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飞机升力的原理

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说到升力是怎么产生的,有些同志会脱口而出伯努利原理,有些科普读物或低幼教材就是这么解释的。虽然能说个伯努利已经说明有一定科学素养了,但这么解释其实是错的。要科学严谨地解释升力需要用到比较复杂的数学工具,所以请教专业人士的话,他们通常会秀一些奇形怪状的方程,这真是你不说我还明白,你越说我越糊涂了。
有鉴于此,我这里搬运一个进阶级别的解释,这个解释比用伯努利原理来解释(入门级别)来得科学,又避免了可恶的数学(高级),对咱们来说应该是比较合适的。
1伯努利原理为什么不能解释升力
这种说法认为当气流经过机翼上表面和下表面时,由于上表面路程比下表面长,则气流要在相同时间内通过上下表面,导致上表面流速快,根据伯努利原理,流速快的上表面压力低,流速慢的下表面压力高,机翼上下表明形成压差,升力就因此产生了。
这种说法的问题在于不能解释为什么气流要在相同时间内通过机翼上下表面,或者说不能解释上表面气流为什么会加速。实际上气流并不是同时经过上下表明的,而且上表面流速快意味着流管收缩,收缩引起的压力变化通常不那么大,这样产生的升力应该是比较小的。


IP属地:广东1楼2023-10-26 13:24回复
    气流遇到飞机产生下偏时由于力的作用是相互的会把飞机托起来


    IP属地:广西来自Android客户端2楼2023-10-26 13:53
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      其实就是力大飞砖,我用力扔石头,石头会飞起来,如果我不断的接力扔,石头就能不断的飞。是的,我就是航空发动机。


      IP属地:广东来自Android客户端3楼2023-10-26 15:01
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        想极端一点,速度一万马赫,上方就会拉出真空


        IP属地:广东来自Android客户端4楼2023-10-26 15:23
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          实际是下表面对气流的迟滞,造成下方气压比上方大


          IP属地:江苏来自Android客户端5楼2023-10-26 15:28
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            上下表面的气流要在机翼后面汇合才能产生升力,所以机翼后面是尖尾缘,有利于汇合。


            IP属地:江西来自Android客户端6楼2023-10-26 17:54
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              伯努利原理只能产生一小部分升力(可以理解为迎角为零时机翼的升力),实际上升力主要就是让机翼产生一个迎角压缩其下表面的气流使之减速和转向,同时产生向上的反作用力也就是升力。而机翼上表面的气流同时会被加速产生向上的吸力。机翼上表面空气被加速是由于机翼上表面前后的压力差导致的。由于空气是黏性的,机翼的上表面形状使得其穿过空气时会在后方形成一个低压空腔区,那么前方的气体就会被加速去填补空腔,从而使得机翼上表面压力降低。


              IP属地:广东7楼2023-10-26 18:34
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                2、进阶的解释
                这里咱们用康达效应来来解释升力。
                A,康达效应
                气流流过机翼上表面时不会沿原有方向前进,而会贴着机翼上表面流动,这个叫康达效应。机翼上表面是凸的,近似于圆弧,故气流原本应沿圆弧的切线方向流动,逐渐偏离上表面,这样气流与机翼上表面之间就形成间隙,间隙内的空气是不流动的。由于空气间有摩擦力,或者说空气具有粘性,所以流过机翼上表面的气流会将这部分不流动的空气带走一些,而机翼上表面的阻挡导致被带走的空气得不到及时补充,形成局部真空。真空的存在导致压力降低,产生吸力,上方气流被吸,从而贴着机翼上表面流动。这就是对康达效应的原理性解释。
                B,用康达效应解释升力
                由于康达效应,气流沿机翼上表面流动,而上表面是凸的,所以是弧线运动,必然受到向心力,机翼表面气流的压强必然低于外层气压,也就是大气压,这就解释了为什么机翼上表面压强会降低。机翼下表面没这种情况,所以上下表面存在压力差,这就是升力。
                C,引申讨论
                气流贴着机翼上表面流动,等于转弯了,或者说速度方向变了,气流速度方向的改变跟气流速度大小的改变效果相同,都意味着压强的改变,而且方向改变引起的压强变化往往比速度大小改变引起的压强变化来的大。机翼的升力主要是气流速度方向改变引起的,与速度大小的改变关系没那么大。


                IP属地:广东8楼2023-10-26 21:16
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                  3,补充说明
                  翎羽先生提到了迎角产生的升力,飞机有迎角时部分升力源于阻力垂直于翼面的分量,不过这个容易理解,就不重点讨论了。
                  高速与低速时升力产生的机理有所不同,因为高速时空气具有可压缩性,会产生激波,这种情况我也没搞太清楚,暂不讨论,只简单提一句。有懂哥的话欢迎补充。
                  当然也可从别的角度来解释升力,本帖只提供一种参考性解释。
                  总的来说升力的原理还是小有复杂,这可能就是飞机出现得比较晚的原因之一吧。


                  IP属地:广东9楼2023-10-26 21:26
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                    升力,从数学的角度的确没解决,NS方程有请,毕竟只有数值解,没有通解
                    对力学家来说,你说升力没解决,人家上来就是一个嘴巴子


                    IP属地:浙江10楼2023-11-01 09:13
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                      把空气想象成有粘度的胶水,机翼在胶水里前行
                      机翼前进时,空气冲击翼面前坡,由于前坡较陡,作用力分量少量下压大多向后被发动机推力抵消掉。
                      翼面后坡收到空气的拉扯力,由于后坡较平,有相当的分力向上拉扯机翼就是升力
                      所以机翼剖面普遍前坡陡短,后坡平长。


                      IP属地:陕西来自Android客户端11楼2023-11-01 23:00
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                        一句话,如果楼主能解释得通牛顿会亲自来给你颁诺贝尔物理奖。


                        IP属地:广东来自Android客户端12楼2023-11-02 00:08
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                          其实简单粗暴理解就是不管是伯努利原理还是机翼形状还是机翼对气流的黏滞,结果都是使得流过机翼的气流整体相对开始向下偏折,也就是说机翼对气流产生了一个作用力使之下偏,那这个力的反作用力就是升力


                          IP属地:广东13楼2023-11-02 00:41
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                            BV1uo4y1s7Td/
                            逼站这个视频足以击碎同时到达论


                            IP属地:广东15楼2023-11-08 03:45
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                              BV1by4y1U7KL这个视频说得更清楚


                              IP属地:广东16楼2023-11-08 04:05
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