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为什么飞机要在地上跑一段才能飞?

题主看来连飞机为什么会飞起来的原理都还没搞清楚,我有必要来科普一下。

根据物理学中的牛顿第一定律,重达上百吨的飞机要想要能飞在空中,势必要有一个向上的大小同样为上百吨的作用力施加在飞机上,这样才能保证飞机在空中不掉下来,而这个力就是飞机升力。那这股强大的升力是如何产生的呢?

升力当然是靠飞机的一对机翼产生的,机翼之所以能够产生升力,主要原因还是要靠和空气的相对运动,这里边牵涉到流体力学的伯努利原理,说起来有些深奥,用最简单的方式去理解就是,由于机翼界面呈现不规则形状导致流过机翼上下表面的速度不同,并且在机翼上下表面产生了压力差,空气对下表面压力大于上表面的压力,这样机翼上下表面所受到的向上的合力就是机翼的升力,如下图所示,图中的公式是利用伯努利原理去计算升力的大小,看不懂的话可以忽略。

并且,升力的大小随着空气流过机翼表面的相对速度的增加而增加,确切地说,是和速度的平方成正比。如果理解上面的原理的话,我们来对飞机起飞过程做一个受力分析。

起初,飞机停止在跑道末端,此时机翼和空气相对运动速度几乎为0(忽略风速),那么此时机翼的升力也基本为0,飞机的重力完全等于地面对飞机的支持力。

当机长打开油门,飞机开始加速向前,机翼和空气产生了相对运动,那么在这个过程中机翼所受到的升力也由0开始迅速增加,但机翼受到的升力还小于飞机自身的重力,因此这个过程在飞机仍在跑道上,此时飞机的重力=升力+地面的支持力,并且升力越来越大,地面的支持力越来越小。

飞机继续加速,速度越来越快,机翼的升力越来越大,直到某一时刻,升力>飞机自身重力的时候,这时候地面的支持力为0,飞机开始脱离地面加速上升。

这个就是飞机在跑道上由静止到起飞过程中,竖直方向上受力过程的变化。


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