古代，人們常常幻想自己可以像鳥兒一樣飛起來，如今，坐在飛機上往返于城際之間已經成為了日常，我們在感嘆科技發展的同時，不禁好奇：飛機為什么能飛起來？得到的答案會是：因為飛機有機翼，那么，為什么機翼能讓飛機飛起來呢？是什么讓飛機不會掉下來呢？下面就來說說飛機飛起來的原理并通過動畫來做一下演示。 飛機的定義 如果我問你，什么是飛機？你會給出怎樣的答案呢，飛機的定義是：指具有一具或多具發動機的動力裝置產生前進的推力或拉力，由機身的固定機翼產生升力，在大氣層內飛行的重于空氣的航空器，按照其使用的發動機類型又可被分為噴氣飛機和螺旋槳飛機。按此定義，靠旋轉翼產生升力的直升機不是飛機。飛機、直升機還有導彈等能在空中飛的物體叫飛行器。  飛機為什么能飛起來？ 飛機為什么能飛起來呢？飛機飛行與風箏飛行是一個道理，只不過不用你拉著跑了，其向前的動力由發動機提供，它相對于空氣的速度越大，角度越大，其豎直方向的分力也越大，也就是升力越大，當然，角度越大，其水平方向的分力也越大，空氣阻力也就越大，要達到相同的水平速度，對發動機的功率要求也就越大。相反，角度越小，其豎直方向的分力越小，升力也越小，要想達到相同的升力，速度要求就越高。這就需要飛機的角度取值在一個合理的最佳范圍內。  為了使飛機達到足夠的速度，需要通過發動機給飛機加速。而加速的過程是緩慢的，畢竟飛機是一個龐然大物，即便有的發動機一臺的推力就可以達到四十、五十噸，但是推動一臺幾百噸重的飛機往前移動，加速度依舊是很慢，所以需要一段很長的跑道逐漸加速，直到速度達到之后才可以起飛。 飛機之所以能飛起來，歸根結底來自機翼提供的升力，固定翼飛機如此，旋轉翼飛機也是一樣的道理。至于升力的產生原理，這個就牽涉到大學里的一門比較難懂的課程《流體力學》中的一個知識——伯努利原理。  伯努利原理的實質是流體的機械能守恒，或者用公式來表達就是流體的動能、重力勢能與壓力勢能之和為常數。用這個原理我們可以推論出流體流速非常快時，壓強就會變得很小；相反的，流速慢時，壓強相對較大。用這條推論就可以解釋為什么飛機機翼會產生升力。 飛機靜止的時候，流過機翼表面的速度為0，此時飛機的升力也為0。當飛行員啟動飛機發動機，飛機開始向前運動，機翼切割空氣產生相對氣流，此時機翼開始產生升力，并且升力隨著飛機滑跑速度的增大而快速增大。直到某一時刻，飛機的升力等于飛機自身的重力的時候，飛行員拉桿使飛機抬頭，飛機便可以上天了。 當飛機飛行時，機翼在空氣中運動，將前方的空氣分割成上下兩層，上表面氣流通道窄，氣流速度快，壓力變小。下表面氣流通道較寬，氣流速度較慢，相對壓力較大，于是產生升力。 所以，飛機只有在飛行的時候，機翼才可以產生升力。 圖解飛機飛起來的原理 大多數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。  飛機的飛行要解決兩個問題：一是上升；二是前進。前進靠的是發動機的動力帶動螺旋槳旋轉產生的向前牽引力或是噴氣產生的向前推力。 上升是根據伯努利原理，即流體（包括氣流和水流）的流速越大，其壓強越小；流速越小，其壓強越大。還有，升力和迎角等都有很大關系。 氣流流過的壓力差產生了升力   飛機運動的三軸簡化：俯仰、滾轉、偏航。 滾轉是副翼控制▼  俯仰運動靠升降舵控制▼  偏航運動靠方向舵控制▼  直升機是如何保持平衡的？  （1）直升飛機的大螺旋槳旋轉產生升力平衡重力。 直升飛機的槳葉大概有2—3米長，一般有5葉組成。普通飛機是靠翅膀產生升力起飛的，而直升飛機是靠螺旋槳轉動，撥動空氣產生升力的。直升飛機起飛時，螺旋槳越轉越快，產生的升力也越來越大，當升力比飛機的重量還大時，飛機就起飛了。在飛行中飛行員調節高度時，就只要通過改變大螺旋槳旋轉的速度就可以了。 （2）直升飛機的橫向穩定。 因為直升飛機如果只有大螺旋槳旋，那么根據動量守衡，機身就也會旋轉，因此直升飛機就必須要一個能夠阻止機身旋轉的裝置。而飛機尾部側面的小型螺旋槳就是起到這個作用，飛機的左轉、右轉或保持穩定航向都是靠它來完成的。同時為了不使尾槳碰到旋翼，就必須把直升飛機的機身加長，所以，直升飛機有一個像蜻蜓式的長尾巴。 決定飛機升力大小的因素 不難想象，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。飛機升力的大小又跟哪些因素有關系呢？  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、飛行速度以及飛行迎角。 機翼面積越大，升力越大。其實，前文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。這樣自然機翼面積越大，飛機升力就越大。 空氣密度和飛行速度是決定飛行條件動壓的兩個條件。空氣密度越大，則空氣給予飛機的升力也越大，這很容易理解。飛行速度越大，那么由伯努利原理給出的壓強差就越大，升力也就越大。 飛行迎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，這就是飛機的迎角了。通常來說，在一定范圍內，飛機迎角越大，升力就越大；但是迎角達到一定程度后，升力就會突然下降，這就是飛機的失速。失速是非常危險的，倘若不及時減小迎角，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失速。 延伸閱讀： 為什么飛機窗戶玻璃上有個洞？ 為什么飛機窗戶是圓的不是方的？ 為什么飛機起飛降落要打開遮光板？ 天上那么多飛機為什么不會相撞？ 為什么飛機飛過后會留下一道白線？ |
