作者hicker (能吃就是福 吃多就发福)
看板Aviation
标题[转录]Re: [请益] 飞机飞过头顶的问题
时间Thu Jun 4 10:45:03 2009
※ [本文转录自 ask-why 看板]
作者: void ( avoid) 看板: ask-why
标题: Re: [请益] 飞机飞过头顶的问题
时间: Thu Jun 4 10:17:36 2009
※ 引述《MrsJ (~小虎皮gigi走失~)》之铭言:
: 标题: [请益] 飞机飞过头顶的问题
: 时间: Thu Jun 4 05:25:24 2009
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: 要如何向小朋友简单说明
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: 1) 飞机之所以会在空中, 是机体下方空气支撑着飞机重量?
:
: 2) 又, 何以去机场看飞机飞过头顶时, 站在航道下面的我们, 没有被这股重量压扁?
:
看你站的位置
飞机在高高的天上 那当然是不会有什麽感觉
如果起飞的时候你很衰小的刚好在飞机滑行的行经路线上
你会被机翼的整个下洗气流给扫到飞出去
所以严格来说这股力量并不是感觉不到 端看於你站在哪里
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: ◆ From: 118.169.97.211
: 推 cpt:因为空气本身就很重了 刚稍微算了一下 地球的大气总重量 06/04 05:47
: → cpt:相当於约11兆台波音747客机 平均压在地球表面 06/04 05:47
: → cpt:多一台的重量 平均下来根本没感觉 06/04 05:48
支撑飞机的是升力并不是浮力
船才能套用你的这种说法
: → bagacow:支撑着飞机的是升力而不是空气 06/04 05:50
: 推 cpt:但没有空气就不会有升力啊 XD 只是空气是流体 不能单纯用 06/04 05:52
: → cpt:"向下压"的概念去解释 06/04 05:52
: 推 bagacow:应该说是空气流经机翼造成的升力支撑着飞机 而不是空气 06/04 05:55
: → bagacow:要跟小朋友说明这个 折纸飞机最快了 06/04 06:00
: → xiaoa:就像浮在水面上一样. 机翼能够使上方的空气压力变小 06/04 08:59
: → xiaoa:感觉不到是因为我们习惯啦. 上高山就会知道没气压是怎麽回事 06/04 09:00
: 推 xiaoa:回baga大,压力是指向任何方向的. 但浸泡在均质的空气中,不会 06/04 09:04
: → xiaoa:有升力. 机翼便是破坏这种均质性. 让下方压力>上方,得到升力 06/04 09:04
: 推 fushi:请重新念一下 伯努利定律 机翼上下压力差才是上升主因 06/04 09:53
这里一直存在有个很大的误解
Bernoulli's eqaution实际上是不能"直接"套用在飞机身上的....
因为通常Bernoulli eqaution在推导的过程中有一些假设:
1. 不可压缩流体
2. 无黏性流
3. 非旋转流体 (curl为零)
4. laminar flow (层流)
空气统统不符合以上4点 而且是不可忽略的那种不符合
关於1 用於推导Bernoulli's eqaution的基本定律也可以适用在可压缩流体上
所以可压缩流体会有另一种形式的"白努立定律"
问题是在可压缩流体的情况下 流速快未必压力就会低 还有其他的附加条件
(i.e. 温度不变 等等....) 否则无法保证流速快压力就会比较低 没这麽直观
而(2) 空气的黏性并不能忽略 概boundary layer(边界层)的影响其实很大
(3) 在很多状况都不成立 curl 未必为零
(4) 层流 随着攻角和空速变化 机翼上的气流根本常常是处於紊流状态
所以并不能直接套用Bernoulli's Eq.解释 因为初始条件就不符合
飞机为什麽能飞起来最大的原因是攻角(attack angle)
如果拿一块完全是平的木板 没有机翼那种形状 让它有个适当的攻角往前推进
你会发现这块木板还是飞的起来......
所以有些书说机翼飞的起来是因为上凸下平的形状造成白努力效应云云....
基本上这是
错的 根本不能直接这样解释 翼剖面是很大的学问 也有不是上凸下平的
更重要的是 这种解释根本不能说明为何飞机可以倒飞.....
所以飞机可以飞行最重要的原因就是因为有攻角 一般机翼即使在飞机持平的状态
也会约有4度不等的攻角
飞机可以飞的最大原因是依靠牛顿第三定律
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◆ From: 140.112.217.5
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◆ From: 218.169.76.196
1F:推 SniperF:这篇是对的。一般书本对飞机的误解太大了 06/04 10:59
2F:推 SniperF:不过camber影响也不小就对了 06/04 11:04
3F:推 Astronomy:难的地方在要怎样用简单的方式解说Kutta-Joukowski理论 06/04 11:08
4F:推 NiChu:推荐这一篇,我也是被问过ㄧ个问题之後才发现白努力定律 06/04 11:12
5F:→ NiChu:并不适用於机翼。按坊间的说法(因为白努力定律产生上升力) 06/04 11:14
6F:→ NiChu:会发现飞机根本没办法上下颠倒着飞。 06/04 11:15
7F:→ NiChu:实际上还是老话一句:只要推力够,砖头也能飞上天。 06/04 11:16
8F:推 Astronomy:如果飞行原理出一题飞机为什麽会飞,应该会很欢乐吧... 06/04 11:34
9F:推 chewie:电影"空中塞车"有示范如何被飞机扫出去XD 流言终结者则示范 06/04 11:34
10F:→ chewie:汽车与巴士如何被飞机吹走:P 06/04 11:35
11F:推 windprism:能够倒飞的飞机不是因为翼切面接近对称吗? 06/04 11:38
12F:推 windprism:总觉得回文绕了好几大圈,却没有帮到原po要回答小孩子的 06/04 11:41
13F:→ windprism:问题.. "当飞机起跑到很快的时候,经过飞机的气流会在机 06/04 11:43
14F:→ windprism:翼上产生升力,所以飞上天,因为只对飞机附近的气流有影 06/04 11:44
15F:→ windprism:响,所以在地面的我们是感觉不到的." 虽然笼统,可是回 06/04 11:44
16F:→ windprism:答小孩子应该足够了,而且方向也是正确的 06/04 11:45
17F:推 AEM:NASA网站有些比较适合中小学生的教学文件 用那些来说明就够了 06/04 13:41
18F:→ AEM:原PO说的内容并没有错 只是那个难度不适合中小学生 06/04 13:42
19F:→ AEM:就好比小学一年级学加法时 就用微积分证明1+1=2 并没有错 06/04 13:43
20F:→ AEM:但那个难度并不适合小学生 而且小学生也听不懂 06/04 13:44
21F:→ AEM:就像我们学习的过程 小学自然学的到了国中、高中、大学 都有 06/04 13:45
22F:→ AEM:部分内容是被更深的理论来修正我们的观念一样 06/04 13:46
25F:→ AEM:我之前还有看过一个NASA网站 是说明一些常见的空气动力学错误 06/04 13:50
26F:→ AEM:不过那个网站我一时找不到了 06/04 13:51
28F:推 urocissa:A大说的可能是longer path,跟newtonian explanation吧 06/04 14:27
30F:推 AEM:我说的那个在我第三个网址内就有了 06/04 14:52
31F:推 AEM:另外我手边有一本书"学飞" 提到的飞机怎麽飞的说法是比较浅显 06/04 15:06
32F:→ AEM:比较符合"科普"的定义 书的内容就是把原PO说的说得更白话 06/04 15:06
33F:推 windlll:白努力只能解释一半 但是要拿这套来验证飞机能飞..不对! 06/04 15:06
34F:推 AEM:不过 原PO最後那句应该是"第三运动定律"才对吧? 06/04 15:14
35F:推 SniperF:第二没错。第三是作用力跟反作用力 06/04 15:19
36F:推 AEM:是第三 因为气流向下 所以产生向上的反作用力 06/04 15:22
37F:推 SniperF:不对喔。飞行最主要并不是因为作用跟反作用力 06/04 15:23
38F:→ SniperF:这点这学期上课教授才强调过 06/04 15:23
39F:→ SniperF:飞行主要是压差。压差的原因回到最源头是第二定律 06/04 15:24
40F:推 AEM:刚刚去ask-why看 原po也改成第三了 06/04 15:25
41F:→ AEM:其实飞行最主要的力是财力……………… XD 06/04 15:27
42F:推 Danjor:第三定律+1 06/04 15:27
43F:推 AEM:SniperF你说的压差不就是白努力定律吗 06/04 15:30
44F:推 SniperF:不是。因为白努力的假设不符合飞行状况 06/04 15:31
45F:→ SniperF:第三定律飞行的是火箭,不是飞机。 06/04 15:31
47F:推 SniperF:应该说白努力无法直接解释用来飞行,因为太不充分了 06/04 15:43
48F:推 SniperF:我说的是那个网址没错 06/04 15:45
49F:推 AEM:在我第三个网址内 What is lift? 点进去看吧 06/04 15:46
50F:推 SniperF:看了。问题在哪? 06/04 15:48
51F:→ SniperF:我突然看到我们所说的东西不一样XD 06/04 15:49
53F:推 AEM:我指的反作用力不是你说的那个 06/04 16:07
54F:推 SniperF:所以说我们说的不一样麻:) 06/04 16:08
55F:→ AEM:我说的是上翼面气流向下产生的昇力 原po指的应该也是这个 06/04 16:09
57F:→ Danjor:上面说 升力产生来自於上下翼面流速不同 而造成力的不等 06/04 16:18
58F:推 damontso:第三运动定律再加一票 06/04 16:19
59F:→ Danjor:而造成上下翼面流速不同 主因为翼面的攻角 翼面形状是副因 06/04 16:19
60F:→ Danjor:下面有个Java 可以用来做参考 不过广义的说法 我还是讲白 06/04 16:20
61F:→ Danjor:努力....要用到微积分去跟小朋友解释.... 06/04 16:20
※ 编辑: hicker 来自: 218.169.76.196 (06/04 17:01)
62F:→ hicker:跟着原作一起修 06/04 17:01
63F:推 Astronomy:依据民用航空法第二条航空器定义:只任何藉空气之反作用 06/04 19:15
64F:→ Astronomy:力,而非藉空气对地球表面之反作用力,得以飞航於大气中 06/04 19:16
65F:→ Astronomy:之器物...所以答案是第三定律... 06/04 19:16
66F:推 Jerryamd:套用第三定律的话当翼剖面攻角为0或是负时不就没昇力了. 06/04 20:17
67F:推 AEM:并不是这样的 要看airfoil 这关於昇力系数 06/04 20:42
68F:→ AEM:许多airfoil在AoA≦0时还是有些昇力系数 06/04 20:43
69F:→ AEM:lift=1/2(CLρSV^2) CL>0就会有正昇力 06/04 20:44
70F:推 driver0811:喷射战斗机也是靠"攻角"吗?还是涡流呢 06/04 21:13
71F:推 Astronomy:应该说L是因为Kutta理论产生的.. 06/04 21:18
72F:→ Astronomy:而AoA则跟能否满足Kutta condition有关 06/04 21:19
73F:推 AEM:恩 要用Kutta-Joukousky theorem解释 06/04 21:34
74F:推 GoldenEagle:推荐这篇文章 06/04 22:11
75F:推 urocissa:难得看大家讨论的这摸热烈阿^^ 06/04 23:39
76F:推 ronkil:那有没有"藉空气对地球表面之反作用力"而可以升空的?? 06/05 05:03
77F:推 NiChu:回楼上:不知道地面效应机算不算?或是低空飞行的直昇机(?) 06/05 08:05
78F:推 AEM:气垫船就是了 06/05 08:56