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工程

飞机机翼为什么是弯曲的?

5 分钟 阅读

一架联合航空波音 777-200 在飞行中,弯曲的翼型机翼和翘起的翼尖清晰可见
飞机机翼不是平板。它们弯曲的翼型形状创造了将百吨重的飞机升上天空所需的气压差。

飞机机翼承担着工程学中最酷的任务之一:帮助一台巨大的金属机器升上天空。这听起来不可思议。一架这么重的飞机怎么能飞起来?

答案很大程度上与机翼的形状有关。

机翼不是平的

从侧面看飞机机翼,它不只是一块平板。通常顶部是弯曲的,底部则比较平。这种形状叫做翼型。翼型被设计成以一种特殊的方式穿越空气。

当飞机向前运动时,空气绕着机翼流动。翼型帮助在机翼上下方产生气压差。通常,机翼上方的气压比下方低。下方较高的气压帮助将机翼向上推。这个向上的力叫做升力。

升力不是魔法

升力不是魔法,也不只是一个简单的技巧。机翼通过改变空气流动方式来产生升力。当机翼向前运动时,它把一些空气向下推。当空气被向下推时,机翼被向上推。这与牛顿第三定律有关:每一个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。因此机翼在做两件重要的事:

  1. 1

    产生气压差

    弯曲的上表面使空气流动更快,在机翼上方产生较低的气压。

  2. 2

    向下推动空气

    机翼改变气流方向,反作用力将飞机向上推。

为什么飞机需要速度?

静止在跑道上的飞机不会起飞。它需要快速移动,因为机翼需要有空气在上面流动。飞机移动得越快,流过机翼的空气就越多,更多的气流可以产生更多的升力。

这就是为什么飞机在起飞前要沿跑道加速。发动机推动飞机向前,机翼与流动的空气相互作用,最终产生足够的升力让飞机升空。

那些襟翼是什么?

在起飞和降落时,你可能会看到机翼的某些部分移动。这些叫做襟翼和缝翼。它们改变机翼的形状,帮助在较慢的速度下产生更多升力。

这很有用,因为飞机在靠近地面时不能总是飞得很快,所以工程师为机翼装上了能控制气流的活动部件。

试试这个:纸翼测试

拿两张纸。把一张折成简单的纸飞机。另一张保持平整。现在轻轻地把两者都扔出去。折叠的纸飞机飞得更好,因为它的形状帮助它以更可控的方式穿越空气。

形状很重要

工程师在风洞、计算机模拟和真实飞行中测试机翼形状。机翼形状的微小改变会对产生的升力产生很大影响。这就是为什么不只是发动机在做功,机翼也是精心设计的工程工具。

最后的思考

飞机机翼是弯曲的,因为形状控制着气流。那个气流帮助产生升力,让飞机能够飞翔。所以下次你看到空中的飞机时,记住:不只是发动机在做功,机翼是精心设计的工程工具,把空气转化成升力。

关于作者

Noah Lopez

student volunteer

Noah is a student volunteer who helps run our robotics sessions and supports students building their first robot.

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