流在后方与机翼表面分 离,分离的点称分离点,气流在分离点形成扰流(乱流) C. 与空气接触的方式: 以风筝为例,若版面垂直风向,则风筝只能 一直前进(如图2-1),若与风向成一交角,便 会不断上升.此风向与机翼的交角称为攻角 (图2-2中的α角).图2-2中,A.为向上的力, B.为前进的推力,C.为和风筝版面平行的摩 擦力(即阻力),A B的合力即为升力 (升力 和阻力为一对互相垂直的风力的分力). 飞机的飞行原理 3 在某一特定角度内,攻角越大,升力越大,升 力系数和攻角成线性关系(正比);超过此一特 定角度,升力急遽下降而阻力增加.此一特定 角度随物体形状不同而改变.此关系可由图 3.中窥见,我以不考虑其他变因假设, 表面版,表升力(即A B的合力), 表两互相垂直的升力分力之一. 两分力互相垂直,即可以一三角形的部分 斜边和高表示.),得角度在45度以内攻 角越大,升力越大.而45度角即可视为 此情况的特定角度.但另一方面,飞机的 攻角越大,其分离点也越往前移动,而扰 流的压力相较於平顺气流(层流)的压力 大,故角度大於一定角度时会产生升力急 遽下降,阻力上升的情况.也有一种说法 是因空气和物体表面摩擦会有一阻力称 表面摩擦阻力,扰流时的表面摩擦阻力 远比层流时大,故形成上述升力下降阻力上升的状况,此状况称为失速.我想以上机 翼失速原理多少和飞机下降的角度有关吧.图4中Cl 表升力系数,图中随攻角的增 加,升力系数亦随之增加(Cl=aα,a为升力线斜率),直到达到升力系数的最大值,升 力系数下降形成失速. D. 以上机翼切面原理同时适用於旋翼机(例:直升机)的 旋翼和飞机的机翼上. 二 引擎的动力 01. 航空器分为两种,一种称轻航空器,是利用比空气轻的气体飞行;另一种为重航空器,是 靠速度(也就是相对空速)飞行. A. 一般如果不考虑其他因素,初速度只会 造成飞行距离增加,不会使停留在空气 中的时间增加. B. 像纸飞机有翼,即有浮力,再加上相对 空气的速度(伯努力原理),使得纸飞机 能在空中停留,但相对於升力产生的阻 力使得纸飞机的速度减慢,而终至升力 飞机的飞行原理 4 不足克服重力而下降,甚至坠落. C. 因此,莱特兄弟在飞机上装上引擎,提供飞机一个持续的速度以克服阻力,使人类能顺 利完成飞行的梦想. 02. 引擎的原理: A. 涡轮喷射引擎 涡轮喷射引擎的核心可分为:压缩段,燃烧室,涡轮.压缩段由许多页片所组成可将空气 压缩后送入后方,燃烧室有管子送入燃料与空气混合燃烧,涡轮机同样由许多页片组成. 空气从压缩段吹入,压缩机将气体增温增压,送入后方燃烧室与燃料混合燃烧,高温高压 的气体猛然向后方喷出,而形成一股压力,产生向前的推力.同时高温高压的气体吹向涡 轮机的页片,涡轮机的转动带动前压缩机的转动. 使用喷射引擎的好处是可以达到很快的速度,甚至可以超音速,早期主要用在军用机上. B. 涡轮风扇引擎 涡轮喷射引擎虽然速度快,但对於低速的民航机,就显得太耗油了.因此有人在涡轮喷射 引擎的前方加上风扇,和涡轮机相连,以涡轮机带动风扇转动.风扇转动的同时,也把大量的空气送入后方.这种引擎的动力主要是靠前方扇叶所产生的气流,至於原理,我想应 该是风扇转动大量吸入空气而增加推力,另一方面大量吸入空气也使前方空气阻力减少而 前进.或许有点类似螺旋桨的原理,特殊形状的页面使前方空气速较后方快,以致前方压 力小而前进.这种引擎的好处是较不耗油,但相对的速度较慢,此外它可以在速度较慢的 情况下产生较大的推力。

飞机飞行的简单道理，我在上初中的时候就接触了。当时看苏联科学家别莱利曼编写的著名的《趣味物理学续编》，提到了舰队编队航行时，平行两船的距离不能太近，否则会向中间靠拢直至相撞。因为水流在狭窄的通道内流动比宽阔的地方更快，而流速快的水流对周围物体的压强小，流速慢的水流压强大，所以两船并行会被水流向中间挤压。飞机的升空也是同理。机翼上半部分弧度大，下半部分较平，所以上半部分的空气走过的路程比下半部分长，所以上半部分空气流动的速度大，对机翼的压强小，与下半部分形成压强差，形成向上的升力，飞机就飞起来了。 这一理论，乍看之下很有道理，清晰明了，很有逻辑性。后来知道这是根据流体动力学中的连续性定理和伯努利原理。但是每每多想几下就会痛苦不堪，无法自拔。最近重温简单的飞行原理，这个一直干扰我思维的痛苦又再次浮现出来： [疑问一]如果仅靠机翼上下表面形状不同而产生伯努利原理中的压强差，看上去好像非常不够。因为大多数机翼看上去都很平板，上表面凸出的路径比下表面长不了多少。如果用压强差升空，那么上表面似乎应该非常突出，并且机翼的翼弦长度应该比现在的长很多才行。 [疑问二]有的文章，在提到上机翼压强减小的同时，会提到下机翼压强还会增大，飞机的升力是因为上机翼压强减小和下机翼压强增大的同时作用结果。这是我无法理解的，就算下机翼是平的，最多压强与大气压一样，怎么会增大呢，再说，机翼总是有点形状和厚度的，所以非理想的机翼下表面总是有点弧度的，气压应该稍稍比大气压小才对啊。很多文章甚至还说到纸飞机的飞行原理与真的飞机大致一样，那我更不明白了，纸飞机还有玩具飞机的机翼那不是明明就一张纸么，那是上下表面都是平的啊，怎么产生压强差阿。 [疑问三]最近看到的一篇文章，索性直接写到上表面凸起，对应流体管壁截面变小，流速增快，压力减小；下表面平整，对应流体管壁截面变大，流速减慢，压力增大。这个简直就是硬性结论了。 [疑问四]印象中还看过少数文章，写到机翼迎角的问题，一般机翼安装都有迎角，平飞情况下，记翼下半部分是向前下方推压着空气前进，那么空气对机翼下半部分就有个向后上方的反作用力，其中向上的反作用力分量也成为升力的一部分（鸟类振翅飞行、人游泳上浮时向下蹬水也是利用流体的反作用力吧），而向后的反作用力分量，应该和逆风时的阻力一样，算作压差阻力吧。这种机翼下面空气因迎角产生的反作用力，可以作为上下压强差的补充升力，比起上面那个连机翼下缘也能产生伯努利升力的解释来，要强百倍了。 扯远一句，像问题三这样生硬下结论而没有丝毫解释的话，我仿佛在大学时代的教材中看到过很多，很多问题其实当时都没有想明白，但看同学们好像都很明白（考试做作业也证明他们确实都“明白”），所以觉得自己的理解力是不是有问题。但当时没有网络这样庞大便利的资料库，能做到的，也就是去图书馆翻阅其它书籍，看看有没有更能让人理解的，写法更好的教材。结果可想而知，大多数问题最后还是被自己硬性当作了“公理”“就是这样的”给对付作业和考试了。其实现在想来，有很多这样类似的问题，根本就是没有定论的，编写教科书的人，只是采用了其中一种解释，或许自己也没有好好考虑过这个问题，就认为这些解释理所当然了。然后这些理论就一代传一代被奉为不可置疑的公理了。其实对待一切，都要用怀疑的眼光去看。 回到主题，这几天在wiki看到一篇文章，说到用连续性定理来解释机翼上下空气流经长度不同而造成流速不同是不对的，因为经风洞实验证明，上表面的空气与下表面的空气并不是在机翼后端合流的，没有任何定理可以规定它们必须同时合流，事实上，机翼上表面的空气速度流动比下表面快得多，要比下表面空气更早到达机翼后端。文章解释上表面的空气路径之所以长，是因为流体对管壁的附壁效应，贴着机翼的空气会沿着机翼的弧线前进，而不是直线前进，所以空气对机翼的反作用力，成为了飞机的主要升力来源。 虽然看了几遍这一小段文章以后，我还是没能明白这文章到底在说什么，但是我能知道的，除了上下压强差的解释以外，终于有了其它的解释了，只是这其它的解释写得不清楚，我还没弄明白。于是我又在网上查资料，终于，让我在香港教育学院的网站上搜索到一篇摘自亚太科学教育论坛的文章，详细解释了飞机飞行的物理，其中推翻了伯努利原理的解释，详细解释了附壁效应产生升力的原理(详细文章将另行转发)。让人一看就明白，当然，现在已经脱离了拜神论了，怀疑论者的我，将附壁效应，作为飞行升力的一个解释之一。因为看来，对于飞机升力的解释，现代科学也并没有定论。 附壁效应产生升力的大致原理是，流体有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。例如在较细的水龙头水流下，斜放一把勺子，水流会被吸引到勺子然后沿着勺子流并且偏转，同时手可以感觉勺子被吸引向水流。勺子被吸向水流，是因为勺子作用于水流并改变水流方向，水流对勺子有反作用力。向窄口瓶中倒酱油时插根筷子来引流也是一样的现象。因为机翼大多有攻角（哪怕机身水平），所以气流因附壁效应沿着机翼流动，最后改为向下偏转。根据牛顿第三定律（作用力与反作用力），机翼作用于空气，改变了空气运动的方向，那么空气必反向作用于机翼，所以空气对机翼有个向上的反作用力，成为飞机向上的升力。 而根据伯努利原理，即使机翼上表面与下表面形状不同，但要产生足够的升力，上表面的长度要是下表面长度的1.28倍，这样飞机的机翼的上表面基本要像馒头一样拱起了，我们谁也没见过这样的飞机。而用附壁效应来解释的话，是用攻角代替机翼的形状，机翼的形状是无关紧要了，所以用来解释机翼上下形状相同的飞机、纸飞机还有飞机倒飞也行得通了。 看到这里，有一种很大的满足感。虽然对附壁效应的产生原理还不清楚，只有wiki上短短的一句“当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的速度会减慢。只要物体表面的曲率不是很大，根据伯努利原理，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动”，说实话，我没看明白。 然后，我又看到了一个台湾的论坛“玉山航空讨论区”，里面也有人在问这个问题，甚至还举了上面这篇文章，然后回答和争论的人也不少。我总结了一下，有胡说八道搅混水的，也有几个意见一致的。那几个一致的意见，基本上都否定用伯努利原理或附壁效应来解释机翼的升力。下面摘抄几个： 1. 在学理上，是不是上下表面气流用了相等的时间并不重要，重要的是在trailing edge(机翼后缘)的地方必需是停驻点（即满足Kutta-Joukowski condition）或者等价的说法是上下表面的压力在该点必需一致。 2. 对简单翼剖面来讲，白努利原理和康达效应(附壁效应)都只能「部份」解释机翼的升力，但不是「全部」（白努利原理很难解释纸飞机的平板升力，康达效应无法解释炮弹或像刺针这种旋转稳定飞弹飞行时受到的Magnus focrce），既然不是「升力＝白努利升力＋康达升力」，也就很难说是比例是多少比多少了。如果用套用Kutta-Joukowski condition的话，在低速、高雷诺数的情况下，理论推算和风洞测试几无差别，非常准。注：Magnus focrce 马格纳斯力——马格纳斯（Magnus）对于平行流中旋转流体的受力情况进行实验研究后指出：一个圆柱体以角速度ω在流场中旋转，流体以速度v横向流过该圆柱体时，圆柱体上方由于其旋转方向与液流方向一致，使液体流速加快，根据伯努利原理，而其下方的压力大于上方的压力，相当于给圆柱体作用了一个自下而上的垂直于液体流动方向的力，即所谓升力。在类似条件下，液流对其它形状的物体，如球体，也会产生这种力，即所谓的马格纳斯力。 3. 大家都忽略了涡流(Vortex)，纸飞机会飞起来当然不是因为伯努利定律，是因为气流在翼前缘产生了涡流，造成一个分力(可能向上或向下)而成。另外，流体在超音速之后的性质跟超音速之前有很大的不同。白努力定律的讨论应集中於次音速航空器。 4. 升力来自2维的涡流, 而机翼的后缘形状在涡流下也要符合Kutta-Joukowski condition才有正确的升力解决方案。一般来说, 机翼理论在大多数的流体力学中都是用势位流(potential flow)解释, 而不是用伯努利原理。可以参考"An Introduction to Fluid Dynamics" by G. K. Batchelor, pp.435的 section 6.7 Two-dimensional aerofoils。伯努利只是一个作了很多假设而简化不少物理量的东西, 顶多解释低速, 不可压缩流的环境。他又不能解释在穿音速下在上机翼表面产生shock wave(冲击波)时的结果与升力。 以前我也是只知道升力由伯努利而来, 念过研究所的高等流力后, 老师千叮万嘱不要再用伯努利去解释升力, 这才改过这个观念. 希望对大家有所帮助! 根据这几个帖子我总结如下，除了伯努利原理和附壁效应外，更能用涡流和势位流来解释机翼理论。特别在高等流体力学中，多用势位流来解释。对于涡流和势位流的解释，以及Kutta-Joukowski condition是怎么回事，看来需要学习的东西还很多。但是，不管推翻什么理论和建立什么理论，前提都是要对这个理论有一定的了解，并且经过一定的论证和试验才行。 参考资料： http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a49fdde010008lz.html

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。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。 连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中，不仅流速和管道切面相互联系，而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。 伯努利定理基本内容：流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。 飞机的升力绝大部分是由机翼产生，尾翼通常产生负升力，飞机其他部分产生的升力很小，一般不考虑。从上图我们可以看到：空气流到机翼前缘，分成上、下两股气流，分别沿机翼上、下表面流过，在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出，流管较细，说明流速加快，压力降低。而机翼下表面，气流受阻挡作用，流管变粗，流速减慢，压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差，垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力，从而翱翔在蓝天上了。 机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正压力的作用，一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右，下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。 飞机飞行在空气中会有各种阻力，阻力是与飞机运动方向相反的空气动力，它阻碍飞机的前进，这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。 1.摩擦阻力——空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时，由于粘性，空气同飞机表面发生摩擦，产生一个阻止飞机前进的力，这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小，决定于空气的粘性，飞机的表面状况，以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大，摩擦阻力就越大。 2.压差阻力——人在逆风中行走，会感到阻力的作用，这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。 3.诱导阻力——升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力，是飞机为产生升力而付出的一种“代价”。其产生的过程较复杂这里就不在详诉。 4.干扰阻力——它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。这种阻力容易产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。 以上四种阻力是对低速飞机而言，至于高速飞机，除了也有这些阻力外，还会产生波阻等其他阻力。 三、影响升力和阻力的因素 升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中（相对气流）中产生的。影响升力和阻力的基本因素有：机翼在气流中的相对位置（迎角）、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点（飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等）。 1.迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下，得到最大升力的迎角，叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角，升力增大：超过临界临界迎角后，再增大迎角，升力反而减小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超过临界迎角，阻力急剧增大。 2.飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例，即速度增大到原来的两倍，升力和阻力增大到原来的四倍：速度增大到原来的三倍，胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大，空气动力大，升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍，升力和阻力也增大为原来的两倍，即升力和阻力与空气密度成正比例。 3，机翼面积，形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大，升力大，阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响，从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响，飞机表面相对光滑，阻力相对也会较小，反之则大.

当时看苏联科学家别莱利曼编写的著名的《趣味物理学续编》，提到了舰队编队航行时，平行两船的距离不能太近，否则会向中间靠拢直至相撞。因为水流在狭窄的通道内流动比宽阔的地方更快，而流速快的水流对周围物体的压强小，流速慢的水流压强大，所以两船并行会被水流向中间挤压。飞机的升空也是同理。机翼上半部分弧度大，下半部分较平，所以上半部分的空气走过的路程比下半部分长，所以上半部分空气流动的速度大，对机翼的压强小，与下半部分形成压强差，形成向上的升力，飞机就飞起来了。 这一理论，乍看之下很有道理，清晰明了，很有逻辑性。后来知道这是根据流体动力学中的连续性定理和伯努利原理。但是每每多想几下就会痛苦不堪，无法自拔。最近重温简单的飞行原理，这个一直干扰我思维的痛苦又再次浮现出来： [疑问一]如果仅靠机翼上下表面形状不同而产生伯努利原理中的压强差，看上去好像非常不够。因为大多数机翼看上去都很平板，上表面凸出的路径比下表面长不了多少。如果用压强差升空，那么上表面似乎应该非常突出，并且机翼的翼弦长度应该比现在的长很多才行。 [疑问二]有的文章，在提到上机翼压强减小的同时，会提到下机翼压强还会增大，飞机的升力是因为上机翼压强减小和下机翼压强增大的同时作用结果。这是我无法理解的，就算下机翼是平的，最多压强与大气压一样，怎么会增大呢，再说，机翼总是有点形状和厚度的，所以非理想的机翼下表面总是有点弧度的，气压应该稍稍比大气压小才对啊。很多文章甚至还说到纸飞机的飞行原理与真的飞机大致一样，那我更不明白了，纸飞机还有玩具飞机的机翼那不是明明就一张纸么，那是上下表面都是平的啊，怎么产生压强差阿。 [疑问三]最近看到的一篇文章，索性直接写到上表面凸起，对应流体管壁截面变小，流速增快，压力减小；下表面平整，对应流体管壁截面变大，流速减慢，压力增大。这个简直就是硬性结论了。 [疑问四]印象中还看过少数文章，写到机翼迎角的问题，一般机翼安装都有迎角，平飞情况下，记翼下半部分是向前下方推压着空气前进，那么空气对机翼下半部分就有个向后上方的反作用力，其中向上的反作用力分量也成为升力的一部分（鸟类振翅飞行、人游泳上浮时向下蹬水也是利用流体的反作用力吧），而向后的反作用力分量，应该和逆风时的阻力一样，算作压差阻力吧。这种机翼下面空气因迎角产生的反作用力，可以作为上下压强差的补充升力，比起上面那个连机翼下缘也能产生伯努利升力的解释来，要强百倍了。 扯远一句，像问题三这样生硬下结论而没有丝毫解释的话，我仿佛在大学时代的教材中看到过很多，很多问题其实当时都没有想明白，但看同学们好像都很明白（考试做作业也证明他们确实都“明白”），所以觉得自己的理解力是不是有问题。但当时没有网络这样庞大便利的资料库，能做到的，也就是去图书馆翻阅其它书籍，看看有没有更能让人理解的，写法更好的教材。结果可想而知，大多数问题最后还是被自己硬性当作了“公理”“就是这样的”给对付作业和考试了。其实现在想来，有很多这样类似的问题，根本就是没有定论的，编写教科书的人，只是采用了其中一种解释，或许自己也没有好好考虑过这个问题，就认为这些解释理所当然了。然后这些理论就一代传一代被奉为不可置疑的公理了。其实对待一切，都要用怀疑的眼光去看。 回到主题，这几天在wiki看到一篇文章，说到用连续性定理来解释机翼上下空气流经长度不同而造成流速不同是不对的，因为经风洞实验证明，上表面的空气与下表面的空气并不是在机翼后端合流的，没有任何定理可以规定它们必须同时合流，事实上，机翼上表面的空气速度流动比下表面快得多，要比下表面空气更早到达机翼后端。文章解释上表面的空气路径之所以长，是因为流体对管壁的附壁效应，贴着机翼的空气会沿着机翼的弧线前进，而不是直线前进，所以空气对机翼的反作用力，成为了飞机的主要升力来源。 虽然看了几遍这一小段文章以后，我还是没能明白这文章到底在说什么，但是我能知道的，除了上下压强差的解释以外，终于有了其它的解释了，只是这其它的解释写得不清楚，我还没弄明白。于是我又在网上查资料，终于，让我在香港教育学院的网站上搜索到一篇摘自亚太科学教育论坛的文章，详细解释了飞机飞行的物理，其中推翻了伯努利原理的解释，详细解释了附壁效应产生升力的原理(详细文章将另行转发)。让人一看就明白，当然，现在已经脱离了拜神论了，怀疑论者的我，将附壁效应，作为飞行升力的一个解释之一。因为看来，对于飞机升力的解释，现代科学也并没有定论。 附壁效应产生升力的大致原理是，流体有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。例如在较细的水龙头水流下，斜放一把勺子，水流会被吸引到勺子然后沿着勺子流并且偏转，同时手可以感觉勺子被吸引向水流。勺子被吸向水流，是因为勺子作用于水流并改变水流方向，水流对勺子有反作用力。向窄口瓶中倒酱油时插根筷子来引流也是一样的现象。因为机翼大多有攻角（哪怕机身水平），所以气流因附壁效应沿着机翼流动，最后改为向下偏转。根据牛顿第三定律（作用力与反作用力），机翼作用于空气，改变了空气运动的方向，那么空气必反向作用于机翼，所以空气对机翼有个向上的反作用力，成为飞机向上的升力。 而根据伯努利原理，即使机翼上表面与下表面形状不同，但要产生足够的升力，上表面的长度要是下表面长度的1.28倍，这样飞机的机翼的上表面基本要像馒头一样拱起了，我们谁也没见过这样的飞机。而用附壁效应来解释的话，是用攻角代替机翼的形状，机翼的形状是无关紧要了，所以用来解释机翼上下形状相同的飞机、纸飞机还有飞机倒飞也行得通了。 看到这里，有一种很大的满足感。虽然对附壁效应的产生原理还不清楚，只有wiki上短短的一句“当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的速度会减慢。只要物体表面的曲率不是很大，根据伯努利原理，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动”，说实话，我没看明白。 然后，我又看到了一个台湾的论坛“玉山航空讨论区”，里面也有人在问这个问题，甚至还举了上面这篇文章，然后回答和争论的人也不少。我总结了一下，有胡说八道搅混水的，也有几个意见一致的。那几个一致的意见，基本上都否定用伯努利原理或附壁效应来解释机翼的升力。下面摘抄几个： 1. 在学理上，是不是上下表面气流用了相等的时间并不重要，重要的是在trailing edge(机翼后缘)的地方必需是停驻点（即满足Kutta-Joukowski condition）或者等价的说法是上下表面的压力在该点必需一致。 2. 对简单翼剖面来讲，白努利原理和康达效应(附壁效应)都只能「部份」解释机翼的升力，但不是「全部」（白努利原理很难解释纸飞机的平板升力，康达效应无法解释炮弹或像刺针这种旋转稳定飞弹飞行时受到的Magnus focrce），既然不是「升力＝白努利升力＋康达升力」，也就很难说是比例是多少比多少了。如果用套用Kutta-Joukowski condition的话，在低速、高雷诺数的情况下，理论推算和风洞测试几无差别，非常准。注：Magnus focrce 马格纳斯力——马格纳斯（Magnus）对于平行流中旋转流体的受力情况进行实验研究后指出：一个圆柱体以角速度ω在流场中旋转，流体以速度v横向流过该圆柱体时，圆柱体上方由于其旋转方向与液流方向一致，使液体流速加快，根据伯努利原理，而其下方的压力大于上方的压力，相当于给圆柱体作用了一个自下而上的垂直于液体流动方向的力，即所谓升力。在类似条件下，液流对其它形状的物体，如球体，也会产生这种力，即所谓的马格纳斯力。 3. 大家都忽略了涡流(Vortex)，纸飞机会飞起来当然不是因为伯努利定律，是因为气流在翼前缘产生了涡流，造成一个分力(可能向上或向下)而成。另外，流体在超音速之后的性质跟超音速之前有很大的不同。白努力定律的讨论应集中於次音速航空器。 4. 升力来自2维的涡流, 而机翼的后缘形状在涡流下也要符合Kutta-Joukowski condition才有正确的升力解决方案。一般来说, 机翼理论在大多数的流体力学中都是用势位流(potential flow)解释, 而不是用伯努利原理。可以参考"An Introduction to Fluid Dynamics" by G. K. Batchelor, pp.435的 section 6.7 Two-dimensional aerofoils。伯努利只是一个作了很多假设而简化不少物理量的东西, 顶多解释低速, 不可压缩流的环境。他又不能解释在穿音速下在上机翼表面产生shock wave(冲击波)时的结果与升力。 以前我也是只知道升力由伯努利而来, 念过研究所的高等流力后, 老师千叮万嘱不要再用伯努利去解释升力, 这才改过这个观念. 希望对大家有所帮助! 根据这几个帖子我总结如下，除了伯努利原理和附壁效应外，更能用涡流和势位流来解释机翼理论。特别在高等流体力学中，多用势位流来解释。对于涡流和势位流的解释，以及Kutta-Joukowski condition是怎么回事，看来需要学习的东西还很多。但是，不管推翻什么理论和建立什么理论，前提都是要对这个理论有一定的了解，并且经过一定的论证和试验才行。 参考资料： http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a49fdde010008lz.html

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宜春市19571956660： 为什么飞机会在天上飞拜托各位大神 - ？
贠之曼宁： 确切地说,云之所以会动,和地球自转是有很大关系的. 飞机是有惯性,但是要知道平流层的空气也由于地球自转而被一起带动着绕地球以一定的方向运动.而且运动的比地球自转慢些.这个道理就像水池放水时的涡流一样.靠近中心,旋转一周的时间就越少.所以飞机向东和向西飞牵扯到逆风和顺风的问题,时间当然就不一样了

宜春市19571956660： 飞机为什么会飞?大神们帮帮忙 - ？
贠之曼宁： 飞机是按鸟的飞行原理构造的,鸟都能飞咯,更何况飞机是高仿鸟!若飞机不能飞行,它还会好意思占用人类有限的空间麽

宜春市19571956660： 飞机为什么会飞?拜托各位大神 - ？
贠之曼宁： 这是空气动力原理 飞机机翼的形状不知道你留意没 机翼靠天空一侧凸起 靠地面一侧是水平的 飞机前行过程中 经上侧的气流压力小于下侧压力 使得飞机机翼有升力 所以当升力达到一定程度时才会上升

宜春市19571956660： 飞机为什么会在空中飞?大神们帮帮忙 - ？
贠之曼宁： 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.首先,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...

宜春市19571956660： 飞机为什么会飞谢谢了,大神帮忙啊 - ？
贠之曼宁： 飞机之所以能够飞行是由于以下因素把控的 一 机翼的浮力 01. 伯努力原理:流体中,流速加快时,压力会减弱,反之,亦然.因此,流体中的物 体会往流速快的地方移动. 02. 机翼切面原理: 翼切面.上方距离较长,下方距离短.空气流线被翼切面...

宜春市19571956660： 飞机为什么会飞?拜托了各位 谢谢 - ？
贠之曼宁： 气流效应: 飞机高速运动时,由于机翼的特殊形状,机翼上方的气流要比下方的气流快,这样飞机就受到下方空气向上的压力,就会把飞机托起来. 动力及其他: 飞机能一直在空中飞行,是因为他的发动机叶片不断的转动吸入大量的空气并将空气压缩,与汽油混合成油气,再在燃烧室里燃烧,高温使混合气急速的膨胀,这膨胀的气体由发动机后方的出气口喷出,就是这样产生了推力,也是飞机维持飞行的动力.在下降时只要收小油门、发动机转动会变慢、推力也变小,飞行员对自动驾驶给出下降指令,然后再依航管的指示接近跑道、降落,即使飞机在滑行中,还是开着很小的油门直到飞机停靠空桥、煞车之后才关掉引擎.

宜春市19571956660： 飞机怎么会飞哟??拜托了各位 谢谢 - ？
贠之曼宁： 飞机会在天空中飞翔的原因: 一 机翼的浮力 01. 伯努力原理:流体中,流速加快时,压力会减弱,反之,亦然.因此,流体中的物 体会往流速快的地方移动. 02. 机翼切面原理: 翼切面.上方距离较长,下方距离短.空气流线被翼切面分 成两部分,...

宜春市19571956660： 飞机,为啥会飞呢?大神们帮帮忙 - ？
贠之曼宁： 首先,飞机飞行是有原理的.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...

宜春市19571956660： 飞机为啥会飞?谢谢了,大神帮忙啊 - ？
贠之曼宁： 机翼的侧剖面是一个上缘向上拱起,下缘基本平直的形状.所以气流吹过机翼上下表面而且要同时从机翼前端到达后端,从上缘经过的气流速度就要比下缘的快(因为上缘弧度大,弧长较长,就是说距离较远). 按照物理学的伯努利方程:同样...

宜春市19571956660： 飞机为什么会飞呢?拜托各位了 3Q - ？
贠之曼宁： 你要知道为什么飞机能飞起来 首先你得知道一个定律 流速大的地方压强小 飞机的机翼是一个上凸下平的形状 当空气通过机翼的时候由于机翼上面距离要远点.下面要短点但是气流到飞机机翼后步的时间是一样的 所以上面的空气流动就会快点 于是压强就会变小 下面的大压强就会向上产生一个力 这个力的方向是竖子向上的 所以飞机就会被托起来 于是呼 飞机就飞了起来哈 打字都打够求了 你一定要采纳哈记得采纳啊