飛機為什麼能飛?

文/威翔航空  |2023.03.01
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圖/123RF

文/威翔航空 

談起飛機為什麼能飛起來,不得不提到的就是「伯努利原理」。丹尼爾‧伯努利(Daniel Bernoulli)在1726年提出:「在低速流動的流體中,一條流管內氣(液)體流速愈大,其靜壓愈小」。這個原理被後人稱為「伯努利原理」。

流速愈大  靜壓愈小

伯努利原理可以用一個簡單的實驗來驗證。我們拿著兩張紙,往兩張紙中間吹氣,會發現紙不但不會向外飄,反而會被一種力擠壓在一起。因為兩張紙中間的空氣流動速度快,壓力就小,而兩張紙外側的空氣沒有流動,壓力就大,所以外側空氣就把兩張紙「壓」在了一起。

原來飛機機翼的翼型都是經過特殊設計的,當氣流經過機翼上下表面時,上表面路程要比下表面長,氣流在上表面的流速要比在下表面流速快。

根據伯努利定理得知,流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大,因此下表面的壓強大於上表面的壓強,由此產生壓力差,這個壓力差就是使飛機飛起來的升力。

不難想像,大飛機重量大,要想飛上天,所需升力自然就要比小飛機所需升力大。

升力大小  諸多因素

飛機升力的大小還跟以下幾個因素有關:飛機的機翼面積、空氣密度、飛行速度以及飛行攻角。

機翼面積愈大,升力愈大。其實,在解釋升力形成時提到的壓力差,本質上是壓強差,壓強與面積的乘積才是壓力的大小。

這樣自然機翼面積愈大,飛機升力就愈大。

空氣密度和飛行速度是決定飛行條件動壓的兩個條件。空氣密度愈大,則空氣給予飛機的升力也愈大,這很容易理解。

飛行速度愈大,那麼由伯努利原理給出的壓強差就愈大,升力也就會愈大。

飛行攻角可以理解為飛機機體的方向與氣流方向的夾角。在飛機起飛的過程中,我們能看到飛機抬頭,這就是飛機的攻角了。

通常來說,在一定範圍內,飛機攻角愈大,升力就愈大;但是攻角達到一定程度後,升力就會突然下降,這就是飛機的失速。

失速是非常危險的,倘若不及時減小攻角,就會因為失速失去升力而急劇墜落,以致發生飛行事故。歷史上有多次飛機失事都源自於失速而來。

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