你是否曾經把手伸到車窗外,讓吹過的空氣將它抬起呢?如果是的話,你就已經知道了一些機翼如何使飛機飛翔的原理。當你的手在風中上升和落下時,你能感到空氣的力量作用在你的手背和手掌上。
但是,手的笨拙“飛行”,證明了手不是很好的機翼。手的形狀奇怪而且起伏不平,空氣不能流暢通過。所以無論我們怎樣拍動雙手,都不能像鳥一樣飛翔。
然而,一個弧形的薄板,造型很像鳥的翅膀,能夠使得很沉的載人飛機在高空飛行。噴氣式客機的機翼有著相似的形狀,即前圓後尖的“流線型”。
空氣撞擊圓形部位時,會順著機翼的斜坡平滑流過。同時,空氣也平穩流過機翼底部。
在機翼下方,流動的空氣向上推動機翼。但令人驚奇的是,大部分的提升力來自流過機翼弧形頂端的空氣。
為什麼會這樣呢?因為弧形頂端的空氣流動速度更快,上表麵加速了的空氣施加給機翼頂部的壓力要小於下表麵施加給機翼底部的壓力。(早在飛機發明之前的18世紀,瑞士數學家丹尼爾·貝努裏就發現了這個原理。)底部更大的壓力推動機翼上升,從而使飛機飛行。
飛機到底能獲得多大的提升力,取決於機翼的形狀和機翼接觸氣流時的角度以及飛機的速度。飛機的重量同樣重要,因為重力不斷向下牽引飛機。飛機設計者們試圖把飛機做得盡可能輕。而且飛行員必須確保乘客、燃料和貨物的重量總和不會太重。
很顯然,機翼的流線型形狀是飛機能夠飛行的重要因素。但有時,天氣情況對機翼形狀會造成毀滅性的改變。
怎麼回事呢?冬天的地麵上,或是在高空雲層中,空氣冰冷而潮濕,雪和冰會凝聚在機翼上。即使是薄薄的一層冰,或是零星的雪,都會改變機翼的形狀,使其變得粗糙。
這時,空氣就不可能像水流過斜坡一樣平滑地流過機翼,而是變成無規則的旋轉氣流,無法提供提升力。跑道上的飛機,如果機翼結冰的話,是無法起飛的。如果飛機已經在空中了,那麼很可能會掉下來。
這就是為什麼在冬天的時候,機翼會在機場裏做除冰處理。在飛行過程中,飛機發動機或特殊加熱器排出的熱氣,會流過機翼,起到除霜作用,使機翼一直保持流線型。
令人驚奇的是,大部分的飛機提升力來自流過機翼頂端的空氣,而不是流過底端的空氣。
噴氣式飛機利用強大的發動機,在跑道上加速並起飛。空氣從前端開口流入發動機。一部分空氣被壓縮,並與高能量的燃料混合在一起。燃料燃燒時溫度達到華氏1400度到1900度,製造出非常熱的氣體。逐漸地,熱氣從發動機尾部快速噴出,從而推動飛機向前。
當飛機具有一定的速度後,機翼上下兩側的空氣疾駛而過,使飛機起飛。飛機能夠飛行是因為空氣對機翼的提升力和拉力大於或等於飛機的重量。重量是地球引力引起的,當各種力達到平衡時,飛機就能夠平穩飛行了。
空氣似乎沒有重量而且不被察覺,但它竟然能夠提起700000磅重的巨型飛機,真是不可思議啊!我們可不能小看空氣。當你閱讀這篇文章的時候,將近15磅重的空氣正壓在你身體的各個部位上。可以把空氣想像成隱形的海洋,就像水能夠托起遊泳的孩子一樣,空氣也可以托起翱翔的小鳥,或者是飛機。