大學物理飛機怎麼飛行

1. 飛機怎麼飛起來的

飛機飛行的簡單道理，我在上初中的時候就接觸了。當時看蘇聯科學家別萊利曼編寫的著名的《趣味物理學續編》，提到了艦隊編隊航行時，平行兩船的距離不能太近，否則會向中間靠攏直至相撞。因為水流在狹窄的通道內流動比寬闊的地方更快，而流速快的水流對周圍物體的壓強小，流速慢的水流壓強大，所以兩船並行會被水流向中間擠壓。飛機的升空也是同理。機翼上半部分弧度大，下半部分較平，所以上半部分的空氣走過的路程比下半部分長，所以上半部分空氣流動的速度大，對機翼的壓強小，與下半部分形成壓強差，形成向上的升力，飛機就飛起來了。 這一理論，乍看之下很有道理，清晰明了，很有邏輯性。後來知道這是根據流體動力學中的連續性定理和伯努利原理。但是每每多想幾下就會痛苦不堪，無法自拔。最近重溫簡單的飛行原理，這個一直干擾我思維的痛苦又再次浮現出來： [疑問一]如果僅靠機翼上下表面形狀不同而產生伯努利原理中的壓強差，看上去好像非常不夠。因為大多數機翼看上去都很平板，上表面凸出的路徑比下表面長不了多少。如果用壓強差升空，那麼上表面似乎應該非常突出，並且機翼的翼弦長度應該比現在的長很多才行。 [疑問二]有的文章，在提到上機翼壓強減小的同時，會提到下機翼壓強還會增大，飛機的升力是因為上機翼壓強減小和下機翼壓強增大的同時作用結果。這是我無法理解的，就算下機翼是平的，最多壓強與大氣壓一樣，怎麼會增大呢，再說，機翼總是有點形狀和厚度的，所以非理想的機翼下表面總是有點弧度的，氣壓應該稍稍比大氣壓小才對啊。很多文章甚至還說到紙飛機的飛行原理與真的飛機大致一樣，那我更不明白了，紙飛機還有玩具飛機的機翼那不是明明就一張紙么，那是上下表面都是平的啊，怎麼產生壓強差阿。 [疑問三]最近看到的一篇文章，索性直接寫到上表面凸起，對應流體管壁截面變小，流速增快，壓力減小；下表面平整，對應流體管壁截面變大，流速減慢，壓力增大。這個簡直就是硬性結論了。 [疑問四]印象中還看過少數文章，寫到機翼迎角的問題，一般機翼安裝都有迎角，平飛情況下，記翼下半部分是向前下方推壓著空氣前進，那麼空氣對機翼下半部分就有個向後上方的反作用力，其中向上的反作用力分量也成為升力的一部分（鳥類振翅飛行、人游泳上浮時向下蹬水也是利用流體的反作用力吧），而向後的反作用力分量，應該和逆風時的阻力一樣，算作壓差阻力吧。這種機翼下面空氣因迎角產生的反作用力，可以作為上下壓強差的補充升力，比起上面那個連機翼下緣也能產生伯努利升力的解釋來，要強百倍了。 扯遠一句，像問題三這樣生硬下結論而沒有絲毫解釋的話，我彷彿在大學時代的教材中看到過很多，很多問題其實當時都沒有想明白，但看同學們好像都很明白（考試做作業也證明他們確實都「明白」），所以覺得自己的理解力是不是有問題。但當時沒有網路這樣龐大便利的資料庫，能做到的，也就是去圖書館翻閱其它書籍，看看有沒有更能讓人理解的，寫法更好的教材。結果可想而知，大多數問題最後還是被自己硬性當作了「公理」「就是這樣的」給對付作業和考試了。其實現在想來，有很多這樣類似的問題，根本就是沒有定論的，編寫教科書的人，只是採用了其中一種解釋，或許自己也沒有好好考慮過這個問題，就認為這些解釋理所當然了。然後這些理論就一代傳一代被奉為不可置疑的公理了。其實對待一切，都要用懷疑的眼光去看。 回到主題，這幾天在wiki看到一篇文章，說到用連續性定理來解釋機翼上下空氣流經長度不同而造成流速不同是不對的，因為經風洞實驗證明，上表面的空氣與下表面的空氣並不是在機翼後端合流的，沒有任何定理可以規定它們必須同時合流，事實上，機翼上表面的空氣速度流動比下表面快得多，要比下表面空氣更早到達機翼後端。文章解釋上表面的空氣路徑之所以長，是因為流體對管壁的附壁效應，貼著機翼的空氣會沿著機翼的弧線前進，而不是直線前進，所以空氣對機翼的反作用力，成為了飛機的主要升力來源。 雖然看了幾遍這一小段文章以後，我還是沒能明白這文章到底在說什麼，但是我能知道的，除了上下壓強差的解釋以外，終於有了其它的解釋了，只是這其它的解釋寫得不清楚，我還沒弄明白。於是我又在網上查資料，終於，讓我在香港教育學院的網站上搜索到一篇摘自亞太科學教育論壇的文章，詳細解釋了飛機飛行的物理，其中推翻了伯努利原理的解釋，詳細解釋了附壁效應產生升力的原理(詳細文章將另行轉發)。讓人一看就明白，當然，現在已經脫離了拜神論了，懷疑論者的我，將附壁效應，作為飛行升力的一個解釋之一。因為看來，對於飛機升力的解釋，現代科學也並沒有定論。 附壁效應產生升力的大致原理是，流體有離開本來的流動方向，改為隨著凸出的物體表面流動的傾向。例如在較細的水龍頭水流下，斜放一把勺子，水流會被吸引到勺子然後沿著勺子流並且偏轉，同時手可以感覺勺子被吸引向水流。勺子被吸向水流，是因為勺子作用於水流並改變水流方向，水流對勺子有反作用力。向窄口瓶中倒醬油時插根筷子來引流也是一樣的現象。因為機翼大多有攻角（哪怕機身水平），所以氣流因附壁效應沿著機翼流動，最後改為向下偏轉。根據牛頓第三定律（作用力與反作用力），機翼作用於空氣，改變了空氣運動的方向，那麼空氣必反向作用於機翼，所以空氣對機翼有個向上的反作用力，成為飛機向上的升力。 而根據伯努利原理，即使機翼上表面與下表面形狀不同，但要產生足夠的升力，上表面的長度要是下表面長度的1.28倍，這樣飛機的機翼的上表面基本要像饅頭一樣拱起了，我們誰也沒見過這樣的飛機。而用附壁效應來解釋的話，是用攻角代替機翼的形狀，機翼的形狀是無關緊要了，所以用來解釋機翼上下形狀相同的飛機、紙飛機還有飛機倒飛也行得通了。 看到這里，有一種很大的滿足感。雖然對附壁效應的產生原理還不清楚，只有wiki上短短的一句「當流體與它流過的物體表面之間存在表面摩擦時，流體的速度會減慢。只要物體表面的曲率不是很大，根據伯努利原理，流速的減緩會導致流體被吸附在物體表面上流動」，說實話，我沒看明白。 然後，我又看到了一個台灣的論壇「玉山航空討論區」，裡面也有人在問這個問題，甚至還舉了上面這篇文章，然後回答和爭論的人也不少。我總結了一下，有胡說八道攪混水的，也有幾個意見一致的。那幾個一致的意見，基本上都否定用伯努利原理或附壁效應來解釋機翼的升力。下面摘抄幾個： 1. 在學理上，是不是上下表面氣流用了相等的時間並不重要，重要的是在trailing edge(機翼後緣)的地方必需是停駐點（即滿足Kutta-Joukowski condition）或者等價的說法是上下表面的壓力在該點必需一致。 2. 對簡單翼剖面來講，白努利原理和康達效應(附壁效應)都只能「部份」解釋機翼的升力，但不是「全部」（白努利原理很難解釋紙飛機的平板升力，康達效應無法解釋炮彈或像刺針這種旋轉穩定飛彈飛行時受到的Magnus focrce），既然不是「升力＝白努利升力＋康達升力」，也就很難說是比例是多少比多少了。如果用套用Kutta-Joukowski condition的話，在低速、高雷諾數的情況下，理論推算和風洞測試幾無差別，非常准。註：Magnus focrce 馬格納斯力——馬格納斯（Magnus）對於平行流中旋轉流體的受力情況進行實驗研究後指出：一個圓柱體以角速度ω在流場中旋轉，流體以速度v橫向流過該圓柱體時，圓柱體上方由於其旋轉方向與液流方向一致，使液體流速加快，根據伯努利原理，而其下方的壓力大於上方的壓力，相當於給圓柱體作用了一個自下而上的垂直於液體流動方向的力，即所謂升力。在類似條件下，液流對其它形狀的物體，如球體，也會產生這種力，即所謂的馬格納斯力。 3. 大家都忽略了渦流(Vortex)，紙飛機會飛起來當然不是因為伯努利定律，是因為氣流在翼前緣產生了渦流，造成一個分力(可能向上或向下)而成。另外，流體在超音速之後的性質跟超音速之前有很大的不同。白努力定律的討論應集中於次音速航空器。 4. 升力來自2維的渦流, 而機翼的後緣形狀在渦流下也要符合Kutta-Joukowski condition才有正確的升力解決方案。一般來說, 機翼理論在大多數的流體力學中都是用勢位流(potential flow)解釋, 而不是用伯努利原理。可以參考"An Introction to Fluid Dynamics" by G. K. Batchelor, pp.435的 section 6.7 Two-dimensional aerofoils。伯努利只是一個作了很多假設而簡化不少物理量的東西, 頂多解釋低速, 不可壓縮流的環境。他又不能解釋在穿音速下在上機翼表面產生shock wave(沖擊波)時的結果與升力。 以前我也是只知道升力由伯努利而來, 念過研究所的高等流力後, 老師千叮萬囑不要再用伯努利去解釋升力, 這才改過這個觀念. 希望對大家有所幫助! 根據這幾個帖子我總結如下，除了伯努利原理和附壁效應外，更能用渦流和勢位流來解釋機翼理論。特別在高等流體力學中，多用勢位流來解釋。對於渦流和勢位流的解釋，以及Kutta-Joukowski condition是怎麼回事，看來需要學習的東西還很多。但是，不管推翻什麼理論和建立什麼理論，前提都是要對這個理論有一定的了解，並且經過一定的論證和試驗才行。

2. 飛機是如何起飛的工作原理是什麼

飛機是通過發動機提供拉力、固定的機翼產生升力飛行的。飛機是20世紀最偉大的發明之一，由萊特兄弟發明，是現在比較常見的一種速度很快的交通工具。

飛機的機翼上表面是拱起的，下表面是平坦的。當相同的空氣通過機翼上表面和下表面的時候，會在機翼的上下方形成不同的流速。空氣通過機翼上表面時，流速大，所以壓強較小。通過下表面時流速小，所以壓強比較大。此時飛機會形成一個總體向上的合力，這就是飛機的升力。因為升力的存在，飛機才可以離開地面，在空中飛行。

親愛的讀者朋友們，關於飛機的飛行原理，你們現在都明白了嗎？如果還有什麼不明白的，歡迎在下方留言，我們一起討論。

3. 飛機靠什麼起飛

飛機靠升力起飛。在真實且可產生升力的機翼中，氣流總是在後緣處交匯，否則在機翼後緣將會產生一個氣流速度為無窮大的點。這一條件被稱為庫塔條件，只有滿足該條件，機翼才可能產生升力。

在理想氣體中或機翼剛開始運動的時候，這一條件並不 滿足，粘性邊界層沒有形成。通常翼型（機翼橫截面）都是上方距離比下方長，剛開始在沒有 環流的情況下上下表面氣流流速相同，導致下方氣流到達後緣點時上方氣流還沒到後緣，後駐點位於翼型上方某點，下方氣流就必定要繞過尖後緣與上方氣流匯合。

拓展資料

飛機飛行原理是：飛機是靠機翼的上下氣壓差來提供升力的，因為只要飛機向前運動(無論是在跑道上滑行還是在空中飛行），機翼下方的氣壓機會大於機翼上方的氣壓。

噴氣飛機的起飛過程包括三個階段：地面滑跑、離地和加速爬升。飛機先滑行到起飛線上，剎住機輪，襟翼放到起飛位置，並使發動機轉速增加到最大值，然後松開剎車，飛機在推力作用下開始加速滑跑。

隨著飛機向高速化、重型化方向發展，離地速度顯著增加，跑道長度和起飛距離相應加長。大氣溫度、壓強、跑道狀況以及駕駛技術都影響飛機的起飛性能。逆風起飛、增大發動機推力、減小機翼載荷、採用增升裝置等，可以縮短滑跑距離和改善起飛性能。

重型飛機有時採用起飛加速器縮短起飛滑跑距離。艦載飛機利用彈射器實現短距起飛。此外，還可直接由動力裝置或由動力裝置帶動旋翼、螺旋槳、風扇來產生推力升力，以支持飛機重量，實現垂直起飛。

飛機(Fixed-wing Aircraft)指具有機翼、一具或多具發動機的靠自身動力驅動前進，能在太空或者大氣中自身的密度大於空氣的航空器。如果飛行器的密度小於空氣，那它就是氣球或飛艇。如果沒有動力裝置，只能在空中滑翔，則被稱為滑翔機。

飛機是20世紀初最重大的發明之一，公認由美國人萊特兄弟發明。他們在1903年12月17日進行的飛行作為「第一次重於空氣的航空器進行的受控的持續動力飛行」被國際航空聯合會（FAI）所認可，同年他們創辦了「萊特飛機公司」。

4. 飛機是怎麼起飛的

其實怎麼起飛這個問題，歸根到底是問飛機為什麼能飛起來，我將飛機飛行原理告訴你，就能解答你的問題了！牛頓三大運動定律
第一定律：除非受到外來的作用力，否則物體的速度(v)會保持不變
沒有受力即所有外力合力為零，當飛機在天上保持等速直線飛行時，這時飛機所受的合力為零，與一般人想像不同的是，當飛機降落保持相同下沉率下降，這時升力與重力的合力仍是零，升力並未減少，否則飛機會越掉越快。
第二定律：質量為m的物體動量(p
=
mv)變化率是正比於外加力
F
且發生在力的方向
此即著名的
F=ma
公式，當物體受一個外力後，即在外力的方向產生一個加速度，飛機起飛滑行時引擎推力大於阻力，於是產生向前的加速度，速度越來越快阻力也越來越大，遲早引擎推力會等於阻力，於是加速度為零，速度不再增加，當然飛機此時早已飛在天空了。
第三定律：作用力與反作用力是數值相等且方向相反。
你踢門一腳，你的腳也會痛，因為門也對你施了一個相同大小的力
力的平衡
作用於飛機的力要剛好平衡，如果不平衡就是合力不為零，依牛頓第二定律就會產生加速度，為了分析方便我們把力分為X、Y、Z三個軸力的平衡及繞X、Y、Z三個軸彎矩的平衡。
軸力不平衡則會在合力的方向產生加速度，飛行中的飛機受的力可分為升力、重力、阻力、推力〔如圖1-1〕，升力由機翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力產生，阻力由空氣產生，我們可以把力分解為兩個方向的力，稱
x
及
y
方向〔當然還有一個z方向，但對飛機不是很重要，除非是在轉彎中〕，飛機等速直線飛行時x方向阻力與推力大小相同方向相反，故x方向合力為零，飛機速度不變，y方向升力與重力大小相同方向相反，故y方向合力亦為零，飛機不升降，所以會保持等速直線飛行。
彎矩不平衡則會產生旋轉加速度，在飛機來說，X軸彎矩不平衡飛機會滾轉，Y軸彎矩不平衡飛機會偏航、Z軸彎矩不平衡飛機會俯仰。
伯努利定律
伯努利定律是空氣動力最重要的公式，簡單的說流體的速度越大，靜壓力越小，速度越小，靜壓力越大，這里說的流體一般是指空氣或水，在這里當然是指空氣，設法使機翼上部空氣流速較快，靜壓力則較小，機翼下部空氣流速較慢，靜壓力較大，兩邊互相較力，於是機翼就被往上推去，然後飛機就飛起來，以前的理論認為兩個相鄰的空氣質點同時由機翼的前端往後走，一個流經機翼的上緣，另一個流經機翼的下緣，兩個質點應在機翼的後端相會合，經過仔細的計算後發覺如依上述理論，上緣的流速不夠大，機翼應該無法產生那麼大的升力，現在經風洞實驗已證實，兩個相鄰空氣的質點流經機翼上緣的質點會比流經機翼的下緣質點先到達後緣

5. 飛機的飛行原理

飛行原理簡介（一）

要了解飛機的飛行原理就必須先知道飛機的組成以及功用，飛機的升力是如何產生的等問題。這些問題將分成幾個部分簡要講解。

一、飛行的主要組成部分及功用

到目前為止，除了少數特殊形式的飛機外，大多數飛機都由機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置五個主要部分組成：

1. 機翼——機翼的主要功用是產生升力，以支持飛機在空中飛行，同時也起到一定的穩定和操作作用。在機翼上一般安裝有副翼和襟翼，操縱副翼可使飛機滾轉，放下襟翼可使升力增大。機翼上還可安裝發動機、起落架和油箱等。不同用途的飛機其機翼形狀、大小也各有不同。

2. 機身——機身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設備，將飛機的其他部件如：機翼、尾翼及發動機等連接成一個整體。

3. 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可動的升降舵組成，有的高速飛機將水平安定面和升降舵合為一體成為全動平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機俯仰和偏轉，保證飛機能平穩飛行。

4.起落裝置——飛機的起落架大都由減震支柱和機輪組成，作用是起飛、著陸滑跑，地面滑行和停放時支撐飛機。

5.動力裝置——動力裝置主要用來產生拉力和推力，使飛機前進。其次還可為飛機上的其他用電設備提供電源等。現在飛機動力裝置應用較廣泛的有：航空活塞式發動機加螺旋槳推進器、渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪風扇發動機。除了發動機本身，動力裝置還包括一系列保證發動機正常工作的系統。

飛機上除了這五個主要部分外，根據飛機操作和執行任務的需要，還裝有各種儀表、通訊設備、領航設備、安全設備等其他設備。

二、飛機的升力和阻力

飛機是重於空氣的飛行器，當飛機飛行在空中，就會產生作用於飛機的空氣動力，飛機就是靠空氣動力升空飛行的。在了解飛機升力和阻力的產生之前，我們還要認識空氣流動的特性，即空氣流動的基本規律。流動的空氣就是氣流，一種流體，這里我們要引用兩個流體定理：連續性定理和伯努利定理：

流體的連續性定理：當流體連續不斷而穩定地流過一個粗細不等的管道時，由於管道中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓起來，因此在同一時間內，流進任一切面的流體的質量和從另一切面流出的流體質量是相等的。

連續性定理闡述了流體在流動中流速和管道切面之間的關系。流體在流動中，不僅流速和管道切面相互聯系，而且流速和壓力之間也相互聯系。伯努利定理就是要闡述流體流動在流動中流速和壓力之間的關系。

伯努利定理基本內容：流體在一個管道中流動時，流速大的地方壓力小，流速小的地方壓力大。

飛機的升力絕大部分是由機翼產生，尾翼通常產生負升力，飛機其他部分產生的升力很小，一般不考慮。從上圖我們可以看到：空氣流到機翼前緣，分成上、下兩股氣流，分別沿機翼上、下表面流過，在機翼後緣重新匯合向後流去。機翼上表面比較凸出，流管較細，說明流速加快，壓力降低。而機翼下表面，氣流受阻擋作用，流管變粗，流速減慢，壓力增大。這里我們就引用到了上述兩個定理。於是機翼上、下表面出現了壓力差，垂直於相對氣流方向的壓力差的總和就是機翼的升力。這樣重於空氣的飛機藉助機翼上獲得的升力克服自身因地球引力形成的重力，從而翱翔在藍天上了。

機翼升力的產生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正壓力的作用，一般機翼上表面形成的吸力占總升力的60-80%左右，下表面的正壓形成的升力只佔總升力的20-40%左右。

飛機飛行在空氣中會有各種阻力，阻力是與飛機運動方向相反的空氣動力，它阻礙飛機的前進，這里我們也需要對它有所了解。按阻力產生的原因可分為摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力和干擾阻力。

1.摩擦阻力——空氣的物理特性之一就是粘性。當空氣流過飛機表面時，由於粘性，空氣同飛機表面發生摩擦，產生一個阻止飛機前進的力，這個力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小，決定於空氣的粘性，飛機的表面狀況，以及同空氣相接觸的飛機表面積。空氣粘性越大、飛機表面越粗糙、飛機表面積越大，摩擦阻力就越大。

2.壓差阻力——人在逆風中行走，會感到阻力的作用，這就是一種壓差阻力。這種由前後壓力差形成的阻力叫壓差阻力。飛機的機身、尾翼等部件都會產生壓差阻力。

3.誘導阻力——升力產生的同時還對飛機附加了一種阻力。這種因產生升力而誘導出來的阻力稱為誘導阻力，是飛機為產生升力而付出的一種「代價」。其產生的過程較復雜這里就不在詳訴。

4.干擾阻力——它是飛機各部分之間因氣流相互干擾而產生的一種額外阻力。這種阻力容易產生在機身和機翼、機身和尾翼、機翼和發動機短艙、機翼和副油箱之間。

以上四種阻力是對低速飛機而言，至於高速飛機，除了也有這些阻力外，還會產生波阻等其他阻力。

三、影響升力和阻力的因素

升力和阻力是飛機在空氣之間的相對運動中（相對氣流）中產生的。影響升力和阻力的基本因素有：機翼在氣流中的相對位置（迎角）、氣流的速度和空氣密度以及飛機本身的特

6. 飛機利用物理什麼原理飛

• 飛機的飛行原理：

• 1、機翼的側剖面是一個上緣向上拱起，下緣基本平直的形狀。所以氣流吹過機翼上下表面而且要同時從機翼前端到達後端，從上緣經過的氣流速度就要比下緣的快。根據伯努利方程：同樣是流過某個表面的流體，速度快的對這個表面產生的壓強要小。因此就得出機翼上表面大氣壓強比下表面的要小的結論，這樣子就產生了升力，升力達到一定程度飛機就可以離地而起。

• 2、噴氣式飛機向後方噴出氣體，給氣體向後的推力，同時氣體給飛機向前的推力，提供飛機飛行的動力。