飛機(jī)的起飛原理

伯努利方程原理以及在實(shí)際生活中的運(yùn)用2011444367陳高威在我們傳輸原理學(xué)習(xí)當(dāng)中有很多我們實(shí)際生活中運(yùn)用到的原理，其中伯努利方程是一個(gè)比較重要的方程。在我們實(shí)際生活中有著非常重要廣泛的作用，下面就伯努利方程的原理以及其運(yùn)用進(jìn)行討論下。伯努利方程p+Pgh+(l/2)*Pv2=c式中p、P、v分別為流體的壓強(qiáng)，密度和速度；h為鉛垂高度；g為重力加速度；c為常量。它實(shí)際上流體運(yùn)動(dòng)中的功能關(guān)系式，即單位體積流體的機(jī)械能的增量等于壓力差說(shuō)做的功。伯努利方程的常量，對(duì)于不同的流管，其值不一定相同。相關(guān)應(yīng)用(1)等高流管中的流速與壓強(qiáng)的關(guān)系根據(jù)伯努利方程在水平流管中有p+(1/2)*Pv2=常量故流速v大的地方壓強(qiáng)p就小，反之流速小的地方壓強(qiáng)大。在粗細(xì)不均勻的水平流管中，根據(jù)連續(xù)性方程，管細(xì)處流速大，所以管細(xì)處壓強(qiáng)小，管粗處壓強(qiáng)大，從動(dòng)力學(xué)角度分析，當(dāng)流體沿水平管道運(yùn)動(dòng)時(shí)，其從管粗處流向管細(xì)處將加速，使質(zhì)元加速的作用力來(lái)源于壓力差。下面就是一些實(shí)例伯努利方程揭示流體在重力場(chǎng)中流動(dòng)時(shí)的能量守恒。由伯努利方程可以看出，流速高處壓力低，流速低處壓力高。三、伯努利方程的應(yīng)用：飛機(jī)為什么能夠飛上天?因?yàn)闄C(jī)翼受到向上的升力。飛機(jī)飛行時(shí)機(jī)翼周圍空氣的流線分布是指機(jī)翼橫截面的形狀上下不對(duì)稱，機(jī)翼上方的流線密，流速大,下方的流線疏，流速小。由伯努利方程可知，機(jī)翼上方的壓強(qiáng)小，下方的壓強(qiáng)大。這樣就產(chǎn)生了作用在機(jī)翼上的方向的升力。伴隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，給交通事業(yè)也帶來(lái)了蓬勃的生機(jī)。特別是航天事業(yè)的發(fā)展。自1877年，在美國(guó)的代頓地區(qū)，萊特兄弟駕駛?cè)祟悮v史上第一架飛機(jī)飛行成功開(kāi)始，到現(xiàn)在航天飛機(jī)宇宙飛船的上天，都給歷史留下了美好的一頁(yè)。但是，現(xiàn)今還有許許多多的人不理解飛機(jī)為什么能飛？為了讓人們更好的了解飛機(jī)起飛原理，更好的接受科學(xué)知識(shí)，我特別制作了飛機(jī)起飛的模型。一、模型的結(jié)構(gòu)圖和尺寸飛機(jī)起飛模型的結(jié)構(gòu)圖 飛機(jī)起飛模型的結(jié)構(gòu)圖二、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑碚f(shuō)明飛機(jī)能起飛依靠的是伯努力原理和機(jī)翼的升力。兩張紙?jiān)趦?nèi)外壓強(qiáng)差作用下靠攏流過(guò)的情況氣流從機(jī)翼上下方兩張紙?jiān)趦?nèi)外壓強(qiáng)差作用下靠攏流過(guò)的情況氣流從機(jī)翼上下方飛機(jī)機(jī)翼的剖面又叫做翼型，一般翼型的前端圓鈍、后端尖銳，上表面拱起、下表面較平，呈魚(yú)側(cè)形。前端點(diǎn)叫做前緣，后端點(diǎn)叫做后緣，兩點(diǎn)之間的連線叫做翼弦。當(dāng)氣流迎面流過(guò)機(jī)翼時(shí)，流線分布情況如圖所示。原來(lái)是一股氣流，由于機(jī)翼地插入，被分成上下兩股。通過(guò)機(jī)翼后，在后緣又重合成一股。由于機(jī)翼上表面拱起，是上方的那股氣流的通道變窄。根據(jù)氣流的連續(xù)性原理和伯努利定理可以得知，機(jī)翼上方的壓強(qiáng)比機(jī)翼下方的壓強(qiáng)小，也就是說(shuō)，機(jī)翼下表面受到向上的壓力比機(jī)翼上表面受到向下的壓力要大，這個(gè)壓力差就是機(jī)翼產(chǎn)生的升力。所以，飛機(jī)能起飛，最重要的是機(jī)翼的制作，模型中機(jī)翼上表面凸起，下表面平整，當(dāng)給它在水平方向受到風(fēng)力時(shí)，機(jī)翼上表面的氣流運(yùn)動(dòng)較下表面的慢，從而使下表面的壓強(qiáng)大于上表面的壓強(qiáng)，機(jī)翼獲得向上的升力。三、制作方法及實(shí)物圖介紹取150cm20cm的木板做飛機(jī)的水平軌道，另取兩根長(zhǎng)40cm的鋼筋做支架。如實(shí)物圖所示。用費(fèi)舊的展板做飛機(jī)的機(jī)翼，尾翼和舵，如實(shí)物圖所示。用泡沫做飛機(jī)的機(jī)身和機(jī)艙。如實(shí)物圖所示。用一根長(zhǎng)90cm的長(zhǎng)直銅管做水平支架，并在支架的一端連接一只鐵球，作為動(dòng)力。如實(shí)物圖所示。將銅管的另一端與飛機(jī)相連（在飛機(jī)重心位置處）如實(shí)物圖所示。在飛機(jī)前端裝一個(gè)風(fēng)源（電風(fēng)扇）。如實(shí)物圖所示。四、模型的使用說(shuō)明1、 將模型放置于桌上，調(diào)節(jié)機(jī)身，使它處于飛行軌道中央。2、 打開(kāi)電風(fēng)扇，將風(fēng)力調(diào)節(jié)到最高檔 第三檔。3、觀察飛機(jī)的起飛。此模型的制作簡(jiǎn)單，它所需要的原材料簡(jiǎn)單易得，比如機(jī)身所需的是廢舊泡沫，機(jī)翼是廢舊展板。但是它能很好的展示飛機(jī)的起飛，很清楚的解釋飛機(jī)的起飛原理，讓人一看即明。另外模型使用簡(jiǎn)單，安全方便，適合各類人群演示，具有普遍性。五、 相關(guān)拓展知識(shí)（一）影響飛機(jī)起飛的因素及注意事項(xiàng)影響起飛滑跑距離的困素有：油門(mén)位置、離地迎角、襟翼反置、起飛重量、機(jī)場(chǎng)標(biāo)高與氣溫、跑道表面質(zhì)量、風(fēng)向風(fēng)速、跑道坡度等。這些因素一般都是通過(guò)影響離地速度或起飛滑跑的平均加速度來(lái)影響起飛滑跑距離的。1.油門(mén)位置油門(mén)越大，螺旋槳拉力或噴氣推力越大，飛機(jī)增速快，起飛滑跑距離就短。所以，一般應(yīng)用最大功率或最大油門(mén)狀態(tài)起飛。離地迎角離地迎角的大小決定于抬前輪或抬機(jī)尾的高度。離地迎角大，離地速度小，起飛滑跑距離短。但離地迎角又不可過(guò)大，離地迎角過(guò)大，下僅會(huì)因飛機(jī)阻力大而使飛機(jī)增速慢延長(zhǎng)滑跑距離，而且會(huì)直接危及飛行安全因此從既要保證飛行安全又要使滑跑距離短出發(fā)，各型飛機(jī)一般都規(guī)定有最有利的離地迎角值。襟翼位置放下襟翼，可增大升力系數(shù)，減小離地速度，因而能縮短起飛滑跑距離。起飛重量起飛重量增大，不僅使飛機(jī)離地速度增大，而且會(huì)引起機(jī)輪摩擦力增加，使飛機(jī)不易加速。因此，起飛重量增大，起飛滑跑距離增長(zhǎng)。機(jī)場(chǎng)標(biāo)高與氣溫機(jī)場(chǎng)標(biāo)高或氣溫升高都會(huì)引起空氣密度減小，一放面使拉力或推力減小，飛機(jī)加速慢；另一方面，離地速度增大，因此起飛滑跑距離必然增長(zhǎng)。所以在炎熱的高原機(jī)場(chǎng)起飛，滑跑距離顯著增長(zhǎng)。跑道表面質(zhì)量不同跑道表面質(zhì)量的摩擦系數(shù)，滑跑距離也就不同。跑道表面如果光滑平坦而堅(jiān)實(shí)，則摩擦系數(shù)小，摩擦力小，飛機(jī)增速快，起飛滑跑距離短。反之跑道表面粗糙不平或松軟