飞机这种几百吨的大家伙,比一头成年蓝鲸还要重,怎么就能稳稳地飞在天上?
很多人以为飞机靠“飘”或者“硬顶”上天,但力大砖飞这种事可不是一件什么好事。
飞机是怎么飞上天的?这里面有什么门道?
很多人误以为飞机是靠发动机“顶”上天的,其实真正让飞机离开地面的,是机翼,发动机更像是加速器,机翼才是制造升力的核心部件。
我们平时看到的机翼,并不是一成不变的铁板。
细心的朋友在窗边会发现,起飞时机翼前后会向下偏出一小块板子,这就是襟翼,偏下去之后,机翼就变成了上面鼓、下面平的形状。
这可不是为了好看,而是为了利用空气,制造出向上的力量。
空气流过机翼时,上面的路更弯更长,下面的路更短更直。
同样的时间里,走上面的空气要跑得更快,流速一快,压力就会变小,下面流速慢,压力相对更大。
机翼上下就形成了明显的压力差,下面的高压往上推,上面的低压轻轻吸,一推一吸,就产生了把机翼往上抬的升力。
简单说,飞机不是钻上天,而是被空气托上去的。
这和生活里的一些现象很像,比如两张纸中间吹气,纸会往中间靠,汽车开快了,车顶会有轻微发飘的感觉,都是类似的道理。
当然,升力也不是固定不变的。
速度越快,空气流动越猛,机翼产生的升力就越强,只有当升力慢慢超过飞机自身重量时,飞行员轻轻带起机头,飞机才有可能离地。
这也解释了,为什么飞机不能原地起飞,必须在跑道上滑跑很久,它在攒速度、攒升力,就像跳远运动员必须助跑,才能跳得更远。
很多人会担心,这么大的重量,靠空气真的托得住吗?
其实空气的力量远比我们想象得更强,只要形状合适、速度足够,空气完全可以托起几百吨的金属机身。
光有机翼造升力还不够,飞机得先有足够快的速度,才能让空气产生足够大的升力,给飞机提速的,就是发动机。
不少人把飞机发动机理解成超大电风扇,这个比喻很形象,但不够准确,它更像一台强力向后喷气的推进器,靠反作用力把飞机往前推。
发动机工作大致可以分成三步,大口吸气,前端风扇高速旋转,把大量空气吸进机身内部,然后压缩点火,空气被压得很密实,喷入煤油点火燃烧,气体瞬间受热膨胀。
到最后才是向后猛喷,高温高压气体从尾部高速冲出去,往后喷的力量越大,往前推飞机的劲儿就越足。
一台民航发动机的推力,通常能达到二三十吨,两台一起工作,相当于几十吨的力量在后面推着飞机。
乘客在机舱里感受到的明显推背感,大多不是发动机突然爆发,而是飞行员松开刹车、推满油门的那一刻。
有人会问,为什么发动机不直接把飞机喷上去?
因为向上直接顶,需要的力量大得多,也不平稳、不经济,先靠发动机把速度提起来,再靠机翼用空气托举,才是最省力、最安全的方式。
从设计思路上看,人类造飞机,其实是在借空气的力,而不是硬跟重力对抗。
飞机顺利升空、爬升到平稳高度后,机翼上那些偏出来的小板子,会慢慢收回去,看起来就像收起了一对小翅膀。
这可不是飞机在摆造型,而是非常实用的设计。
起飞和降落阶段,飞机速度相对较慢,需要更大升力,所以襟翼放下来,增加机翼弧度,多抓一些空气。
等飞到高空、速度稳定之后,再保持大弧度就不划算了,阻力变大、油耗升高,飞行也没那么顺畅。
收起多余的襟翼,机翼变回更简洁的形状,阻力更小、飞得更顺、油耗更低。
几百吨重的飞机能飞上天,靠的不是蛮力,而是巧妙利用空气压力、靠发动机积累速度、用机翼转化升力。
机翼制造压力差托举机身,发动机提供速度,起飞后收起襟翼提升效率。
不得不说飞机的出现真的实现了人类迈向天空的第一步。
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