k*********g
发帖数: 791 | 1 飞机为什么会飞？通常用“伯努利方程”解释：机翼上表面的流体跑得快，压力就低，
于是产生了压力差。
很多人对这个解释很迷惑。这不奇怪，逮住一个空气动力学的科班，10有8、9也解释不
清楚。于是有人甚至怀疑“伯努利方程”解释的正确性了。
其实，“伯努利方程”解释本身是对的，但不全。完全的解释需要3步，“伯努利方程
”只是第3步。今天我简短地解释一下第1步和第2步。但我想先说2个更有趣的事：
1 飞机为什么会飞？可以用统计力学解释（实际上，任何流体力学方程、流体力学现象
，都可以用统计力学解释）。
2 飞机为什么会飞？基本原理真的不算难（不过要精确计算，需要一台超级计算机），
比较搞的是“喷气式飞机的前进原理”；喷气式飞机的前进原理跟螺旋桨飞机不一样，
但它采用的也绝对不是火箭前进的“动量守恒原理”；喷气式飞机为啥能前进，直接因
素不是喷出来的气的“反冲量”，直接因素是空气的摩擦力！比较诡异吧？
在解释“飞机为什么会飞？”之前，我们先要在头脑中建立一个图图：
机翼前部表面往往做成光滑的钝体，尾部做成光滑的尖体；来流在机翼前部下表面的地
方分流，一支稍稍逆流而上，翻过机翼前部的弧度，走机翼上表面之路、顺流而下；一
支走机翼下表面之路、顺流而下；2支流体在机翼尾部汇合，然后一起顺流而下。
为了方便解释，让我们用A1、A2、A3。。。表示走机翼上表面之路的流体质点流，用B1
、B2、B3。。。表示走机翼下表面之路的流体质点流。
A2跟在A1后面，A3跟在A2后面。。。
B2跟在B1后面，B3跟在B2后面。。。
A1和B1在“机翼前部下表面的地方分流”；也就是说，在某个时间刻ti，A1和B1正好同
时在机翼前部下表面的地方，然后分道扬镳。
最后强调的是：我们的简化模型是一个定常（time independent）情况。
第一步：
当A1到达机翼尾部的时候，碰到的将是B1，不会是B2、B3。。。的。
我知道这个是正确的，但一时也无法严格地说清为啥这样。
可能的原因：如果不是这样的话，质量守恒定律就会被破坏（定常情况），或者说，流
体中就会出现断层、流体不再是连续介质。
第二步：
当A1和B1汇合的时候，不会在机翼尾部的上表面，也不会在机翼尾部的下表面，将正好
在机翼尾部尖尖的地方汇合。
为啥？机翼尾部的尖尖的形状决定了其他2种情况很难很难发生。用没有粘性的流体力
学理论作为一阶近似解释：在机翼尾部有个奇点，谁也绕不过去（上表面的流体无法绕
到下表面去，下表面流体的无法绕到上表面去）
第三步：
A1和B1在ti时刻分道扬镳，在tf时刻团聚在机翼尾部尖端；用的时间相同；而机翼上表
面路线长，所以，机翼上表面的流速快。
在任何一个点上，给定一定的能量，如果此处的速率大，动能kinetic energy就大，势
能potential energy就小；而压力是分子间势能的一种表现；所以，速率大的地方，压
力就小。
也可以这么说，速率大的地方，那些分子都只顾着往前跑了，没啥精力去撞击机翼表面
了，于是那个地方压力就小了。
这个就是“伯努利方程”的物理背景。最终，机翼上下表面压差使得飞机能悬在空中不
掉下来。 |
k*********g
发帖数: 791 | 2 “而压力是分子间势能的一种表现；”
这句话错了，但部影响解释 |
k*********g
发帖数: 791 | 3 第三步：
A1和B1在ti时刻分道扬镳，在tf时刻团聚在机翼尾部尖端；用的时间相同；而机翼上表
面路线长，所以，机翼上表面的流速快。
在任何一个点上，给定一定的能量，如果此处的速率大，那些分子都只顾着往前跑了，
没啥精力去撞击机翼表面了，于是那个地方压力就小了。这个就是“伯努利方程”的物
理背景。
最终，机翼上下表面压差使得飞机能悬在空中不
掉下来。 |
t****n
发帖数: 1347 | 4 那么有的超音速飞机机翼是对称的薄菱形, 那又怎么说？
Anyway, any explanation without mentioning angle of attack and angle of
incidence is incomplete. |
c****e
发帖数: 2127 | 5 supersonic飞行原理完全不一样
靠的是shock wave之后的压力差
【在 t****n 的大作中提到】
: 那么有的超音速飞机机翼是对称的薄菱形, 那又怎么说？
: Anyway, any explanation without mentioning angle of attack and angle of
: incidence is incomplete.
|
t****n
发帖数: 1347 | 6
Does not a supersonic plane have to take off in sub-sonic speed first?
【在 c****e 的大作中提到】
: supersonic飞行原理完全不一样
: 靠的是shock wave之后的压力差
|
L*******g
发帖数: 913 | |
d***e
发帖数: 1533 | |
L*******g
发帖数: 913 | 9 足见钻风水平
【在 d***e 的大作中提到】
: .......还是十大推荐..
|
k*********g
发帖数: 791 | 10 我没说攻角是零蛋啊；
我只是给你们举例说明而已；
篇幅有限，我不可能面面举刀，你们要抓住矛盾的主要方面哦；
关键是：机翼前部的一支分流能逆流而上，绕流机翼前端；而机翼后部无法绕流；于是
上表面的路线长；蛋我并没有彻底完成，其中有一步我说得不给力，还不convincing；
我没说攻角是零蛋啊；
这样3种情况是不一样的：
1 我说飞机升力不需要攻角；
2 我说飞机升力需要攻角；
3 我不提攻角这件事；
一定要抓住矛盾的主要方面哦；；；
【在 t****n 的大作中提到】
: 那么有的超音速飞机机翼是对称的薄菱形, 那又怎么说？
: Anyway, any explanation without mentioning angle of attack and angle of
: incidence is incomplete.
|
