流速与压强的关系飞机

让飞机飞起的升力应该分为气动升力和动力升力。像火箭一样依靠发动机推力产生的升力就是动力升力。战斗机垂直爬升,AV8鹞式和F35B肥电一类的喷气式垂直起降战斗机垂直起降或悬停时就利用动力来产生升力。

飞机的飞行大多时候是利用气动升力。机翼就是主要的升力器,直升飞机的旋翼,甚至升力体的机体(如苏27和红旗9等无翼高速导弹),也能产生气动升力。

看别人解释机翼升力,总有如坠五里迷雾之感,对伯利努原理更是如玉缸捞屁,全无头绪。因此想把三十年前认为的老东西拿出来再弹一弹,看有没有能引起一些气动来。

都知道机翼上表面要成凸弧形才好,书上的解释是如此美妙之身段能引起上方气流快,下方气流慢的现象,又说快使压强小,慢使压强大,于是产生压力差,形成升力。

但我总不满意,产生了为什么的想法。本来等速冲向机翼的密度温度压力等条件一样的空气,经过那肥肚腩形的地方,就神奇地跑快了?况且它们跑曲线,同距离曲线比直线长,跑多路了比下面跑直线的空气反而快了,不问个为什么是不是显得较傻?

我这样分析。当机翼向前冲时,前沿压缩了空气,空气和机翼的相对速度越大,压力越大。这个压力会使空气加速流动。如果上下都平或形状一样,那积聚在前沿的高压空气会均分地流过上下表面,压强相同,没有压力差,没有升力。如果上面有弧形凸起,这个凸起就会压缩更多的空气,同时凸起的背风面会形成低压区,从高压区流向低压区,正常吧?高压区是由机翼的动能产生的,即这部分空气是被加了能量,就像你压打气筒时,里面的空气压力高,能量也高。在弹力的作用下,空气被加速了。

为什么速度快了压力就低?静止的空气分子会向四面八方乱撞,产生的压力也是向四面八方,岁它们跑起来后,就没时间去撞两边的物体了,跑得越快,对方向两边撞击越少,所以跑过机翼上表面的空气因为跑得快而对机翼压力小。升力自然产生了。

其实这是标准的理想情况,飞机的飞行还有许多的情形,这些气动变化都会用到不同的方式,如机动时进入迎角飞行,减速降落时把襟翼放下兜风飞行(许多鸟类常用此招)。

总之,飞机的飞行非常复杂。听说现代研究飞机要用秒算万亿次的超级电脑来计算气动影响,即便这样还要经过大量的风洞试验及实机试飞一步步改进完善才成。耗时耗钱耗精力。


流速与压强的关系飞机图1
流速与压强的关系飞机图2
流速与压强的关系飞机图3

伯努利效应是流速越大压强越小为什么?本质是什么?不容易从本质上去解释清楚。是不是流速大了,流速的微粒对物体表面的压强越小,由于流体微粒运动方向与压力方向成90度角,形成一个分力,使压强减小。有道理,流速微粒和压力方向一致时压强最大。像汽车迎风跑一样,风速越大,阻力越大,如果成90度就很少阻力。。。举一个例子,一个很重的箱子放在光滑的地面上,一个人左右推不动它。这时如果有另有一个人把箱子拉向前运动。左右推箱子的人,轻松地使箱子左右运动了。与压力成90度的运动可减少压力,运动越快减少压力越多。。。伯努利效应也可以用熵增原理去解释,温度高的物体会把热量传给温度低的物体。传递速度越大,温差越大。同样道理如果压力相等,流体就不会流动,有了压力差,压力大的流体向压力小的方向流动,流速越大压力就越小。

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