不得不知的飞行原理——伯努利定理,及它的应用

从古至今,人类对广阔神秘的天空就有着许多憧憬,而比天空更广阔的,是人们对于飞行的向往。

西方传说里,万能上帝的使者天使会飞;中国神话中,也有着数不胜数的天外飞仙。鸟儿会飞,是因为有双翅膀。1903年,莱特兄弟也给人类插上了这双翅膀——发明了飞机。

飞机是重于空气的飞行器,那么是什么力量把飞机托上天空的呢?气体和液体一样,受到外界影响后,具有流动性。所以人们将气体与液体统称为流体。

不得不知的飞行原理——伯努利定理,及它的应用

飞机的飞行原理

研究飞行原理时,将要引起两个著名的流体定理:连续性定理和伯努利定理。

什么是伯努利定理呢?可以先做一个小实验:准备两张纸巾,一手一张,让纸巾自然下垂,双手间隔几厘米,向两手之间吹气,你会发现两张纸在往一起吸。

流体在一个管道流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。这就是伯努利定理。

不得不知的飞行原理——伯努利定理,及它的应用

上面讲到伯努利定理,那么飞机机翼的翼形,和这有什么关联呢。为了获得升力,飞机的机翼翼形模仿鸟翼剖面已有百年历史,翼形并不是平的,而是平凸形。

机翼横截面

空气接触到机翼前缘部分后,将被分割成上、下两股气流,分别沿机翼的上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合。机翼的上表面凸起,空气流速更快,压力较低;机翼的下表面是平的,空气流速较慢,压力较大。这样一来,机翼的上下表面就出现了压力差,压力差的总和也就是机翼的升力。当升力大于飞机自身的重力时,飞机也就能起飞在空中飞行了。

Tips:机翼上表面后部下坡面气流的分离旋涡,总是产生阻力、降低升力甚至引起失速。


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