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科普:飞机机翼是怎样产生升力的?
飞机的机翼大约有几十吨重,却能在天空中自由自在的飞行,是什么原理让机翼产生升力呢?
通用轻型飞机或航模的机翼剖面大多是平凸翼型,当机翼刚开始运动时,上下表面的气流速度是相同的,由于上表面弯曲,气流走的路程较长,所以当下面的气流到达后缘时,上面的气流还未达到,因此下面的气流需要绕过机翼后缘与上面会合。
由于空气具有粘性,这股向上转弯的气流,被粘附在机翼后缘表面流动,变成了一个低压的漩涡,此时机翼的上表面还没有形成粘附在表面流动的附面层,符合理想流体的漩涡守恒定律(气流速度环量=0),机翼剖面上气流的速度环量为0,而此时后缘的这个低压漩涡显然气流速度环量不为0。
为了符合漩涡守恒定律,在机翼前缘一定要有一个大小相等方向相反的环流来抵消它,这个环流从前缘下表面出发,绕过前缘到达上表面叫做绕翼环流。
由于后缘的低压漩涡不断的被气流吹走,又不断地形成,根据漩涡守恒定律,前缘的绕翼环流便不断增强,这使上表面的气流速度越来越快,于是气流汇合点不断向后移动,直至到达后缘顶点,这时下表面的气流无法再拐弯形成漩涡。
根据伯努利效应,气流速度较大的上表面气压较低,因而机翼上下气压差是主要的升力来源,所以即使是上下对称的翼型,只要机翼相对气流有一定的迎角,都能形成后缘上表面的漩涡,从而启动绕翼环流使上翼面气流速度增加,气压下降,产生升力。
这就是机翼产生升力的原因,简单来说就是利用空气压力差啦。