(作者:顏思銘,來(lái)源:《十萬(wàn)個(gè)為什么·航天與航空》)
1903年12月17日,美國(guó)北卡羅來(lái)納州的基蒂霍克的沙灘上。一個(gè)奇怪的“火柴盒”一樣的飛行器,在一對(duì)兄弟的操縱下,跌跌撞撞地飛過(guò)了200多米的距離。對(duì),他們就是萊特兄弟。他們做的事情,就是世界上第一次完全受控制的、比空氣重的機(jī)體持續(xù)滯空不落地的飛行。
十萬(wàn)個(gè)為什么:
飛機(jī)是比空氣重的設(shè)備。它能上天,靠的是什么呢??jī)H僅在一個(gè)多世紀(jì)前,這個(gè)問(wèn)題曾經(jīng)難倒過(guò)很多科學(xué)家。今天,我們可以輕松地知道答案。
與氣球、飛艇等利用空氣浮力升空的飛行器不同,飛機(jī)是密度大于空氣的飛行器,其主要的升力來(lái)源是機(jī)翼在空氣中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)力。
在了解飛機(jī)升力的產(chǎn)生之前,我們需要認(rèn)識(shí)空氣流動(dòng)的特性,即空氣流動(dòng)遵循的兩個(gè)定理:連續(xù)性定理和伯努利定理。
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人們假設(shè)空氣的流動(dòng)是在一個(gè)個(gè)看不見(jiàn)的管道中進(jìn)行的,這些管道被稱為“流管”。所謂連續(xù)性定理,即當(dāng)空氣在流管流動(dòng)時(shí),同一時(shí)間內(nèi),流經(jīng)各個(gè)截面的空氣質(zhì)量是相同的。伯努利定理則說(shuō)的是:空氣在流管中流動(dòng)時(shí),流速大的地方壓強(qiáng)小,流速小的地方壓強(qiáng)大。
切出機(jī)翼的橫截面,我們可以發(fā)現(xiàn)其上表面的彎曲程度要比下表面的大。氣流流過(guò)機(jī)翼時(shí),空氣在前緣被分為兩部分,分別從機(jī)翼上下表面流過(guò)。根據(jù)連續(xù)性定理,在某一瞬間分離的空氣,又會(huì)同時(shí)到達(dá)機(jī)翼的后緣,匯合后繼續(xù)向后方流去。由于機(jī)翼上表面向上彎曲,空氣流動(dòng)的空間縮小,速度就加快。而機(jī)翼下表面空氣流動(dòng)的空間擴(kuò)展,速度變慢。再根據(jù)伯努利定理,上表面相對(duì)較快的氣體對(duì)機(jī)翼的壓強(qiáng)會(huì)小于下表面較慢的氣體對(duì)機(jī)翼的壓強(qiáng),綜合的效果就使機(jī)翼受到了一個(gè)向上的合力(升力),使飛機(jī)凌空而起。
編輯:魯凡英
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