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不知道大家有沒有這樣的疑惑:飛機這樣的龐然大物是如何能夠從地面飛到空中,并且航行很長的距離,負重那么多也能像在平地一樣?下面,我們就用gif動圖為大家解剖飛機飛行的大秘密!
大多數飛機由五個主要部分組成:機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置,飛機的飛行要解決兩個問題:一是上升;二是前進,前進靠的是發動機的動力帶動螺旋槳旋轉產生的向前牽引力或是噴氣產生的向前推力。 上升是根據伯努利原理,即流體(包括氣流和水流)的流速越大,其壓強越小;流速越小,其壓強越大。還有,升力和迎角等都有很大關系。
氣流流過的壓力差產生了升力
LearnEngineering制作的動畫,講解的是直升飛機的飛行原理!直升飛機可以起飛和著陸而不需要跑道,可以在空中懸停,可以在360度空間內任意方向進行操縱。 這個視頻將揭開飛行直升機背后的復雜性和科學性,你還將了解為什么直升機飛行員是一個非常復雜的工作。
飛機運動的三軸簡化,俯仰、滾轉、偏航
↓↓滾轉是副翼控制↓↓
↓↓俯仰運動靠升降舵控制↓↓
↓↓偏航運動靠方向舵控制↓↓
平衡分析(對單旋翼式)
(1)直升飛機的大螺旋槳旋轉產生升力平衡重力。
直升飛機的槳葉大概有2—3米長,一般有5葉組成。普通飛機是靠翅膀產生升力起飛的,而直升飛機是靠螺旋槳轉動,撥動空氣產生升力的。直升飛機起飛時,螺旋槳越轉越快,產生的升力也越來越大,當升力比飛機的重量還大時,飛機就起飛了。在飛行中飛行員調節高度時,就只要通過改變大螺旋槳旋轉的速度就可以了。
(2)直升飛機的橫向穩定。
因為直升飛機如果只有大螺旋槳旋,那么根據動量守衡,機身就也會旋轉,因此直升飛機就必須要一個能夠阻止機身旋轉的裝置。而飛機尾部側面的小型螺旋槳就是起到這個作用,飛機的左轉、右轉或保持穩定航向都是靠它來完成的。同時為了不使尾槳碰到旋翼,就必須把直升飛機的機身加長,所以,直升飛機有一個像蜻蜓式的長尾巴。
航空發動機:提供飛機前進的動力
▲美國F22猛禽戰斗機使用的渦扇發動機,涵道比很低,只有0.3:1
▲中國自行設計研制的水陸兩棲飛機蛟龍-600,采用國產WJ-6渦槳發動機
目前,蛟龍-600是世界上最大的水陸兩用飛機,于2016年7月23日總裝下線。
▲俄羅斯的圖-95戰略轟炸機
▲每一個NK-12MV型渦槳發動機上有8個葉片,前后葉片采取同軸反轉的模式
▲安-70運輸機上的D-27漿扇發動機
渦槳發動機的燃油效率通常高于渦扇發動機,但它也不是盡善盡美,原因之一是,渦槳發動機上多了一個減速器,也就是變速齒輪。
變速齒輪的存在一是增加了發動機重量,二是多少會帶來一些功率上的損耗。
為此,有的國家研制一種不需要變速齒輪的發動機,它就是槳扇發動機
由于和渦輪之間沒有減速器,槳扇的螺旋槳轉速非常高,帶來的優點是燃料效率進一步提高,而缺點是噪音大,難以運用于追求舒適性的客機上。目前,只有安-70運輸機使用漿扇發動機。
“安-70”的發動機,其葉片為前置,還有另一種槳扇發動機,其葉片為后置,這就是通用電氣早些年進行實驗的發動機GE36。
▲實驗中的GE36,表現出了非常低的燃料消耗,但同樣還是因為噪音大的問題,它沒有被使用在任何飛機上
▲渦軸發動機并非如此簡單,但您可以借此理解其本質
渦輪軸發動機簡稱渦軸發動機,顧名思義,它是通過“軸”來傳輸動力。直升機、坦克、船舶上都有使用
▲ch-47支奴干直升機上的渦軸發動機
沖壓發動機一般用在導彈和目前還在試驗階段的高超音速飛行器上
起落架收放示意1
起落架收放示意2
起落架收放示意1
直升機與普通飛機區別及飛行簡單原理
不可否認,直升機和飛機有些共同點。比如,都是飛行在大氣層中,都重于空氣,都是利用空氣動力的飛行器,但直升機有諸多獨有特性。
(1)直升機飛行原理和結構與飛機不同,飛機靠它的固定機翼產生升力,而直升機是靠它頭上的槳葉(螺旋槳)旋轉產生升力。
(2)直升機的結構和飛機不同,主要由旋翼、機身、發動機、起落裝置和操縱機構等部分組成。根據螺旋槳個數,分為單旋翼式、雙旋翼式和多旋翼式。
(3)單旋翼式直升機尾部還裝有尾翼,其主要作用:抗扭,用以平衡單旋翼產生的反作用力矩和控制直升機的轉彎。
(4)直升機最顯眼的地方是頭上窄長的大刀式的旋翼,一般由2~5片槳葉組成一副,由1~2臺發動機帶動,其主要作用:通過高速的旋轉對大氣施加向下的巨大的力,然后利用大氣的反作用力(相當與直升飛機受到大氣向上的力)使飛機能夠平穩的懸在空中。
看完之后,又有一個可以給孩子講解的東西了
文章整理自:我愛飛機,科普中國 機械CAX360 直觀學機械
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