除了空气动力学以外,最重要的是飞机对于牛顿是很不服气!
飞机为什么不会掉下来?
流速与压力成反比。
即空气流动得越快,空气的压力就越小,反之亦然。
我们可以做一个有名的简单实验:左右手各拿一张纸,保持一定距离放在嘴前,嘴在两纸前轻轻吹气,你会发现,两张纸不是被你吹开,而是被你吹拢。因为两纸间的空气流动了,压力变小了,而两纸的外侧一面的空气没有流动,压力相对增大了,纸便被空气往里“压”了。
我们来看飞机的机翼构造。
原来,飞机的机翼的上下两侧的形状是不一样的,上侧的要凸些,而下侧的则要平些。当飞机滑行时,机翼在空气中移动。
从相对运动来看,等于是空气沿机翼流动。由于机翼上下侧的形状是不一样,在同样的时间内,机翼上侧的空气比下侧的空气流过了较多的路程(曲线长于直线),也即机翼上侧的空气流动得比下侧的空气快。
根据流动力学的原理,当飞机滑动时,机翼上侧的空气压力要小于下侧,这就使飞机产生了一个向上的浮力。当飞机滑行到一定速度时,这个浮力就达到了足以使飞机飞起来的力量。于是,飞机就上了天。
先列一下提纲
一、翼型
二、动力
三、迎角
然后来一个小科普:伯努利原理
简单来说,这个原理是这样描述的:在流动的流体中,流速越大,压强越小。
比如说你往两片纸中间吹气。
纸片中间的气流速度高,压强小;
纸片外侧的气流速度低,压强大;
所以外侧的空气会迫使两张纸贴在一起。
这就是伯努利原理的直观表达。(看图一)
下面我们进入主题:为什么飞机不会掉下来
第一要有翼型,翼型是什么---就是机翼的横切面形状(看图二)
为什么要设计成这样呢,我们用最开始科普的伯努利原理可以讲起,当飞机在空气中飞行时空气流过上下表面的时间相等,而上表面需要流过的路程大于下表面时,通过路程速度与时间公式可以得到,上表面速度大于下表面速度,对照伯努利原理可得,上面的压强小于下面的压强,空气就把机翼抬了上去(看图三)
当机翼足够大,抬升的力大于飞机自身重力的时候飞机就离开了地面,这也是为什么飞机有大大的翅膀和有弧度的机翼的原因了。
第二要有动力,从第一个翼型的讲解可以知道空气必须流动起来才会有伯努利原理的现象,但是我们造飞机机翼越大自身重量也会加大,不利于飞机起飞,那么我们就要改变其中的变量,把空气流动速度提高,从而改变空气对于飞机的托举力,所以一个强劲的动力是飞机平稳飞行的保证,动力越大,能起飞的重量越大,对于翼型的要求越小,飞行的速度越快,相比飞机,火箭依靠强大的动力,在没有机翼的情况下也可以在大气层能飞行。
第三要有迎角,这个也是很多科普的时候容易忽视的一个问题,但也是至关重要的一点,先解释一下什么是迎角,也就是机翼迎着飞行方向与水平面之间的夹脚(看图四)
大家都觉得有了前面两点了飞机足够上天了,为什么还要讲这个微不足道的一个小夹角呢,大家先想一想放风筝,风筝虽然要有风(也就是相对空气流速)才能上天但是他没有我们讲到的第一点翼型呀!那么他为什么还可以平稳的飞在天上呢,当然是他有一个合适的迎角了(看图五)
所以对于飞机来说有一个合适的迎角十分重要,这不但可以节约机翼面积减少飞机自身重量,也可以对发动机的要求降低,减少飞行油耗,提高飞机的稳定性和续航能力
再来看一看迎角还有什么作用。
坐过飞机的人都知道,飞机在起飞和降落时一般都会保持一个高昂着头的姿势。
为什么会这样呢?为什么它不平着身子起降,甚至以撅着屁股的姿势起降呢?
因为大家都知道飞机刚刚起飞时才刚刚滑行速度不够,而要降落时发动机推力减小,飞机要减速,但是为了保证飞机的稳定就要做出这样的姿态来改变自身升力。
也就是说为了保证机翼相对于迎面而来的气流有一个合适的迎角。
按照上文的分析,机翼迫使一部分气流向下流动(下洗气流),那么这部分气流也会给予机翼一个向上的托举力。
这就是飞机起飞、降落阶段升力的来源。
牛顿第三定律在其中起到了决定性的作用,就这么简单。
那么,飞机飞上高空,转为平飞了呢?
首先,绝大多数飞机的机翼都会和机身轴线有一个很小的夹角,叫做安装角,其实起的就是迎角的作用。
也就是说,飞机在平飞时,机翼相对于气流方向还是有一个很小的迎角。
其次,在这个时候,翼型就起到了重要的作用啦。
综合之前所讲的,我们再来回顾一下,飞机飞在天上不会掉下来就是因为有三个因素,翼型、升力、迎角决定了飞机平稳的飞行






人们在滑翔机的基础上经过不断的实践发明了带有动力装置可以操纵的飞机。飞机由机身、机翼、尾翼、动力装置和起落装置等组成, 起飞主要靠机翼和动力装置(主要是发动机)。飞机在动力装置提供的推力下在跑道上滑行, 准备起飞。空气流过机翼, 分成上下两股气流, 气流对机翼产生压力, 当作用于机翼下表面的压力大于上表面的压力时, 就产生了升力。飞机在跑道上跑得越快, 气流流动越快, 升力就越大。当升力足够大时, 飞机就会离开地面, 升入空中。
可见,飞机的动力装置(即发动机)是关键。如飞机发动机出现问题,对于飞机的安全会产生致命影响。目前,我们国家虽然能制造飞机发动机,但性能、稳定性、寿命都还有很大差距。在航空发动机方面国家已经投入大量资源,希望能在短时间内有大的提高。