【簡介：】人們發(fā)現(xiàn)鳥有兩種飛行方式：撲翼飛行和滑翔。最早人們注意到的是鳥的撲翼飛行，想象鳥一樣靠翅膀上下?lián)鋭觼盹w行，結(jié)果失敗了。后來人們轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)鳥的滑翔。對于鳥類的滑翔，很久以來

人們發(fā)現(xiàn)鳥有兩種飛行方式：撲翼飛行和滑翔。最早人們注意到的是鳥的撲翼飛行，想象鳥一樣靠翅膀上下?lián)鋭觼盹w行，結(jié)果失敗了。后來人們轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)鳥的滑翔。對于鳥類的滑翔，很久以來人們一直迷惑不解，外國曾有人認(rèn)為鳥的肚子里有熱氣作用，而中國晉朝一個叫葛洪的人在仔細(xì)觀察老鷹在飛行后，解釋說，老鷹伸直兩翅，并不撲動，反能盤旋飛行，且越飛越高，是因為上升氣流的緣故。基于鳥類滑翔的原理，人們造出了滑翔機和早期的飛機。 現(xiàn)在我們知道飛機能夠在高空中飛行不落，是因為受到一個升力作用，而使飛機獲得升力的主要部件是機翼。但是飛機是如何得到這一升力的呢？為了解釋這個問題，我們先做一個簡單的實驗： 將一個乒乓球放置于一個倒扣的漏斗內(nèi)，先用一塊紙板托住漏斗口。這時用吸塵器從漏斗窄口向里吹氣，并拿走紙板，此時乒乓球卻掉不下來。這就是“升力”托住了球體。因為空氣流過球與漏斗壁間窄縫時的流速大于流出漏斗口時的流速，所以漏斗寬口處的壓力大于漏斗窄口處的壓力，它克服了乒乓球的重力，使球支持著不落下去，即流速增加，壓強降低，這在物理學(xué)上叫做伯努利原理。 飛機獲得升力的情況和上面的實驗相似，只是這時還要考慮到機翼周圍存在著的空氣的環(huán)流。這種環(huán)流在飛機的飛行中迭加到經(jīng)過機翼的平移氣流上。在機翼上部，環(huán)流的方向與平移氣流的方向相同，迭加結(jié)果使空氣流的速度增加；在機翼下部，環(huán)流的方向與平移氣流的方向相反，因而空氣流速度減少?？梢钥闯鰴C翼上方的氣流速度大于下方的，上面的流線較密，下面的流線較疏。根據(jù)伯努利原理，機翼上方的壓強減少，下方的壓強增大，形成了一個向上稍微偏后的總壓力 q。把 q分為水平與豎直方向上的兩個分力 f及 f，其中 f就是飛機機翼受到的向上升力，它使飛機上升或保持飛機懸浮在空中；f分力是阻止飛機前進的正面阻力。 對上述現(xiàn)象也可以用牛頓定律作一個定性的解釋。氣流對機翼有向上的升力，那么機翼對氣流就有向下的反作用力，這樣一來就使氣流向下偏斜。當(dāng)氣流經(jīng)過機翼時，在豎直方向上的動量分量就有一個改變量，由于機翼對氣流有向下的作用力，因而機翼也得到一個向上的升力。這和前面所說的結(jié)果一致。 所以飛機機翼受到的總壓力 q的大小和氣流的速度有關(guān)。氣流速度越大，Q也就越大。另外，Q還與機翼的形狀和迎面氣流沖向翼面的仰角 a有關(guān)。 飛機在飛行時，受到升力 f、重力 p、推進器的前進力 f1和阻力 f的作用。要使飛機能正常飛機，應(yīng)保證升力足夠大、阻力最小。經(jīng)過長期的實踐與觀察，人們發(fā)現(xiàn)把機翼前緣做成圓形而后部做成尖銳形狀，并且使機翼上部稍微凸起，便可以使飛機少受旋渦的影響，即受到的阻力較小。因此人們逐步改善機翼的形狀，采用流線形機翼。 實踐證明，在其他條件相同時，飛行的速度越快，機翼產(chǎn)生的升力也越大；機翼截面積越大，升力越大。對于低速飛行的運輸機，就要有較大的機翼，以獲得足夠大的升力。對高速飛行的飛機，機翼太長使產(chǎn)生的阻力增大，此時應(yīng)采用小機翼。所以針對不同飛行速度的要求，要采用不同的機翼及不同的截面形狀。 不論哪一種截面形狀的機翼，在一定范圍內(nèi)增大仰角 a，都可以提高升力。飛機起飛的速度越小，為了增大升力，就要抬起機頭，靠增大機翼的仰角來增加升力。但仰角增大時，阻力也會增大，同時在機翼上面所形成的渦流區(qū)會越來越大，這時機翼受到的升力也會減小。所以在一般飛行中，機翼的仰角是有一定范圍的，如果超出了這個范圍，不但不能增加升力，反而會引起失速現(xiàn)象，會使飛機掉下來。 一般飛機必須同空氣有相對運動，機翼才可以產(chǎn)生升力。但另有一種飛機，它具有停在空中不動的本事。這就是直升機。直升機在軍事和民用中都發(fā)揮著重大作用，它可以用于在交通不便地區(qū)運送物資、搶救傷病員、攝影，還可用于測繪地表、護林防火等。 直升機機翼和空氣沒有相對運動，升力應(yīng)該不存在，為什么它能在空中突然停住不動而又不掉下來呢？ 原來直升機的升力是由在它頭頂上旋轉(zhuǎn)的機翼所產(chǎn)生的。當(dāng)直升機在空中的時候，它的旋翼仍然在不停地轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生一個同直升機重力大小相等方向相反的升力。因此，直升機就能不前進也不后退、不升高也不降低，穩(wěn)穩(wěn)地停在空中執(zhí)行任務(wù)。