战斗机是怎么起飞的?
发布日期:2022-09-13
周末一家人到中国航空博物馆参观,开开和心心在露天展区和各种飞机照相。
“爸爸,战斗机是空军的强大武器,它是如何飞上天空的?”心心指着草坪上停着的战斗机问道。
“这世界上的万事万物要想飞天,肯定需要克服地球的引力喽!”开开抢着回答道,“比如抛起来的石子,就是因为石子受到向上的力大于地球对它的引力。飞机、火箭能飞上天,自然也是这个道理。”
“哈哈,开开说的没错。飞机要想升空就需要一个强大的升力。”爸爸点头道,“当你们上中学的时候,会学到伯努利原理,即流体力学的原理,也就是气体和水流的流速越大,压强越小,流速越小,压强越大。根据这个原理,飞机的机翼形状大多数是泪滴状的,前圆后尖,上表面呈拱起状态,下表面比较平。当气流经过机翼时,按照伯努利原理,机翼上面空气流速快,压强小,下面空气流速慢,压强大。于是就会产生一个向上的升力,当这个力量大于飞机重量时,飞机就会飞起来了。”
“也就是说飞机的机翼形状产生了气体流速差,从而产生上下方的压强差。即下方压强大于上方压强,因此产生了一个向上的力。”开开总结着爸爸话中的重点,随后摇头说道,“不对啊!在战斗机表演的时候,有些战斗机可以能倒着飞的。按照爸爸的说法,战斗机不会掉下来么?”
“没错,如果按照之前所说,战斗机不仅没有向上的升力,还多了向下的力。可见飞机能在天上飞并不仅仅是因为机翼的形状,还有其他的原因。有种说法是以牛顿第三定律,也就是作用力与反作用力为理论基础的。”爸爸进一步解释道,“这种理论认为,升力来源于空气对机翼底部的反作用力。简单来说,飞机的机翼会保持一定的角度,这个角度被叫做迎角。这样原本向后的气流会被机翼偏折斜向下,相当于机翼给了空气一个向下的压力,那么根据作用力与反作用力原理,空气就会给机翼一个向上的升力。当这个升力大于飞机的重力,飞机就会飞在空中。”
“也就是说,战斗机要产生升力,飞机机翼形状和迎角是两个关键要素。不管是利用伯努利原理还是牛顿第三定律,其最终都是要产生一个足够强大的升力。而升力的大小与飞机的前进速度有关,飞机前进速度越大,升力越大。所以起飞时需要高速前行。”妈妈补充道。
“这就是为什么飞机起飞都需要一个长长的跑道喽!”心心点头表示了解。
“可是航空母舰上的舰载机没有那么长的跑道呀?”开开提出疑问。
“航空母舰上的舰载机,大多数通过弹射器来完成加速。通过高压蒸汽做功推动活塞,带动钩住飞机的滑梭,致使飞机快速前进,弹射而出。当然我国“福建号”航母还使用了更加先进的电磁弹射技术。除了弹射器外,还可以通过小角度的甲板帮助飞机抬升,提供向上升力,叫做滑跃式起飞,甲板角度越高升力越大。此外,还有极少数的战斗机可以通过改变发动机喷口方向,让发动机的推力垂直向上,从而实现自身的垂直起降。”爸爸解释着舰载机获得升力的方法。
【知识卡】战斗机是怎么起飞的?
机翼形状及迎角是战斗机起飞的关键因素,其原理依据为伯努利原理及牛顿第三定律。
大多数飞机的机翼形状为泪滴状的,前圆后尖,上表面呈拱起状态,下表面比较平。根据伯努利原理,当气流经过时,机翼上下面流速差导致压强差,因下方压强大而产生向上升力,当升力大于飞机重力即可飞上天空。
根据牛顿第三定律,即作用力和反作用力原理,飞机的机翼存在一个非0°的角,即迎角。使得原本向后的气流发生偏折,产生向下的压力,从而获得空气给予机翼的反作用力,即向上的升力。
升力的大小与飞机的前进速度有关,飞机前进速度越大,升力越大。所以起飞时需要高速前行。航空母舰上的舰载机可通过弹射器、滑跃式起飞实现起飞。此外还有极少数战斗机可以通过改变发动机喷口方向获得垂直向上的升力,实现垂直起降。