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飞机推力远远没有飞机的重力大,飞机是如何克

2019-09-23 21:01

问: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?

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。


这个问题呢就回答到这里吧。

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好久没写问答了,今天来给大家分享些干货,回答一个专业的问题,飞机如何克服重力起飞?

首先,我们来看看飞机为什么会起飞。

飞机之所以能够飞行,是利用了伯努利定律,这个定律在以前的问答中也跟大家提起过!

伯努利定律:在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,反之,流速越慢,流体产生的压力就越大,但是流体的静压和动压之和,称为总压始终保持不变。

当飞机准备起飞时,发动机起动,给予飞机一个向前的推力,飞机加速向前运动。由于飞机的机翼是上面弯曲下面平直的设计,飞机在向前运动时机翼与空气之间会有一个相对速度,空气这时会被机翼分割出两股气流。

根据伯努利定律我们可以知道流经机翼上曲面的空气流动速度大,压强小,流经机翼下面的空气流动速度小,压强大,所以机翼下面的气流对飞机向上的压力就比飞机上曲面对飞机向下的压力大,产生一个向上的合力。

速度越大,机翼上下面的压力差就越大,产生向上的合力也就越大。这样飞机加速到一定程度,产生向上的合力大于飞机的重量,飞机就可以离开地面了。

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。

谢谢悟空邀请!一般飞机发动机的推力确实远远小于飞机的重量,如果飞机发动机的推力大于飞机的重量时,飞机可以垂直起降了。

虽然飞机发动机的推力小于飞机起飞重量,但是飞机仍然能够起飞,要把这个问题讲清楚,太专业,也比较复杂,没有一定的物理学知识,估计也没办法听明白,理解得了。

飞机在飞行时,除了发动机的推力外,还有飞机重力、升力和阻力等。不管是在跑道滑行,还是在空中飞行,飞机发动机的推力,促进飞机向前运动,而飞机的升力,是靠飞机机翼的上下气压差产生的,飞机向前运动,机翼下方的气压大于机翼上方的气压,升力就产生了。

飞机滑行的速度越快,机翼的升力也越大,当升力大于飞机的重力时,飞机就起飞成功了。需要说明一点,空气的流动方向必须要与飞机的前进方向相反,也就是说必须逆风起飞,降落也一样。否则,升力不能产生,还可能会出大事故的。不知道你是否明白了。

首先我们得清楚常见的军用和民用飞机可以分为两类:一类是固定翼飞机,另一类是直升飞机。

直升飞机是依靠旋翼螺旋桨飞行的,随着飞机发动机驱动下螺旋桨转动速度的提升,具有一定倾斜角度的旋翼对空气产生了足够大的下压力,根据牛顿第三定律,空气也对螺旋桨产生了反作用力,这个反作用力通过螺旋桨的转轴作用在飞机上,随着旋翼转速的提升,这个反作用力也随之增加,当它增大到和飞机的重力大小相等时飞机就具备了起飞的条件。当然了朋友们可能会问那飞机后面的小螺旋桨是何作用啊?它的作用有两个:一是来克服主螺旋桨转动时对机身产生的反作用力矩,简单说就是防止飞机反转;二是辅助飞机转向。

固定翼飞机是靠机翼产生升力的,机翼下方对称分布的两个或四个涡扇发动机负责产生强大的推力,驱动飞机前进,一个涡扇发动机产生的推力一般在几吨到几十吨不等,不过即使飞机上的发动机都开足马力,总推力相比几百吨重的飞机来说还是相差甚远,这和直升飞机的升空原理不一样,那么固定翼飞机又是怎么升空的呢?

坐过固定翼飞机旅行的朋友们是否注意到,固定翼飞机要想起飞是不是必须跑的很快啊?对了,一定是跑的非常快它才升空的,玄机就在机翼上,在喷气发动机的驱动下快速前进的飞机机翼快速切入前方的空气,由于机翼的特殊构造,使得流过上表面的空气速度大于下边面的空气流速,根据伯努利定律,对称的机翼上下表面产生了压力差,来自机翼下表面向上的举力远远大于空气对上表面向下的压力,这样飞机就可以升空了,何时车轮离地,就看前进的速度够不够起飞的要求了,一旦速度达到标准,只需机长拉起升降舵,飞机就抬头了起飞了。




有个专业的航空术语叫做“推重比”,也就是飞机最大推力和自身最大起飞重量的比值。一架普通民航客机的推重比介于0.2~0.3之间,也就是说一架最大起飞重量为100吨的飞机,它的所有发动机能输出的最大推力加起来大约在20~30吨左右。

比如全球最大客机空客A380,它的最大起飞重量为560吨,而它所搭载的四台发动机(EA GP7200或者RR Trent900)所能输出的最大推力约为150吨左右。因此空客A380的推重比约为0.27。

A380所有发动机加起来最多能输出150吨的推力,那是怎么把560吨的家伙送上天的呢?

飞机不同于火箭,火箭升空纯粹依靠的是发动机推力把火箭“推”上天的。而飞机发动机输出的推力只是推动飞机克服阻力向前运动。当飞机运动速度越来越快时,机翼切割空气上下表面产生压差形成升力,并且机翼的升力与机翼切割空气速度平方成正比。也就是说,随着飞机向前运动速度越来越快,机翼的升力是成倍上升的。当机翼的升力增加到与飞机自身重量相等时,飞机就能上天了。

当然直升机就另当别论了,直升机的发动机不输出推力,而是带动螺旋桨克服阻力旋转。螺旋桨机翼的翼型(你可以理解成机翼的剖面)其实和普通固定翼飞机原理是一样的。只不过普通固定翼飞机机翼是做直线运动切割空气产生升力,而直升机螺旋桨机翼是在做高速圆周运动切割空气产生升力。当螺旋桨机翼升力达到和直升机自身重量相等时,直升机就腾空而起了。

那有人要问了,直升机机翼既然只提供升力,那直升机向前运动的推力是哪里来的呢?

这个问题很简单,只要把螺旋桨的轴做成可以朝各个方向偏转。当直升机飞起来之后,螺旋桨轴只要向前倾斜一点,升力在前后方向便产生分力,就能推动直升机向前运动。同理,螺旋桨轴向左或向右偏转一点就能使直升机拐弯了。

谢谢邀请。

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。

谢谢邀请。

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。

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

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关键词: 推力 重力 飞机 起飞