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飛機(jī)能飛起來(lái)的原理是什么?

作者:Anita 發(fā)布時(shí)間: 2022-02-24 12:05:13

簡(jiǎn)介:】在真實(shí)且可產(chǎn)生升力的機(jī)翼中,氣流總是在后緣處交匯,否則在機(jī)翼后緣將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氣流速度為無(wú)窮大的點(diǎn)。
這一條件被稱(chēng)為庫(kù)塔條件,只有滿(mǎn)足該條件,機(jī)翼才可能產(chǎn)生升力。在理想氣

在真實(shí)且可產(chǎn)生升力的機(jī)翼中,氣流總是在后緣處交匯,否則在機(jī)翼后緣將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氣流速度為無(wú)窮大的點(diǎn)。
這一條件被稱(chēng)為庫(kù)塔條件,只有滿(mǎn)足該條件,機(jī)翼才可能產(chǎn)生升力。在理想氣體中或機(jī)翼剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,這一條件并不滿(mǎn)足,粘性邊界層沒(méi)有形成。
通常翼型(機(jī)翼橫截面)都是上方距離比下方長(zhǎng),剛開(kāi)始在沒(méi)有環(huán)流的情況下上下表面氣流流速相同,導(dǎo)致下方氣流到達(dá)后緣點(diǎn)時(shí)上方氣流還沒(méi)到后緣,后駐點(diǎn)位于翼型上方某點(diǎn),下方氣流就必定要繞過(guò)尖后緣與上方氣流匯合。
由于流體黏性(即康達(dá)效應(yīng)),下方氣流繞過(guò)后緣時(shí)會(huì)形成一個(gè)低壓旋渦,導(dǎo)致后緣存在很大的逆壓梯度。隨即,這個(gè)旋渦就會(huì)被來(lái)流沖跑,這個(gè)渦就叫做起動(dòng)渦。
根據(jù)海姆霍茲旋渦守恒定律,對(duì)于理想不可壓縮流體在有勢(shì)力的作用下翼型周?chē)矔?huì)存在一個(gè)與起動(dòng)渦強(qiáng)度相等方向相反的渦,叫做環(huán)流,或是繞翼環(huán)量。
環(huán)流是從機(jī)翼上表面前緣流向下表面前緣的,所以環(huán)流加上來(lái)流就導(dǎo)致后駐點(diǎn)最終后移到機(jī)翼后緣,從而滿(mǎn)足庫(kù)塔條件。
由滿(mǎn)足庫(kù)塔條件所產(chǎn)生的繞翼環(huán)量導(dǎo)致了機(jī)翼上表面氣流向后加速,由伯努利定理可推導(dǎo)出壓力差并計(jì)算出升力,這一環(huán)量最終產(chǎn)生的升力大小亦可由庫(kù)塔-茹可夫斯基方程計(jì)算:L(升力)=ρVΓ(氣體密度×流速×環(huán)量值)這一方程同樣可以計(jì)算馬格努斯效應(yīng)的氣動(dòng)力。
根據(jù)伯努利定理——“流體速度越快,其靜壓值越小(靜壓就是流體流動(dòng)時(shí)垂直于流體運(yùn)動(dòng)方向所產(chǎn)生的壓力)?!币虼松媳砻娴目諝馐┘咏o機(jī)翼的壓力F1小于下表面的F2。
F1、F2的合力必然向上,這就產(chǎn)生了升力。升力的原理就是因?yàn)槔@翼環(huán)量(附著渦)的存在導(dǎo)致機(jī)翼上下表面流速不同壓力不同。

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