飞机飞行的原理是什么?

飞机,是人类重大发明之一。一架上百吨的飞机,载着上百甚至几百人在天空翱翔,确实是一个非常神奇的事情。那这么重的飞机,为什么能够在天空飞行?飞机的飞行原理是什么?

简单说,飞机之所以能够在天空飞行,是因为飞机被空气托举起来的。那这么强大的托举力是怎么产生的?

从飞机机翼的横剖面看,机翼上面明显的凸起,而下面则相对较平,这样,当机翼在空气中运动时,上面空气流过机翼表面速度就会快于机翼下面的流速,因此,机翼下面的空气压力就大于上面的空气压力。

这种机翼上下的压差,会使机翼产生一个“抬举”力量,也就是产生了升力。当这种升力大于飞机重量的时候,飞机就会在空气的托举下,离开地面开始飞行。

这里需要有三个基本条件 : 一个是机翼的几何形状,机翼剖面上面尺寸要大于下面的尺寸。二是机翼要有足够的面积,面积越大,产生的升力就越大。三是要有足够的速度,速度越快,产生的压差也越大。

上面介绍了飞机升空的最基本原理,实际上,飞机结构非常复杂,远远不是只知道原理,就可以把飞机飞上天。

除了机翼以外,飞机的副翼以及尾翼系统,还有更加复杂的操作系统,这些都是保证飞机平稳、安全、受控飞行的保证。

飞机飞行的原理是什么?

大众对飞机是比较好奇的,心中总会有许许多多的问号,飞机是怎么飞起来的?飞机是怎么操纵的?飞机的构成是怎样的?其实,飞机并不神秘,相信看完这些图,你就会秒懂一些飞机相关的知识!

大多数飞机由五个主要部分组成:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。

飞机的操纵面

机翼的主要功用是为飞机提供升力,以支持飞机在空中飞行,也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转;放下襟翼能使机翼升力系数增大。

可不能说飞机是由钢铁造成的,钢铁只占很少一部分。

飞机的受力:

升力的产生--气流流过的压力差产生了升力,飞行的根本!

流速越快,压力越小。

机翼受力与迎角大小的关系:

飞机运动的三轴简化,俯仰、滚转、偏航:

滚转是副翼控制的。

副翼是指安装在机翼翼梢后缘外侧的一小块可动的翼面。为飞机的主操作舵面,飞行员操纵左右副翼差动偏转所产生的滚转力矩可以使飞机做横滚机动。飞行员向左压驾驶盘,左边副翼上偏,右边副翼下偏,飞机向左滚转;反之,向右压驾驶盘右副翼上偏,左副翼下偏,飞机向右滚转。

俯仰运动靠升降舵控制。

偏航运动靠方向舵控制。

飞机的垂直尾翼后缘有一片可以转动的翼片,称为方向舵。 方向舵绕垂直轴左右转动时,垂直尾翼就会受到向左、右方向的横向作用力,使飞机转弯。

尾翼:主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转,以及保证飞机能平稳地飞行。

实际的飞机舵面是这么动的:

飞机的操纵驾驶舱操控装置一般为如下形式:控制杆——或者一个控制曲柄,固连在一根圆柱上,通过操纵副翼和升降舵控制飞机的滚转和俯仰。方向舵踏板——控制飞机的偏航。

操纵飞机的基本方法  

飞行员操纵驾驶盘(或驾驶杆)、脚蹬板,使升降舵、副翼和方向舵偏转,能使飞机向各个方向转动。后拉驾驶盘,升降舵上偏,机头上仰;前推驾驶盘,则升降舵下偏,机头下俯。向左压驾驶盘,左边副翼上偏,右边副翼下偏,飞机向左滚转;反之,向右压驾驶盘右副翼上偏,左副翼下偏,飞机向右滚转。向前蹬左脚蹬板(即蹬左舵),方向舵左偏,机头向偏转;反之,向前蹬右脚蹬板(即蹬右舵),方向舵右偏,机头向右偏转。

航空发动机--飞机前进的动力提供涡轮风扇发动机,大型运输机的发动机。涡扇气路两条,外边这条提供基本70-80%的推力,里边这条仅提供20-30%的推力。

现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前。

下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧。风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机外。而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空气,从而完成了一个工作循环。

直升飞机又是怎么飞起来的?

直升机主要由机体和升力(含旋翼和尾桨)、动力、转动四大系统以及机载飞行设备等组成。旋翼一般由涡轮轴发动机或活塞式发动机通过由传动轴及减速器等组成的机械传动系统来驱动,也可由桨尖喷气产生的反作用力来驱动。

中国的竹蜻蜓和意大利人达芬奇的直升机草图,为现代直升机的发明提供了启示,指出了正确的思维方向,它们被公认是直升机发展史的起点。

直升机前进和上升控制

直升机的头上有个大螺旋桨,尾部也有一个小螺旋桨,小螺旋桨为了抵消大螺旋桨产生的反作用力。直升机发动机驱动旋翼提供升力,把直升机举托在空中,旋翼还能驱动直升机倾斜来改变方向。

螺旋桨转速影响直升机的升力,直升机因此实现了垂直起飞及降落。

飞机飞行的原理是什么?

飞机起飞,是在有仰角下迎风飞行,机翼上下表面产生压差而形成升力。而这种升力来源于伯努利等物理原理。

18世纪,由伯努利提出的伯努利方程,是早年间研究流体的重要理论基础。简单来说,伯努利方程可以得出,对于流体中物体来讲,随着流体速度的增大,流体对物体产生的压强会减小,这个原理在生活中有着大量的实际应用。

对于飞行器来讲,一个物体迎风运动,会产生阻力。气流从物体上下表面通过,因为物体形状的不同,对上下表面产生的下压力和升力会不同。但飞机上下压力差超过了其重力,飞机就可以飞起来了。通过下图也可以看出,机翼上下表面产生压差而形成升力。

我们也常常应用伯努利方程可以解释很多日常流体的现象,例如体育活动中的香蕉球,弧圈球的产生。但伯努利原理毕竟是18世纪的成果,现代实际飞行中,对于飞行原理的考虑要复杂的多,还有各种湍流等影响因素,需要应用现代流体力学去进行计算和解释。

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飞机飞行的原理是什么?

我们知道,飞机是机翼才能飞起来的,那么有了机翼为什么就能飞起来呢?

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。

我们以上图中飞机机翼在飞行过程中与空气之间的关系示例:

首先,我们从图中可以看到: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。根据伯努利定理: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。

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。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。

飞机飞行的原理是什么?

飞机为什么能飞在天上呢?为什么我背上一块门板,从悬崖上跳下来,并不能飞起来呢?

这其中就涉及到一些有趣的空气动力学原理。

大家可以找两张A4纸,平行着拿好,然后对着两张纸中间吹气:

如上图所示。按照直觉,吹气的话肯定会把纸吹跑啊,多简单。但是你试一试就知道了,一吹气,这两张纸就会靠得更近。为什么呢?这就是伯努利原理了。流体流速越快,压强越小。两张纸中间的空气流速快,压强就小,纸就被压到了中间。

飞机上,也有这么个原理。

机翼上方空气流速快,压强小;下方空气流速慢,亚强大。压强差就会把机翼托举起来。

但这是唯一的作用力吗?当然不是的。实际上,如果你仔细观察这个图,你会发现,这个压强差带来的作用力,必然是垂直于机翼向上的。但实际上,飞机不仅能正着飞,还能上下颠倒着飞:

这时候,伯努利原理带来的气压差就倾向于让飞机坠下去。但这还是飞得好好地啊,为什么呢?

在航空界,有一句话说得好,叫只要动力足,搬砖也能飞上天。

只要向前的动力足,让机翼有一点仰角,空气就能顶起机翼,好像放风筝一样,就让飞机飞起来了。

在实际的飞机上,这两种作用都存在,扮演者不同的角色。还有很多其他效应,诸如湍流啊,激流啊之类的,气体粘性也会变得不理想。

N-S方程,就是描述更复杂的情况的方程。感兴趣的可以去找教科书看一看,不感兴趣的也可以感受一下,飞机飞起来到底是多么复杂的一个事情。

飞机飞行的原理是什么?

放屁滑行飞翔。

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