升力是怎樣產(chǎn)生的

升力是怎樣產(chǎn)生的

　　任何航空器都必須產(chǎn)生大于自身重力的升力才能升空飛行，這是航空器飛行的基本原理。前面我們提到，航空器可分為輕于空氣的航空器和重于空氣的航空器兩大類(lèi)，輕于空氣的航空器如氣球、飛艇等，其主要部分是一個(gè)大大的氣囊，中間充以比空氣密度小的氣體（如熱空氣、氫氣等），這樣就如同我們小時(shí)候的玩具氫氣球一樣，可以依靠空氣的靜浮力升上空中。遠(yuǎn)在一千多年以前，我們的祖先便發(fā)明了孔明燈這種借助熱氣升空的精巧器具，可以算得上是輕于空氣的航空器的鼻祖了。

　　然而，對(duì)于重于空氣的航空器如飛機(jī)，又是靠什么力量飛上天空的呢？

　　相信大家小時(shí)候都玩過(guò)風(fēng)箏或是竹蜻蜓，這兩種小小的玩意構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，但卻蘊(yùn)含著深刻的飛行原理。飛機(jī)的機(jī)翼包括固定翼和旋翼兩種，風(fēng)箏的升空原理與滑翔機(jī)有一些類(lèi)似，都是靠迎面氣流吹動(dòng)而產(chǎn)生向上的升力，但與固定翼的飛機(jī)有一定的差別；而旋翼機(jī)與竹蜻蜓卻有著異曲同工之妙，都是靠旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向上的升力。

　　機(jī)翼是怎樣產(chǎn)生升力的呢？讓我們先來(lái)做一個(gè)小小的試驗(yàn)：手持一張白紙的一端，由于重力的作用，白紙的另一端會(huì)自然垂下，現(xiàn)在我們將白紙拿到嘴前，沿著水平方向吹氣，看看會(huì)發(fā)生什么樣的情況。哈，白紙不但沒(méi)有被吹開(kāi)，垂下的一端反而飄了起來(lái)，這是什么原因呢？流體力學(xué)的基本原理告訴我們，流動(dòng)慢的大氣壓強(qiáng)較大，而流動(dòng)快的大氣壓強(qiáng)較小，白紙上面的空氣被吹動(dòng)，流動(dòng)較快，壓強(qiáng)比白紙下面不動(dòng)的空氣小，因此將白紙托了起來(lái)。這一基本原理在足球運(yùn)動(dòng)中也得到了體現(xiàn)。大家可能都聽(tīng)說(shuō)過(guò)足球比賽中的“香蕉球”，在發(fā)角球時(shí)，腳法好的隊(duì)員可以使足球繞過(guò)球門(mén)框和守門(mén)員，直接飛入球門(mén)，由于足球的飛行路線(xiàn)是彎曲的，形似一只香蕉，因此叫做“香蕉球”。這股使足球偏轉(zhuǎn)的神秘力量也來(lái)自于空氣的壓力差，由于足球在踢出后向前飛行的同時(shí)還繞自身的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，因此在足球的兩個(gè)側(cè)面相對(duì)于空氣的運(yùn)動(dòng)速度不同，所受到的空氣的壓力也不同，是空氣的壓力差蒙蔽了守門(mén)員。

　　對(duì)于固定翼的飛機(jī)，當(dāng)它在空氣中以一定的速度飛行時(shí)，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，機(jī)翼相對(duì)于空氣的運(yùn)動(dòng)可以看作是機(jī)翼不動(dòng)，而空氣氣流以一定的速度流過(guò)機(jī)翼。空氣的流動(dòng)在日常生活中是看不見(jiàn)的，但低速氣流的流動(dòng)卻與水流有較大的相似性。日常的生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)水流以一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的流量流過(guò)河床時(shí)，在河面較寬的地方流速慢，在河面較窄的地方流速快。流過(guò)機(jī)翼的氣流與河床中的流水類(lèi)似，由于機(jī)翼一般是不對(duì)稱(chēng)的，上表面比較凸，而下表面比較平，流過(guò)機(jī)翼上表面的氣流就類(lèi)似于較窄地方的流水，流速較快，而流過(guò)機(jī)翼下表面的氣流正好相反，類(lèi)似于較寬地方的流水，流速較上表面的氣流慢。根據(jù)流體力學(xué)的基本原理，流動(dòng)慢的大氣壓強(qiáng)較大，而流動(dòng)快的大氣壓強(qiáng)較小，這樣機(jī)翼下表面的壓強(qiáng)就比上表面的壓強(qiáng)高，換一句話(huà)說(shuō)，就是大氣施加與機(jī)翼下表面的壓力(方向向上)比施加于機(jī)翼上表面的壓力(方向向下)大，二者的壓力差便形成了飛機(jī)的升力。

　　當(dāng)飛機(jī)的機(jī)翼為對(duì)稱(chēng)形狀，氣流沿著機(jī)翼對(duì)稱(chēng)軸流動(dòng)時(shí)，由于機(jī)翼兩個(gè)表面的形狀一樣，因而氣流速度一樣，所產(chǎn)生的壓力也一樣，此時(shí)機(jī)翼不產(chǎn)生升力。但是當(dāng)對(duì)稱(chēng)機(jī)翼以一定的傾斜角（稱(chēng)為攻角或迎角）在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)與非對(duì)稱(chēng)機(jī)翼類(lèi)似的流動(dòng)現(xiàn)象，使得上下表面的壓力不一致，從而也會(huì)產(chǎn)生升力。

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