【簡(jiǎn)介：】一,機(jī)翼的浮力:
01. 伯努力原理:流體中,流速加快時(shí),壓力會(huì)減弱,反之,亦然.因此,流體中的物
體會(huì)往流速快的地方移動(dòng).
02. 機(jī)翼切面原理:
A. 圖1.中為一典型翼切面.上方
一,機(jī)翼的浮力:
01. 伯努力原理:流體中,流速加快時(shí),壓力會(huì)減弱,反之,亦然.因此,流體中的物
體會(huì)往流速快的地方移動(dòng).
02. 機(jī)翼切面原理:
A. 圖1.中為一典型翼切面.上方距離較
長(zhǎng),下方距離短.空氣流線被翼切面分
成兩部分,兩方氣流於翼后方有相同速
率,故通過(guò)上側(cè)的空氣流速較快,空氣
壓力較小而形成一向上的升力.(欲觀 圖1.
察氣流通過(guò)機(jī)翼的情況可於「煙洞」中試驗(yàn).)
B. 通常氣體具有某種程度的黏性,即通過(guò)一物體時(shí),會(huì)沿著物體表面切向的力量作 用
在物體上,與物體最接近的空氣流線速度為零,到后方的空氣的速度回到原有的速
度.這之間速度由零到原有速度的氣流稱邊界層流,邊界層流在后方與機(jī)翼表面分
離,分離的點(diǎn)稱分離點(diǎn),氣流在分離點(diǎn)形成擾流(亂流)( ~^^^~~).
C. 與空氣接觸的方式:
以風(fēng)箏為例,若版面垂直風(fēng)向,則風(fēng)箏只能
一直前進(jìn)(如圖2-1),若與風(fēng)向成一交角,便
會(huì)不斷上升.此風(fēng)向與機(jī)翼的交角稱為攻角
(圖2-2中的α角).圖2-2中,A.為向上的力,
B.為前進(jìn)的推力,C.為和風(fēng)箏版面平行的摩
擦力(即阻力),A B的合力即為升力 (升力
和阻力為一對(duì)互相垂直的風(fēng)力的分力).
飛機(jī)的飛行原理
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在某一特定角度內(nèi),攻角越大,升力越大,升
力系數(shù)和攻角成線性關(guān)系(正比);超過(guò)此一特
定角度,升力急遽下降而阻力增加.此一特定
角度隨物體形狀不同而改變.此關(guān)系可由圖
3.中窺見(jiàn),我以不考慮其他變因假設(shè), ______
表面版,______表升力(即A B的合力),______
表兩互相垂直的升力分力之一(即A.力,由於 圖3.
兩分力互相垂直,即可以一三角形的部分
斜邊和高表示.),得角度在45度以內(nèi)攻
角越大,升力越大.而45度角即可視為
此情況的特定角度.但另一方面,飛機(jī)的
攻角越大,其分離點(diǎn)也越往前移動(dòng),而擾
流的壓力相較於平順氣流(層流)的壓力
大,故角度大於一定角度時(shí)會(huì)產(chǎn)生升力急
遽下降,阻力上升的情況.也有一種說(shuō)法
是因空氣和物體表面摩擦?xí)幸蛔枇ΨQ
表面摩擦阻力,擾流時(shí)的表面摩擦阻力 圖4.(摘自注2)
遠(yuǎn)比層流時(shí)大,故形成上述升力下降阻力上升的狀況,此狀況稱為失速.我想以上機(jī)
翼失速原理多少和飛機(jī)下降的角度有關(guān)吧.圖4中Cl 表升力系數(shù),圖中隨攻角的增
加,升力系數(shù)亦隨之增加(Cl=aα,a為升力線斜率),直到達(dá)到升力系數(shù)的最大值,升
力系數(shù)下降形成失速.
D. 以上機(jī)翼切面原理同時(shí)適用於旋翼機(jī)(例:直升機(jī))的
旋翼和飛機(jī)的機(jī)翼上.
圖5.→
二,引擎的動(dòng)力:
01. 航空器分為兩種,一種稱輕航空器,是利用比空氣輕的氣體飛行;另一種為重航空器,是
靠速度(也就是相對(duì)空速)飛行.
A. 一般如果不考慮其他因素,初速度只會(huì)
造成飛行距離增加,不會(huì)使停留在空氣
中的時(shí)間增加.如圖6.
B. 像紙飛機(jī)有翼,即有浮力,再加上相對(duì)
空氣的速度(伯努力原理),使得紙飛機(jī)
能在空中停留,但相對(duì)於升力產(chǎn)生的阻
力使得紙飛機(jī)的速度減慢,而終至升力 圖6.(模擬單位時(shí)間閃光攝影圖)
飛機(jī)的飛行原理
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不足克服重力而下降,甚至墜落.
C. 因此,萊特兄弟在飛機(jī)上裝上引擎,提供飛機(jī)一個(gè)持續(xù)的速度以克服阻力,使人類能順
利完成飛行的夢(mèng)想.
02. 引擎的原理:
A. 渦輪噴射引擎
圖7.(翻繪自「飛機(jī).火箭」第91頁(yè) 噴射引擎的結(jié)構(gòu))
渦輪噴射引擎的核心可分為:壓縮段,燃燒室,渦輪.壓縮段由許多頁(yè)片所組成可將空氣
壓縮后送入后方,燃燒室有管子送入燃料與空氣混合燃燒,渦輪機(jī)同樣由許多頁(yè)片組成.
空氣從壓縮段吹入,壓縮機(jī)將氣體增溫增壓,送入后方燃燒室與燃料混合燃燒,高溫高壓
的氣體猛然向后方噴出,而形成一股壓力,產(chǎn)生向前的推力.同時(shí)高溫高壓的氣體吹向渦
輪機(jī)的頁(yè)片,渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)前壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng).
使用噴射引擎的好處是可以達(dá)到很快的速度,甚至可以超音速,早期主要用在軍用機(jī)上.
B. 渦輪風(fēng)扇引擎
圖8.(翻繪自「新知識(shí)212飛行世紀(jì)」第27頁(yè)渦輪風(fēng)扇引擎示意圖)
渦輪噴射引擎雖然速度快,但對(duì)於低速的民航機(jī),就顯得太耗油了.因此有人在渦輪噴射
引擎的前方加上風(fēng)扇,和渦輪機(jī)相連,以渦輪機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng).風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),也把大飛機(jī)的飛行原理
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量的空氣送入后方.這種引擎的動(dòng)力主要是靠前方扇葉所產(chǎn)生的氣流,至於原理,我想應(yīng)
該是風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)大量吸入空氣而增加推力,另一方面大量吸入空氣也使前方空氣阻力減少而
前進(jìn).或許有點(diǎn)類似螺旋槳的原理,特殊形狀的頁(yè)面使前方空氣速較后方快,以致前方壓
力小而前進(jìn).這種引擎的好處是較不耗油,但相對(duì)的速度較慢,此外它可以在速度較慢的
情況下產(chǎn)生較大的推力.
參●結(jié)論:
自古以來(lái),人類便不斷的嘗試飛上青天,夢(mèng)想有朝一日能翱翔天際.從早期的飛船和熱氣
球,到現(xiàn)今的超音速飛機(jī),甚至太空梭,人類飛行已經(jīng)不再只是夢(mèng)想,而星際旅游也即將
到來(lái).而正如古代預(yù)言家所言,今日的交通可說(shuō)是「蜻蜓滿天飛,烏龜滿地爬」,縮短了
地域的距離,達(dá)到「天涯若比鄰」的境界.然而十五世紀(jì)達(dá)文西先生一直夢(mèng)想的個(gè)人飛行
器,藉由近代直升機(jī)的發(fā)明而逐步實(shí)現(xiàn).但是,我們?nèi)詿o(wú)法像小鳥(niǎo)一般自由自在的飛翔.
這也正是我和朋友一直想去做的,也許那天,飛行也能成為一種休閑活動(dòng).雖然達(dá)文西先
生的翅膀沒(méi)有成功,但他精美的設(shè)計(jì)稿卻觸發(fā)許多科學(xué)家的想像,相信很快的,它將不再
只是夢(mèng)想,我期待著那天的到來(lái).
說(shuō)實(shí)在的,找這些資料不算困難.但剛開(kāi)始找到,怎麼看都看不懂,只好請(qǐng)求於人.好不
容易弄懂了,想通了,卻發(fā)現(xiàn)資料僅限於此,找不到更深入的資料了.畢竟有些觀念只有
專業(yè)書(shū)籍上才找得到.以后,我會(huì)往旋翼機(jī)方面去努力,希望有一天能實(shí)現(xiàn)個(gè)人飛行器的
夢(mèng)想.
