UTC無人機動畫小課堂 飛行原理:飛機是如何飛起來的

飛機要飛起來 必須克服地球的引力和空氣的阻力 引力由升力克服 阻力由發動機的推力克服 大多數固定翼飛機 由五個主要部分組成 機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置 而機翼是產生升力的主要部件 那麼它是如何產生升力的呢? 我們通過下面的實驗來說明 在理想的低速流體中 氣體流過不同鋪面的管道 我們在管道不同鋪面裝上氣體壓強劑 並觀察管道內氣體流速 當氣體進入管道鋪面小的地方時 氣體流速增大 空氣的壓力降低 在回到管道鋪面大的地方時 又恢復到原有流速和壓力 這就是著名的伯努利原理 對於低速流體 流速越大壓強越小 流速越小壓強越大 這和機翼有什麼關係呢? 現在讓我們把管道上半部分變平 把底部凹陷的部分換為機翼 這裡我們看到的是機翼的橫鋪面 即翼形 空氣流過機翼 靠機翼越遠的地方 空氣流速被偏轉的就越小 直到最後空氣不再受到幹擾 因此我們可以認為 飛機的機翼頂部 相當於管道底部凹陷部分 機翼的底部相當於管道頂部平坦部分 機翼下表面空氣流速慢 壓力大 上表面空氣流速快 壓力小 上下表面形成壓力差 產生了升力 推動飛機上升 那麼是什麼因素決定了升力大小呢? 我們通過升力公式來解釋 y等於1 2Cyρs Cy為升力系數 ρ為飛機所處位置的空氣密度 v為飛機相對於空氣的飛行速度 s為機翼投影面積 通常飛機飛行過程中 所處位置的空氣密度無法人為改變 因此我們通過改變升力系數 飛行速度 機翼投影面積控制升力大小 升力系數與機翼的影角及形狀有關 飛機在飛行時 空氣流動方向與翼旋之間形成一個甲角 這個甲角稱為影角或公角 影角是影響升力系數的一個重要因素 影角越大 升力系數越大 但影角有臨界值 下面通過表格來表現升力系數與影角的關係 升力系數隨著影角的增大而增大 到達最大值的影角我們稱之為失速影角 超過臨界值後升力系數就會快速下降 這種現象我們稱為失速 許多飛行事故都是由於飛機失速造成的 機翼的幾何形狀包括了平面形狀和異形 平面形狀決定了飛機展顯比大小 固定翼飛機通常採用大展顯比的機翼 展顯比越大升力系數越大 升力大小還受飛機速度和機翼投影面積影響 飛行速度增加升力增大 機翼投影面增加升力增大 我們可通過增升裝置增加機翼面積 比如客機通過後援機翼增加機翼面積 使升力增大 通過本節的學習我們學習到 1.升力由飛機機翼上下表面壓力差形成 2.升力公式及影響升力的幾個因素