尽管飞机已经在天空中飞行了数百年,但在飞机的升力来源和风阻问题还存在着认识不足,本文特此提出,以助改进飞机的设计,现在小编就来说说关于飞机的气流到底是怎样形成的?下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!
飞机的气流到底是怎样形成的
尽管飞机已经在天空中飞行了数百年,但在飞机的升力来源和风阻问题还存在着认识不足,本文特此提出,以助改进飞机的设计。
一、飞机的升力来源飞机为什么能飞起来,科学界至今没有一个定论。本人在头条发的文章《飞机为什么能飞起来》提出了飞机为什么能飞起来的原理,并且其推论也得到了验证,那就是后掠机翼的后掠角越大飞机获得的升力越小。根据该文中推理出的原理,可以得到以下结论:
基本结论:一个运动方向与平面平行的平面,其速度越快,在与平面垂直方向上的作用力使平面产生的加速度就越小。这个结论可以理解为一种新发现的流体力学效应。
推论1:飞机获得升力的主要原因是机翼的与运动方向存在的仰角产生的,并且速度越快,效率越高,也就是机翼损失动能对空气做功越少。
推论2:空气在机翼上下方流经的时间越短,效率越高,也就是机翼损失动能对空气做功越少。
上述结论是可以经得起实验来验证的,因为其本身就是根据经典力学的基本原理推导出来的,上述结论也是飞机为什么能飞起来的根本原因。详情请查看《飞机为什么能飞起来》。
二、风阻问题除了上述结论外,还有一个十分重要的原理需要提出,那就是风阻问题。由于人们受到水滴的启示,认为水滴是风阻最小的形状,实际上这是错误的,风阻更小的形状是两头都尖的水滴形状,自然界的水滴刚性不能形成两头尖的结构,如果我们制造出两头尖的水滴形状,也许这才是同样迎风面积下风阻最小的形状,就算不是最小,也比水滴形状小得多。
迎风面越尖锐,风阻越小,背风面越尖锐合成流体产生涡流越少从面风阻越小。
三、飞机改进的方向基于上述新认识,飞机的改进如下:
1、现在的机翼是根据伯努利原理设计的,从而迎风面积变大,前缘也不够锋利,从而风阻大。根据前面的结论,飞机获得升力的原理并非伯努利原理,因此可以降低迎风面积做成平板形,然后根据对风阻形状的新认识,将平板的边缘都做成锋利形状,这样对于超音速飞行也是有利的,因为音障发生在边缘产生的阻力,边缘面越锋利则相对应的面积越小,从面阻力越小。
2、根据推论2,机翼在运动方向上的尺寸应尽量小,后掠角度也应尽可能小。也就是说如果近似长方形,与运动方向垂直的为长,与运动方向平行的为宽,宽越短效率越高。
3、根据风阻的原理,机身前部也应尽可能做成尖锐的。
4、多翼化,由于机翼宽度小,从而不能做成大机翼,机翼面积不足就无法产生相应的升力,因此机翼应多翼化。由于厚度减少,可以做成上下翼,在高速飞行是互相影响不大。由于宽度小,就可以做成前后翼,前后之前的距离足够时,互相影响也不大。当然还可以错开空间排列。
5、各机翼的仰角可控化,并且变化范围在低速度最大,高速时最少,从而设计完全由计算机控制的飞机飞行总是处于十分平稳的姿势。低速时的大仰角,可以使飞机的起降时以十分低的速度实现,可以使起降更安全,并且在非机场安全迫降。
以上为本人基于新认识的建议,欢迎讨论,也欢迎提出您的宝贵意见!由于本人非有关专业人员,也许存在有些认识早就有了或有错,也欢迎指出和指正!
愿更加安全可靠的飞机早日出现,让空难成为历史!