飞机推力远远没有飞机的重力大,飞机是如何克服重力起飞的呢?

西航娇子


火箭完全靠的是发动机的推力飞上天的,因为火箭发动机的推力要比火箭自身重量还要大,所以能上天,这当中利用的原理是牛顿第三定律。飞机就不一样了,飞机上天靠的不是发动机的推力,而是空气对机翼产生的升力。

飞机发动机推动飞机向前运动,于是机翼和空气就产生了相对运动。气流流过上下表面不对称的机翼,根据伯努利原理就产生了升力,并且飞机相对空气运动速度愉快升力就越大。当飞机在地面滑跑达到一定速度后,机翼升力开始大于飞机自身重力了,那么飞机就能飞上天了。换句话说,飞机是被空气“托举”上天的。

航空航天飞行器有一项重要的技术性能指标叫“推重比”,顾名思义就是发动机最大推力与飞行器自身重力的比值。

火箭发动机能够产生比自身重量更大的推力,因此火箭的推重比大于1。

民航客机的推力都远小于自身重量,主流民航机的推重比一般介于0.25~0.35之间。一架总重100吨,推重比0.3的飞机,那么它的发动机产生的推力就是30吨。推重比小于0.25的,飞机爬升起来就比较吃力了,大于0.35的属于动力过剩的。

比如空客A320的最大起飞重量为78吨,它所搭载的两台CFM56发动机的最大推力加起来大约为24吨,因此A320的推重比大约为0.31。

再比如全球最大客机空客A380,它的最大起飞重量为560吨,搭载的四台EA GP7200或者RR Trent900发动机的推力加起来大约为145吨左右,所以空客A380的推重比约为0.26。

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熊猫爱飞行


当汽车以80公里时速前行时,必须持续产生和空气抵消的力和摩擦地面产生的摩擦力。飞机也一样,但是飞机的阻力公式是:阻力=阻力系数×动压×机翼面积,而这只是机翼的阻力,飞机性能的另一重要指标是升阻比,当飞机水平飞行时,升力和飞机重量相等,推力和阻力相当。所以升阻比等于重量推力比,飞机的重量推力比约在18,也就是一架200吨重的飞机,仅需11吨的推力便可维持向前飞行。但是起飞的时候,需要比平飞更大的里,一般飞机在起飞时会用全油门状态。

图、飞机飞行时的力量关系

空气虽然看不见,也摸不着,但是它却切实存在并拥有惊人的力量。比如破坏力惊人的台风,只要气压比周围低约2%至3%就足以产生破坏力惊人的力量。空气的重量约在10吨/平方米,所以只要产生一点反作用力也是相当大的力度。当机翼处于静止状态时,由于空气力量平均分散在机翼各处,所以不会产生任何变化。但是一旦机翼开始移动,原来平均分散在机翼各部分的空气便发生变化,产生的气压差也形成一股强大的力道。

压力差会产生多么惊人的力道?

升力的大小和机翼面积相关。假设机翼上下压力差变化在5%,在地面上机翼下压力在10吨/平米,上方则有9.5吨/平米,这就会产生500千克/平米的向上的力量,当机翼的面积有500平米,升力大小约在250吨!

图、三个由70°射出的物体轨迹,

当飞机在10000米高空以800千米时速飞行,发动机产生的推力和飞机产生的阻力平衡,当推力比阻力大时,飞机就会加速,反之就会减速。


航空之家


对于这个问题,让人回想起十多年前大学阶段在上《空气动力学》课程的情景,往事随风,不可追。

老鹰航空来简单介绍一下空气动力学基本原理吧:

首先,用最常见的河流来做例子吧,河道比较宽的地方流速就慢,河道窄的地方流速快。其原因就是由于河道变窄的地方,河道压缩水流,导致其加速。这是一个开场白式的引导知识。

现在我们将飞机机翼横向切开,就会得到一个封闭的几何曲线——专业上称之为“翼型”(见下图)。不同飞机的翼型是不一样的,但是基本特点都是上表面都是向上突起的,下表面相对平滑一些,还有的是向内凹陷。关于翼型的种类不是这个问题的关键。

如果此时一股非常均匀的气流吹过机翼的翼型,上表面的气流就会被压缩,根据开头介绍的河流情况,我们可以知道此时上表面的气流会得到加速;相反,下表面的气流就会得到扩张和减速。这样,在翼型的作用下,原本上下均匀的气流现在出现了速度差——上快下慢。

接下来,我们引入空气动力学中的基本原理性公式——伯努利方程(该方程也有应用局限性)。

p+1/2*ρ*v²=常量

对于机翼翼型而言,上表面的速度大,那么其空气压强反而是降低的;相反,下表面的速度小,压强是上升的。上下表面之间的压力差就是这样产生了,且这个压力差的大小和气流速度呈正比关系,气流速度越快,则压力差就越大。而这个压力差就是我们通俗意义上的升力。

(其实,从空气动力学专业的角度来看,升力并不是这个压力差,而是压力差在垂直方向的一个分量。顺带多说一句,这个压力差在水平方向的力其实是飞机阻力的一部分,称之为“升致阻力”,所谓为了获得升力而必须附带的阻力)

上面介绍了空气动力的原理,现在再给出升力的一个计算公式:

升力=升力系数*动压*机翼面积。其中升力系数和机翼的几何形状有关,动压=1/2*空气密度*速度²。

飞机启动发动机,无论这台发动机是活塞式还是喷气式的,发动机会产生向前的推力,这个推力会推动飞机向前运动。无论是在地面还是在空中,这个推力就是飞机水平方向向前的动力。飞机的速度会变大,当变大到一个临界值时,升力系数*动压*机翼面积,这个乘积正好等于重力,那么飞机就飞起来了。

所以,发动机的推力主要目的是产生向前的速度,从而提高动压的数值,真正产生升力的还是机翼。

OK,关于问题就回答到这里吧。😊

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老鹰航空


飞机是利用空气来克服重力起飞的,是人类的一个划时代的伟大发明。

固定翼飞机在飞行中,利用发动机产生的推力向前滑行,由机翼在空气中划动产生升力,从而把整个飞机托举起来。

旋翼机(直升机)则是由发动机直接带动机翼旋转,产生升力实现飞行。因此,飞机不需要发动机的推力比飞机重量大,就可以飞行。

飞机能够飞行,最终的原因在于机翼,就算是没有发动机,也能造出滑翔机来,依靠地面拉力,也能实现飞行。因此,是机翼为飞机提供了升力,支持飞机在空中飞行的。

最常见的机翼的剖面形状类似于鸟的翅膀,上面略鼓,下方是平的。空气在被机翼切分时,经过略鼓的上方时,气流速度加快,压强变小,而下方气流如常,压强比上面大,机翼上下就产生了压力差,飞机就靠着这股压力被抬离了地面。

如果是固定翼飞机,飞机滑行得越快,通过机翼的空气流速也就越大,上升的力量就越大,再辅以相应的尾翼和襟翼的控制,飞机就可以平衡地飞行在空气中了。

直升机则是上方的旋翼旋转得越快,升力也就越大,其利用空气摆脱引力的原理是相同的。

飞机与电视和电脑并列为20世纪人类三大发明。

关于到底是谁发明了飞机,目前各国尚存有争议。美国、法国、巴西和德国分别声称是自己的国家发明了飞机,但比较主流的观点认为,是美国人发明的。

1903年12月17日,美国莱特兄弟成功地试飞出了人类史上的第一架飞机,经过一百多年的发展,飞机的种类变得非常繁多,并逐渐担负起了保家卫国、运输、航测、农业、医疗、救护等多方面的工作内容。由于执行的任务不同,飞机研制的针对性也不一样。

飞机已经与现代人的生活紧紧地联系在了一起。


史海探奇


【航空航天类】

这个问题看起来非常专业。其实,回答这个问题仍然离不开中学已经学过的物理知识,这就是著名的伯努利方程。伯努利方程是理想流体定常流动的动力方程,它表征在做定常流动的流体中,沿同一流线的没单位体积流体的动能、势能以及该处的压强之和是一个常数(C),即P+1/2*pV^2+pgh=C。

式中,p为流体密度,v为流体速度,g为重力加速度(9.8),h为距离地面的高度。当飞机自重远大于推理,要克服阻力实现起飞,除了发动机提供足够推力外,主要靠空气动力对机翼的升力飞行。


一、流体的连续性定理

当流体连续而稳定地流过一个直径不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体均不中断或被挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。这个性定理说明了在管道流动中的速度与管道切面的关系。流动中,不仅流速与管道切面相互关联,流速与压力之间也相为关联。

二、流体的伯努利定理

伯努利定理是指流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大,飞机只所以能克服阻力起飞,就是基于著名的伯努利定理。

从图示中可见,飞机的升力绝大部分由机翼产生,而尾翼通常提供负升力。空气运动到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。这里我们就用到了“流体的连续性定理”和“流体的伯努利定理”。

机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压差的总和就是机翼的升力。飞机借助机翼上获得的升力克服地球引力形成的重力(自重)实现了起飞。

三、升力与阻力的关联性



3-1机翼产生升力主要靠上表面吸力作用,而非下表面正压力。

3-2通常机翼上表面形成的吸力占总升力比的60~80%,下表面的正压形成的升力只占总升力的约20~40%。

3-3在空气中飞行的飞机会有各种阻力,阻力与飞机运动方向相反的空气动力,它阻碍飞机前进。

3-4按阻力类型主要分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。

3-5当然还有一些影响升力与阻力的因素,限于篇幅 ,故不在此介绍。

谢谢阅读,请关/评/转。


泰玛航空




对于一般的飞机来说,飞机的推力和飞机的起飞重量相差还是很大的。例如波音737-300型客机,飞机起飞最大重量是62820公斤,双发最大推力19958公斤。两者相差3倍多。

其实普通的飞机的推力,只是飞机前进的动力,并不是飞机的升力。飞机的升力是靠飞机机翼在空气中前进时,由空气产生的。空气的升力作用在机翼上,使整个飞机升空。这是因为当空气流过机翼的时候,机翼上面的距离比下面的距离长,所以机翼上面的空气比机翼下面的空气速度快。而速度快的一方流体的压力较小,所以机翼产生了向上的升力。

例如我们拿两张纸,树立在我们口的两旁,当我们用力吹气的时候,由于两张纸间的空气流速变快,相对两张纸外面的压力较小,所以两张纸会相互靠拢。

飞机的这种升力需要比较高的速度,比如波音737的起飞速度,要每小时250公里以上,巡航速度则在每小时800多公里。


仰望星空


人用力掷石块,用力越大,石块飞的越远,当达到第一宇宙速度的时候就不再落回地面,成了人造地球卫星7.9km/s,随着速度增加到第二宇宙速度11.2km/s,卫星就成了太阳卫星,随着速度达到16.7km/s。卫星就可以飞出太阳系。可以说即使不提供任何动力,人造卫星也不会落到地面来。

同理,飞机起飞时的速度达到飞机起飞需要的速度时,就可以轻易起飞,如果在飞行过程中出了故障,飞机速度下降到某一极限值,叫失速,飞机就要落下来,有时会造成机毁人亡。有一种垂直升降飞机,它要求动力十分强劲,像火箭发射的原理。普通滑翔起降的飞机动力就小得多。

在莱特兄弟发明飞机之前,欧洲的科学界一直认为,比空气重的物体不能在空气中悬浮。当然,指的是静止物体,运动物体就不同了,鸟类,会飞的昆虫,灰尘都比空气的密度大,因为运动,都可以悬浮在空中,人如果不动肯定要沉入水里,如果运动,就可以产生升力,渡过大江大河也不是问题。人划水的力量其实比人体重量小太多太多了。


一叶扁舟l


本题涉及流体动力学。推力是飞机发动机工质提供的反冲力。反冲力的作用有两个:克服接触面滞流层的空气阻力;加速接触面滞留层的气流速度。克服气阻可获得飞行速度,加速气流可获得局部真空。

把机翼(与机身)上方做成凸面,下方做成平面或凹面,则飞行时,上方气压p低于下方气压p',其压强差Δp=p'-p相当于有效真空提供的飞机升力F,F与机翼面积S以及压强差Δp成正比,即F=kSΔp。



升力怎么会至少等于重力呢?请看马德堡半球实验,假设两个半球合起来相当于一个篮球🏀,半径R=0.1米,表面积S=4πR²=0.13m²,大气压强p0=1e5Pa,则内部真空可吸引或抗衡的大气压力F=p0S=1e5×0.13=13000kg=13吨。


若机翼面积S=10m²,Δp=0.1p0=1e4Pa,机翼升力F=SΔp=10×1e4=1e5kg=100吨。这里还没考虑机身顶部的面积。

歼击机的机翼面积较小,但飞行速度越大,压差Δp也越大,与慢速飞机增大面积是等效的。


物理新视野


1.流体力学实验发现了“边界层表面效应”:流体速度加快时,物体与流体接触的界面上的压力会减小,反之压力会增加。为纪念这位科学家的贡献,这一发现被称为“伯努利效应”。伯努利效应适用于包括气体在内的一切流体,是流体作稳定流动时的基本现象之一,反映出流体的压强与流速的关系,流速与压强的关系:流体的流速越大,压强越小。

2.佰努力方程简介。管道内有一稳定流动的流体,在管道不同截面处的竖直开口细管内的液柱的高度不同,表明在稳定流动中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。这一现象称为“伯努利效应”。伯努利方程:p+1/2ρv^2+ρgh=常量(其中,p为压强,ρ为流体密度,v为流体速度,g为重力加速度,h为高度。)。

3.流速越大的地方压强越小。

例1.在列车站台上都划有安全线。这是由于列车高速驶来时,靠近列车车厢的空气将被带动而运动起来,压强就减小,站台上的旅客若离列车过近,旅客身体前后出现明显压强差,将使旅客被吸向列车而受伤害。


例2.人人都可以马上做这个小实验。用两张A4纸两手拿到让其平行,中间留点三四指左右縫隙,深吸一口气,吹向缝隙,两纸不但不分开,反而靠拢。

4.飞机机翼升力就应用了这个原理提供了升力。



4.飞机的推力一般两种,螺旋浆动力推动一般与划船获得推力差不多。



5.喷气式飞机一般靠向后喷出高压气流的反沖力来提供推动。


6.在平流层稳定飞行的飞机,升力等于重力,推力等于阻力,飞机受合外力ΣF=0。


沈大哥


说一下飞机的受力情况。

飞机在起飞的时候,受到阻力,重力,升力,发动机的推力。


其中,重力和升力在竖直方向,阻力和推力在水平方向。

如果飞机要起飞,则要满足升力大于重力的条件。

而升力是哪里来的呢?

升力通过飞机机翼与空气的相对运动,而产生升力,两者相对速度越快,飞机的升力越大。飞机起飞的时间和距离越短。

那么飞机和空气的相对运动哪里来的呢?是由推力提供的,推力在水平方向不仅要克服阻力,还要为飞机提供一个推力,就是加速度。

说到这里,就明白了。

飞机是通过发动机的推力来加速运动,产生升力,升力克服重力,飞机就可以起飞了。