03.18 飞机为什么飞不出地球?

飞行器要离开地球,既要克服地球引力,还要克服空气阻力,需要消耗大量的燃料,并且,大家知道,燃料本身不能燃烧,还得有氧化剂助燃。航空飞机只带燃料,要借助空气中的氧气燃烧,一旦飞出大气层,飞机发动机就会熄火,不再提供动力,而这时飞机的速度还远不能达到第一宇宙速度,自然不能离开地球。


飞机为什么飞不出地球?


飞机要飞出地球,就必须克服地球重力。也就是飞机绕地球的向心力应该与地球引力相等:

m v²/R=mg

这里R是地球的半径。由此可以得:

v=√gR


飞机为什么飞不出地球?


将地球半径6137公里,重力加速度9.18米/秒²带入得:v=7.9公里/秒

这就是第一宇宙速度,也是飞机飞出地球绕地球旋转的速度。如果更精确的计算,飞机除了要克服地球引力外,还要克服大气层的阻力,所以公式应该是:

m v²/R=mg+kma

这里k是阻力系数,a是飞机的加速度。因此有:


飞机为什么飞不出地球?


v=√R×(g+ka)

当飞到超高空,随着密度降低,飞机必须飞的越来越快,以维持足够的升力。当密度低到,飞机必须以第一宇宙速度飞行时才能维持升力的时候。升力也就不重要了,机翼也不需要了,飞机能直接飞出地球了,不过,没有机翼的飞机自然就只能叫火箭了。


飞机为什么飞不出地球?


飞机飞起来利用机翼上下面与空气流速差产生压强,也就产生了升力,飞机就能在空中翱翔。在太空中没有空气,不会产生压强,也就木有升力。


飞机为什么飞不出地球?


而且涡轮式飞机的涡轮燃烧室燃烧需要外界注入氧气(空气),而航天飞机的动力源跟其它飞机不一样,主要利用自带燃料发生化学反应产生大量气体向后喷出,产生反作用力,推动飞机向前运动。跟火箭原理一样!


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