太意外了!飞机为什么能飞起来还是个迷

提到飞机,太常见了,我们认为已经没有任何秘密了,事实却并不是如此。一个难以置信的事实是:尽管莱特兄弟在100多年前就将飞机开上了天空,但直到今天,人们仍然不清楚,飞机是如何飞起来的。

太意外了!飞机为什么能飞起来还是个迷

网络图片

  从严格的数学层面上讲,工程师们知道如何设计能在高空飞行的飞机,但数学公式并不能解释气动升力产生的原因。为了解释这个问题,两个理论针锋相对,但两者均无法提供完整的解释。是什么产生了空气动力学中的升力?各家的看法并没有达成一致。科学家提出了两种不同的理论来解释升力。问题是,这两种非技术性的理论本身并没有错,但两者都没有提出一个可以解释升力各个方面的完整理论。

  要完美解释空气动力学中的升力似乎是不可能的。要考虑飞机抬升过程中的所有作用力、影响因素和物理条件,而不留下无法解释或未知的问题,这种理论真的存在吗? ���

  到目前为止,对升力最流行的解释是伯努利原理,这是瑞士数学家丹尼尔·伯努利在1738年发表的专著《流体动力学》中提出的一种原理。简单地说,伯努利原理指出:流体的压力会随着速度的增加而减小,反之亦然。

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机翼上表面流体速度的增加导致那里的气压降低,产生升力(网络图片)

  飞机的机翼上方有一种特殊的凸起,专业术语称为翼型。因为这种弯曲的存在,与流经机翼平坦下表面的空气相比,流经弯曲上表面的空气速度更快。科学家认为,按伯努利原理,机翼上表面流体速度的增加导致那里的气压降低,以此产生了向上的升力。

  无论是风洞实验(主要观察由烟气粒子显示出的轨迹流线)、喷管还是文丘里管(一种真空发生装置)等实验,都给出了海量的经验数据。这些数据有力地证明了伯努利原理的正确性。然而,伯努利原理本身并不能完全解释升力。尽管实际经验表明,在弯曲的表面上空气流动的速度确实更快,但伯努利原理却无法解释为什么会出现流速变快的现象。换句话说,这个定理并没有说明机翼上方的高流速是如何产生的。

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牛顿第三定律适用于任何形状的翅膀(飞行家)

  除了用伯努利的理论来解释升力外,科学家还试图用另一种理论来解释这种力的来源:牛顿的作用力和反作用力原理。根据这个定律,当机翼向下推空气,有质量的空气会产生一个大小相等、方向相反的向上推力,也就是升力。因此,理论认为机翼是通过推动空气使飞机产生升力的。这个理论适用于任何形状的翅膀。因此,该定律对升力的解释比伯努利原理更全面,也能应对更多情况。

但直到今天,没有一个解释会被普遍接受,这个问题仍然没有公认的答案。(综合)


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