飞机是根据什么发明的,飞机是利用什么原理发明出来的

首页 > 生活常识 > 作者:YD1662023-04-24 01:24:48

飞机为什么能飞起来?我最近才知道,这个问题出人意料的复杂,远不是三言两语能说清楚的。

飞机是根据什么发明的,飞机是利用什么原理发明出来的(1)

科普中最常见的解释,是伯努利原理,即在给定高度下,流体中某一点的速度越高,压强就越低。人们会说,机翼上表面的空气流得快,压强低,而下表面的空气流得慢,压强高,因此下方往上抬的力超过上方往下压的力,这就产生了净的升力。

到这里为止,这个解释是完全正确的。但好奇心害死猫,假如你继续问,为什么机翼上方的空气流得快,下方的空气流得慢?那就没有简单的答案了。

飞机是根据什么发明的,飞机是利用什么原理发明出来的(2)

有些科普书说,机翼上方凸起,下方较平,空气从上方流过的距离长,从下方流过的距离短,所以上方的流速大,下方的流速小。这种说法貌似有理,但其实是错的!
错误的原因在于,它预设了一个前提,就是空气沿两点间不同的路径会走相同的时间,即从机翼前缘出发的两个空气质点会在机翼后缘同时会合。但这是大错特错的,完全不存在这样的同时性原则。
北京大学力学系退休教授武际可老师写了一篇文章(https://blog.sciencenet.cn/blog-39472-828215.html),阐述了这个问题。假如在流场内同一高度的AB两点间用一根橡皮管连起来,在管子入口处分离的两个质点,一个沿直线到达B,一个沿橡皮管到达B,难道它们会同时到达吗?极而言之,如果橡皮管的长度是AB直线距离的100倍,难道它们会同时到达吗?当然不会。所以这种同时性的解释是站不住脚的。

飞机是根据什么发明的,飞机是利用什么原理发明出来的(3)

由此可见,对于飞机为什么会飞起来,伯努利原理的解释是一种半截子的解释。它只是告诉了你这个现象,即下方流得慢、压强高所以产生升力,但并没有告诉你这个现象的原因。
再来看另一种解释,反作用力的解释。机翼只要倾斜一点,即对空气有一个攻角,就会把一部分空气反射到下方,也就是说它在往下压空气。根据牛顿第三定律,空气对机翼就会产生一个向上的反作用力,这就是升力。所以只要飞得足够快,攻角不为0,那么任何形状的飞行器都能飞起来。在军迷中有一句名言“力大砖飞”,即只要发动机力气够大,一块砖头也能飞起来,说的就是这种现象。

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