1903年的北卡罗来纳州基蒂霍克,奥威尔和威尔伯莱特驾驶飞机进行了人类历史的第一次飞行。当然他们所驾驶的飞机和你今天所乘坐的飞机是截然不同的。那时候他们的飞机由木头和帆布制成,并且有一个没有座椅的驾驶舱——机长——也是飞机上唯一的乘客不得不躺在机翼上,几乎可以说是完完全全的开放式设计。而在今天,飞机都是有金属制成的,并且乘客安全的坐在封闭式的机舱里。通常飞机都在七英里高的空中巡航飞行,最大的飞机甚至能够单程航行半个地球。但尽管现在的飞机和以前的飞机有着非常大的区别,但是他们都使用相同的科学原理来飞行。下面就是飞机飞行的原理介绍。

飞行依赖于空气动力学的两个原理,或者研究空气如何围绕物体运动:推力和升力。

推力是物体向前推进的力,飞机使用喷漆发动机来获得推力:发动机从前端吸入空气,压缩空气,与燃气混合并点燃混合气体,由此产生的能量从发动机的后部喷射出来以此产生了飞机所需的推力并推动飞机前进。喷漆发动机所产生的推力是如此的极大,可以使飞机以极高的速度飞行,最高时速可达600英里每小时(约965.6公里每小时),这比只能在高速上开到55-75英里时速的汽车要快许多了。

而升力则是驱动飞机向上运动并使其保持在空中的力。飞机通过机翼的一个特殊设计部分称之为“翼面”来产生升力。机翼的水平上半部分向上凸出以此形成了一个平滑的凸起。当机翼在空气中移动是,经过机翼上方的空气分子要比经过机翼下方的空气分子速度要快的多,较快的空气流速会产生相对较低的气压————这也叫博努克原理。因此当机翼下方的空气流速小于机翼上方的空气流速时,气压差会产生一个推动机翼向上的升力。

推力和升力总是与空气动力学的另外两个原理相抗衡:阻力与重力。

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阻力是指物体运动时被空气阻挡使物体减速的力。如果你把你的手伸到正在行驶的车窗外,你会全村吃饭感觉到阻力。飞机需要足够的推力来克服它所产生的阻力,因此他们被设计成使空气尽可能平滑的围绕机体运动的形状(这就是空气动力学干的事)。

重力是把所有物体拉向地球的力。如果升力足够强,那么升力就能克服重力————建造飞机的工程师们会根据飞机的重量通过一系列方程式来找到完美的机翼尺寸和飞行速度,从而创造出最佳的升力。

这些力之间的抗衡意味着飞机必须以非常快的速度在空中飞行以保持其合适的高度。你最后一次希望坐飞机希望能多飞一会儿是什么时候?

本文译自 popsci ,由译者 利维坦 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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