爲什麼飛機要在地上跑一段才能飛?

落葉依楓


為什麼飛機要在地上跑一段才能飛?

其實並非所有的飛機要在地面上滑跑一段才能起飛的,不過題主列出的圖片中的飛行器確實需要滑跑後才能起飛,這是為何呢.....?與飛行器的原理與結構有關,飛行器原理其實很簡單,只要向上的升力大於飛行器的重量,飛行器就飛起來了,至於怎麼樣來實現這個升力大於重力,這就是飛行器的氣動結構決定的,下面是幾種飛行器的結構:

固定翼飛行器 比如大部分的固定翼客機、戰鬥機、運輸機等

二戰著名戰鬥機P61黑寡婦

機翼產生升力的原理

這種飛行器要讓氣流通過機翼產生升力的話必須讓飛機動起來,因此在起飛過程中是需要滑跑的,大型客機滑跑距離甚至超過數千米

垂直升降固定翼飛行器 代表:雅克38,雅克141,鷂式、F35等

雅克141,請注意飛行前後兩個部分都有向下的噴口,起飛時向下噴氣直接產生升力,起飛後慢慢偏轉加速再由機翼升力接手轉為平飛。

F35起飛過程,其實這個階段非常容易失去控制,其實所有飛行器起飛時都是事故高發階段

直升機:一般救援中用的最多的就是直升機,頂部產生升力的大螺旋槳是主動升力型

阿帕奇直升機

主螺旋槳產生向下的升力,尾槳平衡扭矩保持飛行器指向

旋翼機:有一個大螺旋槳,但這個螺旋槳是被動型的

旋翼機的特徵是頭頂那個大螺旋槳是被動升力槳,後面還有一個動力螺旋槳,也需要滑跑後帶動頭頂的螺旋槳旋轉產生升力後起飛,結構非常簡單!但有一個比較容易辨認的特徵,一般旋翼機的螺旋槳翼面迎角比較大!

火箭:這個直接噴氣對抗重力

想必這個就不用過多介紹了,作用與反作用力的直接結果!

其實很多飛行器是跨界的,就是界限有些模糊,比如V22魚鷹,貝爾也有這種機型。另外現在的四軸六軸等則是徹徹底底屬於直升機,還有共軸反轉的也是直升機等等


星辰大海路上的種花家


如果飛機不發動引擎,那它就只能老老實實的在地面上待著。這時你站在引擎旁邊觀察,會看到巨大的扇葉。當引擎點火發動,這些扇葉會快速的旋轉,吸入空氣並和燃料混在一起被點燃,產生巨大的能量。能量的一小部分用來保持扇葉的旋轉,大多數能量從引擎的後部噴射而出,於是飛機被向前推動了。當然了,光跑的快還不行,因為地球有一股看不見又及其強大的引力,把飛機牢牢的“吸”在地面上,就是地心引力。起飛還得靠機翼獲得升力,來對抗引力。可機翼又不會動,不能像鳥類那樣揮動翅膀,升力從哪裡來?

一個小實驗也許能幫助你來理解,如果你用大拇指和食指捏住一張柔軟的紙,紙會自然下垂。再把嘴湊近被捏住的一端,衝著紙面上方緩緩吹氣,於是這張紙被託了起來,而不是更加下垂!實際上巨大的機翼並不是薄薄的一張紙,大多數的機翼的底部比較平,上面那部分向上彎曲。當飛機在跑道上滑行時,空氣被機翼劈開,機翼形狀使上方的空氣流動速度比下方更快,飛機就獲得了升力。實際上空氣有阻力並不是壞事兒,反而是飛機能起飛的重要因素。

好了,現在引擎轟鳴,飛機已經開始在跑道上滑行了,我們會經歷三個重要時刻。首先會加速到“決斷”速度,這意味著飛機必須起飛。然後會達到“抬輪”速度,飛行員會讓機頭上揚抬起前輪,此時的飛機還沒有完全離開地面,還在繼續加速中。直到我們迎來“安全起飛”速度,這時我們會和飛機一起離開地面跑道,成功起飛。


半隻土豆


飛機翅膀上的升力是哪兒來的?

飛機是很重的,為了抵消重力,一定要有一個向上的升力,那麼這個升力是哪兒來的?

↑鳥類的飛行↑

我們知道,鳥類的飛行是依靠拍打翅膀,在拍打翅膀的過程中不斷地迫使身體周圍的空氣向下運動,從而使自身獲得一個向上的力。實際上這個道理很簡單,你對空氣施加一個向下的力,迫使空氣相對你向下運動,由於牛頓第三定律,你就會獲得一個向上的反作用力

但是飛機又不會拍打翅膀,所以一般的飛機迫使空氣向下運動的方法就是四個字,“相對速度”。

下面這個圖就是飛機機翼的形狀。當飛機開始向前運動的時候,空氣就會相對飛機向後流動,因為飛機機翼獨特的形狀,氣流會改變原先流動的方向,飛機也就獲得了向上的升力。

↑氣流在機翼周圍的流動↑

當然,上面這個是很籠統、很直觀的說法,但是實際上這個過程要複雜的多:一方面氣流因為飛機機翼上下表面的形狀不同,在上下表面的流動速度不一樣,從而帶來了機翼上下不一樣的壓力,產生了一個向上的升力;另一方面則是氣流在噴向機翼下表面的時候會被迫改變方向,就好像打水漂一樣的,這個過程讓機翼受到了一個向上的力。

↑“打水漂”假設↑

綜合的作用下,飛機才能夠獲得足夠大的升力。

↑氣流在機翼周圍的流動↑

所以飛機只有在足夠大的速度下,才能夠獲得足夠大的升力。

飛機的加速是個緩慢的過程。

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,直到速度達到之後才可以起飛。


當然,有的固定翼飛機不需要跑道。

剛剛說了,發動機是把飛機往前推,通過飛機與空氣的相對運動獲得向上的推力的。但是為什麼飛機不可以直接把飛機往上推呢?

這就對了,因為確實是有發動機直接把飛機往上推的,比如說美國鼎鼎大名的F-35戰鬥機,這就是一架不需要跑道的垂直起降飛機。

這架飛機可以通過改變發動機噴口的方向,讓發動機的推力垂直向上,從而獲得向上的升力(當然,還有一部分推力來自於飛機發動機驅動的風扇)

↑F-35戰鬥機起飛階段升力的來源↑

↑F-35垂直起飛的過程↑


SilentTurbine


很高興回答你的問題。

要說清楚這個問題,就要對飛機做一個受力分析。。。。。(一秒回到高一物理)

簡單地說,飛機本身是要比空氣重的,如果想升空就必須產生一個比重力大的升力才行。而這個升力,就是在飛機向前滑行的這一段路中獲得的。


飛機的機翼並不是一個平面,它的形狀很特別,從側剖面看前圓後尖,上表面是向外拱的弧形,下表面比較平。這樣,飛機在向前滑行的過程中,流經機翼的空氣會被分成上下兩股氣流,因為上表面拱出,此處的氣流通道變窄,氣流的流速加快,壓強減小。而下表面相對來說流速慢一些,壓強也會大。

這時候,機翼的上下表面產生了壓強差,下表面受到的向上的壓力>上表面受到向下的壓力,也就產生了向上的升力。

所以飛機在跑道上加速滑行的過程,也就是飛機獲得升力的過程,當加速到一定程度,飛機獲得的升力足夠大,配合駕駛員的操作,飛機也就能夠飛起來了。

飛機的起飛階段,其實是比較喜歡逆風狀態的。因為逆風的時候相當於讓流過機翼的空氣速度更快,獲得更大的升力,起飛所需要的滑行距離也相對越短了。


不吃腸的大腸


首先我們來了解一下飛機起飛的關鍵——機翼的構造。

機翼一般分為左右兩個翼面,對稱地佈置在機身兩邊。駕駛員操縱這些部分可以改變機翼的形狀,控制機翼升力或阻力的分佈,以達到增加升力或改變飛機姿態的目的。

機翼的剖面又叫做翼型,一般翼型的前端圓鈍、後端尖銳,上表面拱起、下表面較平。當氣流迎面流過機翼時,流線分佈情況如圖。

接下來介紹一下飛機起飛的兩個原理。

1、連續性原理,當流體連續不斷而穩定地流過一個粗細不均勻的管子,由於管中的流體不能中斷或擠壓,因此在同一段時間內,流進的流體量和流出的應該相等。形象點描述也就是,一條沒有支流的河流,同一段時間內在河面寬闊處與河面狹窄處流動的水量是一樣的。但因河道寬窄不同,水流速也有區別,寬處快,窄處慢。

2、伯努利原理:流速與壓力成反比。即空氣流動得越快,空氣的壓力就越小,反之亦然。一個有名的證明實驗:左右手各拿一張紙,保持一定距離,向兩張紙的中間輕輕吹氣,會發現,兩張紙不是被吹開,而是被吹攏。

飛機在機場跑起來時,空氣向飛機後方流動,根據氣流的連續性原理可得:機翼上側的空氣流動得比下側的空氣快,而根據伯努利定理可得:機翼上側的空氣壓力要小於下側,這就使飛機產生了一個向上的浮力。

當飛機速度越來越快,相後的空氣流動的速度也變快,這使浮力不斷增大,直到大於飛機重力,產生足以支持飛機起飛的升力飛機就可以起飛了。


鎂客網


題主看來連飛機為什麼會飛起來的原理都還沒搞清楚,我有必要來科普一下。

根據物理學中的牛頓第一定律,重達上百噸的飛機要想要能飛在空中,勢必要有一個向上的大小同樣為上百噸的作用力施加在飛機上,這樣才能保證飛機在空中不掉下來,而這個力就是飛機升力。那這股強大的升力是如何產生的呢?

升力當然是靠飛機的一對機翼產生的,機翼之所以能夠產生升力,主要原因還是要靠和空氣的相對運動,這裡邊牽涉到流體力學的伯努利原理,說起來有些深奧,用最簡單的方式去理解就是,由於機翼界面呈現不規則形狀導致流過機翼上下表面的速度不同,並且在機翼上下表面產生了壓力差,空氣對下表面壓力大於上表面的壓力,這樣機翼上下表面所受到的向上的合力就是機翼的升力,如下圖所示,圖中的公式是利用伯努利原理去計算升力的大小,看不懂的話可以忽略。

並且,升力的大小隨著空氣流過機翼表面的相對速度的增加而增加,確切地說,是和速度的平方成正比。如果理解上面的原理的話,我們來對飛機起飛過程做一個受力分析。

起初,飛機停止在跑道末端,此時機翼和空氣相對運動速度幾乎為0(忽略風速),那麼此時機翼的升力也基本為0,飛機的重力完全等於地面對飛機的支持力。

當機長打開油門,飛機開始加速向前,機翼和空氣產生了相對運動,那麼在這個過程中機翼所受到的升力也由0開始迅速增加,但機翼受到的升力還小於飛機自身的重力,因此這個過程在飛機仍在跑道上,此時飛機的重力=升力+地面的支持力,並且升力越來越大,地面的支持力越來越小。

飛機繼續加速,速度越來越快,機翼的升力越來越大,直到某一時刻,升力>飛機自身重力的時候,這時候地面的支持力為0,飛機開始脫離地面加速上升。

這個就是飛機在跑道上由靜止到起飛過程中,豎直方向上受力過程的變化。


熊貓愛飛行


因為地球引力的存在,地面上的東西要上天,需要有一個向上的力來戰勝引力。

對於氣球和飛艇來說,向上的力是空氣的浮力。

對於火箭來說,向上的力是高速噴射出去的物質帶來的反作用力。

對於一些鳥類來說,向上的力可以來自天然的上升氣流。

對於一般的飛機來說,向上的力是機翼上方和下方的壓力差。

為了能夠達到壓力差,機翼的設計是有講究的,不是隨便拿一塊板子就行了,機翼上的各種弧線、角度都是經過精確計算的。


機翼設計好了,如果沒有足夠的速度也白搭。要想有速度,一個是等風來吹,一個是主動跑起來。固定翼飛機在起飛的時候就是用的第二種方法。當飛機在跑道上飛快的滑行,相對於周圍的空氣就會有一個比較高的速度,機翼上下會形成壓力差,於是飛機就騰空而起了。

航空母艦因為甲板面積有限,飛機沒法像在地面上那樣滑行很遠來加速,所以航母上飛機起飛的時候,航母如果迎風高速行駛,就可以給飛機提供一個更大的相對空氣的速度,使飛機更容易飛起來。

我們放風箏的時候,有時候會遇到風總也不來的情況,這時候有人就會採取拽著風箏跑的方式,讓風箏和空氣之間形成相對運動,讓風箏飛起來,這其實跟飛機起飛有點像。

其實也不是所有飛機都要跑一段的,直升飛機和垂直起降的飛機就可以原地飛起來。

如果您有感想,請留言多指教。


喬小海


飛機升空是通過作用在上下機翼上的大氣壓力差來實現的。當氣流與機翼相遇,由於機翼淚滴狀的特殊形狀,上機翼表面的流速總是要大於下機翼表面的流速,根據伯努利原理,流速越快,壓強越小,為了讓上下機翼的壓力差不斷擴大,讓飛機能夠升空,只有提高飛機的速度。因此,飛機從靜止狀態想要被大氣壓抬升,只有加速跑一段才能獲得升力。


科學薛定諤的貓


飛機起飛昇空需要加速滑跑後產生的強大慣性……。








運動物體的加速,往往是其達到極速之動力:這就是藉助強大慣性的作用。田徑運動中的跳高(含撐杆跳)和跳遠,往往需要運動員通過加速跑,從而為其達到極速創造條件。作為高速運轉的飛機發動機,在其需要達到升空所必須具備的極速條件之前,飛機在跑道上的加速滑行,就是為了獲得強大的慣性作為助力。如果是戰鬥機遇到緊急起飛(尤其是航母艦載機),需要縮短滑跑時間快速升空,那光靠加速滑跑還不夠:還需要通過打開飛機加力來增加發動機的推力。當發動機轉速達到升空狀態的動力時,飛行員拉起操縱桿,飛機即呈一定仰角開始向空中爬升……。


Mrttlzz99


飛機能起飛的原理是作用在機翼上垂直向上的力大於飛機的重量。作用在機翼上的力是怎麼產生的呢?根據伯努利方程,流體中下方的流速小於上方的流速時機翼下方受到的壓力大於機翼上方受到的壓力,所以對於機翼整體來說受到向上的力。因為機翼和機身是一個整體,所以機翼上受到的力變相作用於機身上,當這個力大於重力的時候飛機就離開地面了。

飛機在跑道上滑跑的目的就是為了在機翼上下產生高速氣流從而產生大於重力的升力。嚴格的來說並不一定要通過滑跑才能產生高速氣流,在風速極大的情況下,比如颱風天,靜止在地面上的飛機的機翼上同樣有可能產生足夠大的升力使飛機離開地面。


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