癮科學:飛機為什麼會飛(重新來過)

嗄?還有續篇啊。老實說,小薑自已也覺得昨天的那篇寫起來不很滿意,所以又花了一個晚上四處亂逛,想找個比較權威的解釋。最後,似乎還是 NASA 給的解釋最恰當 -- 兩種說法都對,因為現實情況複雜到不是一種解釋能夠講明白的。首先,先重複一次確定是錯的事項:
- 機翼上緣的氣流不會在機翼後端和下緣的氣流匯合,也沒有理由如此。事實上,就像昨天的影片裡看到的,上緣的氣流的流速還大於下緣。
- 機翼不是因為氣流擊中機翼下側而產生升力的(不然戰鬥機就不會把飛彈掛在機翼下了)
- 因為機翼上緣的流速大於下緣,故依照伯努力定律,機翼上緣的壓力較小,下方的壓力較大,這種壓力差會產生升力。
- 因為機翼上緣的形狀,流經上緣的空氣會受到柯恩達效應的影響而向下彎折,這種向下的氣流會產生向下的推力,從而產生升力。
這個連結裡有一個「理想狀態」的方程式,稱為 Navier-Stokes 方程式,描述流動中的流體的速率、壓力、溫度、密度、黏度等相互之間的影響。看完這個之後,小薑認真的開始後悔為什麼要挑這個題目來寫...









讀者回應 (第 1 頁 / 共 2 頁)
RyanSlow @ Mar 24th 2009 12:18AM
很對不起, 但是最後一句我笑了~~ XD
Unknown @ Mar 24th 2009 12:22AM
飛機為何會飛?因為愛...
pon @ Mar 24th 2009 12:28AM
那可以解釋一下大黃蜂為什麼飛得起來嗎?
(翅膀面積與蟲體完全不符合流體力學)
Anthony @ Mar 24th 2009 1:08AM
有看過蜜蜂飛行的慢鏡頭嗎?
翼片下壓產生升力,再斜著上升"穿過"空氣, 再下壓...通過這種高速運動來飛行的。
記得好像是用後一對翼控制方向...
nasaway @ Mar 24th 2009 12:42AM
還有計算流體力學(CFD)可以模擬流場(流體力學重要的三個分支:CFD、實驗和理論)。無人飛機(UAV)就沒有找飛行員來試飛了!
David @ Mar 24th 2009 1:17AM
看到最後一句...
你知道的, 這就跟寫論文一樣呀... 原本以為挑了個有發展性的題目, 等你寫到一個程度後, 你就會打死都不想再寫下去了 XD
Moe @ Mar 24th 2009 2:02AM
以上的原理都不太能解釋為什麼飛機能倒著飛
這個東西真的很複雜... 不要隨便碰
EdmundLau @ Mar 24th 2009 6:51AM
其實是那個壓力差提供最主要向上的力吧
普通的飛機不能倒著飛是有兩個原因
1. 機翼的形狀:就如小薑所說的,機翼的上半部其實比較長,也因為這上方的空氣流得比較快,機翼上方與下方的空氣會產生壓力差,這壓力差是飛機向上的力的最主要來源。所以想像若果把飛機(機翼)反過來的話,壓力差所產生的力便會變成向下的了
2. 機翼一般來說都不是完全水平的,機翼的前方其實都比後方高一點,這樣子能產生比水平的機翼更大向上的力。同上的理由,把飛機反過來的話,向上的力便會變成向下的力,那當然只有掉下來的份囉。
花式飛機是能倒著飛的,因為它機翼的設計是上下對稱的,這樣子原因1便不成問題了,另外,原因2能夠借著調整機身的傾斜度來消除
ksdtmac @ Mar 24th 2009 8:42AM
我找了一下資料,但是沒找到合適的
個人認為(民航機是一定辦不到)
特技機以及戰機可以做上下顛倒飛
除了 EdmundLau 提到的以外
還有一點是
沒有人說上下顛倒後一定要水平飛
特技機我是不清楚
但是推重比高的戰機可以辦到
利用正仰角(理論上是遠離地表的仰角)
推力向下
來達到重力與推力的平衡,所以可以倒著飛
看起來就會是機頭方向與飛行方向不一致
駕駛的頭頂也不是正對著地面,而是斜前方的地面
不過講到這裡,你應該也看出,要維持這種姿勢很難
所以就算上下顛倒飛,時間也不會(也不願意)維持太長
如果你手邊有夠真實的模擬飛行遊戲的話你可以試試看
先平飛,再上下顛倒,最後機鼻一定會被往地面帶
確認你的離地高度夠高!!
Astro @ Mar 24th 2009 1:52AM
推薦兩本空氣動力學參考書:
[1] Bertin, J. J.; Smith, M. L., Aerodynamics for Engineers (4th ed.), Prentice Hall.
[2] Anderson, John D., Fundamentals of Aerodynamics (4th ed.), McGraw-Hill.
takoiori @ Mar 24th 2009 1:01PM
同推Anderson的Fundamentals of Aerodynamics.
飛機如何產生升力是有很堅實的理論基礎的,
關於這方面的討論稱為空氣動力學(Aerodynamics)。
不過相信這裡的朋友們都不是來找幾百頁原文書的罪受的,
所以小弟獻醜一下我的速食罐頭對答,
這是我平常和朋友的對答方法,希望對大家有一點幫助。
第一層:機翼為什麼能產生升力?
因為氣流流經翼面時,下翼面的壓力比上翼面的壓力要大,
所以產生向上的力量。
氣壓在翼面上的分布,必須以"空氣動力學"計算!
(注意行內人都在等你露餡講出"柏努利定律"五字,
柏努利定律不適用於一般性機翼計算,
此處千萬不能冒出五字真言,否則萬劫不復)
第二層:喔?空氣動力學是怎麼說?
空氣動力學中有一套計算升力的簡化理論,叫做"薄翼理論"。
它的結論是:機翼產生的升力 和 機翼與氣流的夾角(行話叫攻角)成正比,
但是和機翼剖面的形狀(稱為翼型,也就是一般說的流線型)無關。
這個理論就解釋了為什麼大家做的紙飛機翅膀雖然是平的,但還是會飛。
它也說明了飛機可以上下倒著飛的理由,因為雖然翼型倒反了,
但是只要機翼和氣流有夾角,還是會產生升力。
第三層:如果是這樣的話,那飛機的機翼就都做成平板就好啦?
如果是這樣的話那就簡單囉,可惜大自然沒有那麼仁慈滴。
薄翼理論有一個很重要的假設是:氣流永遠都貼著機翼表面流動。
當機翼與氣流的夾角過大時,氣流開始亂流,薄翼理論自然就不能用,升力也會消失。
所以所謂翼型的設計,主要的目的就是保證氣流乖乖的貼著機翼表面走。
翼型設計要考慮的重要因素有:飛行速度、需要的升力、機翼的大小等。
現在網路上都有資料庫,也有免費的翼型設計軟體可以使用。
第四層:哇哇!那直升機、火箭、大黃蜂他們又是怎麼飛的啊???
這位朋友,看到這裡你還能看得下去,
你真是萬中無一的航太奇才!
我手上剛好有幾本無價的原文書,
我看我就忍痛割愛吧。(誤)
要不要考慮今天就報考航太系啊?
正經魔人下台一鞠躬...
BoomCAT @ Mar 24th 2009 1:54AM
所以我說寫火箭吧~
NASA上班的讀者應該少很多的.....
Alex @ Mar 24th 2009 1:57AM
怎麼辦... 這2篇我是完全看不明呢...
ch.sung @ Mar 24th 2009 2:39AM
夠了, 我們都不懂了, 謝謝, 而且有愈來愈........... @@
forsony @ Mar 24th 2009 2:43AM
看到開版圖,XD
小薑!!!!!賠我一組鍵盤!!!!! XD
Thomas @ Mar 24th 2009 3:15AM
誰叫你寫飛機..
寫一些不會飛的不是容易多了
例如..肯德基..麥香雞..甚至在賓館叫的雞都容易的多..
albertpkmn @ Mar 24th 2009 5:53AM
這不是肯X基 這不是肯X基
qoolelee @ Mar 24th 2009 10:39AM
這個好笑+1, Andy下次寫"肯德基為甚麼好吃"好了, 也是很有科學性的.
john @ Mar 24th 2009 4:43AM
Andy寫得不錯,繼續繼續
kaaklo @ Mar 24th 2009 5:34AM
笑死我了,那張圖哪來的~~~
真是太搞了,忍不住噴了出來