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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，輕于空氣的航空器如氣球、飛艇等，其主要部分是一個大大的氣囊，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，對于重于空氣的航空器如飛機，又是靠什么力量飛上天空的呢？
相信大家小時候都玩過風(fēng)箏或是竹蜻蜓，這兩種小小的玩意構(gòu)造十分簡單，但卻蘊含著深刻的飛行原理。飛機的機翼包括固定翼和旋翼兩種，風(fēng)箏的升空原理與滑翔機有一些類似，都是靠迎面氣流吹動而產(chǎn)生向上的升力，但與固定翼的飛機有一定的差別；而旋翼機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。
機翼是怎樣產(chǎn)生升力的呢？讓我們先來做一個小小的試驗：手持一張白紙的一端，由于重力的作用，白紙的另一端會自然垂下，現(xiàn)在我們將白紙拿到嘴前，沿著水平方向吹氣，看看會發(fā)生什么樣的情況。哈，白紙不但沒有被吹開，垂下的一端反而飄了起來，這是什么原因呢？流體力學(xué)的基本原理告訴我們，流動慢的大氣壓強較大，而流動快的大氣壓強較小，白紙上面的空氣被吹動，流動較快，壓強比白紙下面不動的空氣小，因此將白紙托了起來。這一基本原理在足球運動中也得到了體現(xiàn)。大家可能都聽說過足球比賽中的“香蕉球”，在發(fā)角球時，腳法好的隊員可以使足球繞過球門框和守門員，直接飛入球門，由于足球的飛行路線是彎曲的，形似一只香蕉，因此叫做“香蕉球”。這股使足球偏轉(zhuǎn)的神秘力量也來自于空氣的壓力差，由于足球在踢出后向前飛行的同時還繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)，因此在足球的兩個側(cè)面相對于空氣的運動速度不同，所受到的空氣的壓力也不同，是空氣的壓力差蒙蔽了守門員。
對于固定翼的飛機，當(dāng)它在空氣中以一定的速度飛行時，根據(jù)相對運動的原理，機翼相對于空氣的運動可以看作是機翼不動，而空氣氣流以一定的速度流過機翼。空氣的流動在日常生活中是看不見的，但低速氣流的流動卻與水流有較大的相似性。日常的生活經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)水流以一個相對穩(wěn)定的流量流過河床時，在河面較寬的地方流速慢，在河面較窄的地方流速快。流過機翼的氣流與河床中的流水類似，由于機翼一般是不對稱的，上表面比較凸，而下表面比較平，流過機翼上表面的氣流就類似于較窄地方的流水，流速較快，而流過機翼下表面的氣流正好相反，類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，流動慢的大氣壓強較大，而流動快的大氣壓強較小，這樣機翼下表面的壓強就比上表面的壓強高，換一句話說，就是大氣施加與機翼下表面的壓力(方向向上)比施加于機翼上表面的壓力(方向向下)大，二者的壓力差便形成了飛機的升力。
當(dāng)飛機的機翼為對稱形狀，氣流沿著機翼對稱軸流動時，由于機翼兩個表面的形狀一樣，因而氣流速度一樣，所產(chǎn)生的壓力也一樣，此時機翼不產(chǎn)生升力。但是當(dāng)對稱機翼以一定的傾斜角（稱為攻角或迎角）在空氣中運動時，就會出現(xiàn)與非對稱機翼類似的流動現(xiàn)象，使得上下表面的壓力不一致，從而也會產(chǎn)生升力。
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