题目

为什么飞机在空中不会掉下来?

提问时间：2021-12-21

答案

飞机是重于空气的飞行器,当飞机飞行在空中,就会产生作用于飞机的空气动力,飞机就是靠空气动力升空飞行的.首先,我们还要认识空气流动的特性,即空气流动的基本规律.流动的空气就是气流,一种流体,这里我们要引用两个流体定理：连续性定理和伯努利定理：
流体的连续性定理：当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的.连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系.流体在流动中,不仅流速和管道切面相互联系,而且流速和压力之间也相互联系.
伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系.
伯努利定理基本内容：流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大.如果两手各拿一张薄纸,使它们之间的距离大约4~6厘米.然后用嘴向这两张纸中间吹气,你会看到,这两张纸不但没有分开,反而相互靠近了,而且用最吹出的气体速度越大,两张纸就越靠近.
飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑.从上图我们可以看到：空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去.机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低.而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大.这里我们就引用到了上述两个定理.于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力.这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了.
机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右.
根据气流的连续性原理和伯努利定理可以得知,机翼上方的压强比机翼下方的压强小,也就是说,机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大,这个压力差就是机翼产生的升力.