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双翼飞机机械原理(飞机的全部原理)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2023-07-09 03:52:46作者:YD166手机阅读>>

飞机有双翼,也有单翼,正所谓“双拳难敌四手”,多一对翅膀,总比少一对强,况且单从外观上来讲,双翼飞机看起来也更加炫酷,可为什么现在的飞机,无论是军用战机,还是民用客机,都不再使用双翼了呢?

飞机有单翼,也有双翼,但原本的飞机,就是双翼的,这还要从1804年说起。自人类文明诞生以来,我们的祖先就时常仰望天空,并幻想自己能够像鸟一样翱翔于天际。人类作为一种智慧生命,行动能力是非常强的,所以从很早很早以前,人类便试图制造各种能够带人飞向蓝天的工具,但多以失败而告终,究其原因,主要是因为人类始终未能搞懂影响飞行的因素是什么,直到一个人出现了,他就是乔治·凯利。乔治·凯利出生于1773年,从小,他便是一个聪明的孩子,有着旺盛的求知*和对自然科学的浓厚兴趣。

双翼飞机机械原理,飞机的全部原理(1)

事实上,在凯利出生之前,人类就已经实现了飞上蓝天的梦想,那个时候带领人类飞上天空的是热气球。

在凯利10岁那年,他第一次亲眼目睹了热气球升空飞行,他想:气球能够升空飞行是理所当然的,因为气球比空气更轻,可是鸟为什么也能飞行与天际呢?要知道鸟可是要比空气重多了。既然比空气重的鸟可以飞起来,那么一定也可以造出比空气重的飞行器。从此,凯利开始了关于飞行器的研究。

要想让比空气重的东西飞起来,就一定要搞清楚影响飞行的因素都有哪些,在经过反复的观察和研究之后,凯利终于确定了影响飞行的四个关键因素,那就是升力、重力、推力和阻力,任何东西的飞行都是这四种力共同作用的结果。

双翼飞机机械原理,飞机的全部原理(2)

后来,乔治·凯利将自己对于航空原理的研究写作成书,这些著作可以说是毫无错处,乔治·凯利也因此被誉为“空气动力学之父”,他于1804年制造出了人类航空史上第一个真正意义上的比空气重的飞行器,一架能够飞行几秒钟的滑翔机。

正是在凯利的基础之上,1903年,莱特兄弟终于发明出了历史上第一架真正意义上的飞机,而这架飞机就是双翼的。那么飞机为什么是双翼的呢?其实,在莱特兄弟之后,便有人试图研究制造单翼飞机,但都以失败而告终了,原因很简单,只有一对翅膀提供升力,飞机根本无法飞起来,原因就是升力不足。飞机的升力不是与机翼的长度呈正比吗?既然升力不足,那为什么不加长机翼呢?这放在如今,当然是可以的,但当时并没有足够坚硬又轻便的材质,所以加长的机翼只会是一种结局,那就是折断。

双翼飞机机械原理,飞机的全部原理(3)

影响飞行的关键因素有四个:升力、重力、推力和阻力。

为了让飞机克服阻力,就必须要有足够的推力,而推力靠发动机来提供,而当时的发动机是很笨重的,笨重的发动机使得飞机整体所受的重力大幅增加,于是就需要极大的升力才能够让飞机升起来,而为了尽量减轻重量,机翼只能够使用木材包裹纺织品来制造,所以强度是极为有限的,不可能做得太长。既然长度无法增加,那就只好由一变二,造成双翼,这就是双翼飞机的由来。

相比单翼飞机而言,双翼飞机的升力提升了大约20%左右。增加了一对翅膀,升力没有提升一倍,只提升了20%?是的,这是因为上下两个机翼在空气动力学上产生了相互干扰,所以增加的升力也并没有想象的那么多。

双翼飞机机械原理,飞机的全部原理(4)

随着基础科学的进步,新的材料逐步出现了,铝合金材料开始应用于飞机的结构,于是机翼可以做得比以前更长了,随着新型发动机的出现,重量减轻、动力提升,单翼飞机终于也能够实现有效飞行了,至此,双翼飞机开始逐渐退出历史的舞台。

为什么单翼飞机一成功,双翼飞机就很快被取代了呢?这是因为双翼飞机有一个明显的缺点,就是阻力大。相比单翼飞机而言,双翼飞机的升力只提升了20%,但阻力却大幅增加了,这是因为上下两个机翼之间的支撑结构大大增加了飞机阻力面积,这使得双翼飞机的飞行效率要远低于单翼飞机,所以双翼飞机的谢幕也是必然。不过双翼飞机并不会彻底消失,虽然现在军用战机和民用客机都不会采用双翼设计,但在一些私人飞机和表演飞机中,双翼仍然存在,原因只有一个,它确实好看啊。

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