首先是采用了助推滑翔机技术。日本进行了首次超燃冲压发动机试验,此次试验的成功标志着日本很可能开始挤入“高超音速武器俱乐部”。超燃冲压发动机近年来大受欢迎。美国来来回回折腾了很多,一直想把它做成高超音速导弹,不过好像直到最近两次终于成功了。是一种弹道导弹或火箭,将弹头射入外太空,然后返回,在此期间进行各种机动。这本质上是一个弹头,本身没有动力,依靠外力实现高超音速飞行。
其次采用冲压式喷气发动机的全称是冲压式喷气发动机,它不同于普通的喷气发动机。我们知道,所谓的喷气发动机,其实就是一种通过射流产生推力的反应发动机。它分为火箭发动机和喷气发动机两大类。其中,前者需要自带氧化剂,对飞机来说是个负担;后者在飞行过程中吸收大气中的氧气来产生推力,减轻重量,飞得更快。
再者与传统的火箭发动机不同,超燃冲压发动机不需要携带液氧,而是燃烧空气中的氧气与燃料混合。这种设计不仅可以减轻火箭的重量,还可以大大增加其有效载荷。日本共同社报道称,日本防卫省计划研制高超音速巡航导弹。日本将部署两种高超音速系统,高超音速巡航导弹和超高速滑翔炸弹,前者由超燃冲压发动机提供动力。
要知道该火箭可配备三轴姿态控制与回收系统,可将100公斤的有效载荷发射到300多公里的高度,提供5分钟以上的微重力飞行环境。S-520的单级火箭外壳采用HTPB复合推进剂弹丸,内部具有双推力剖面,前部采用七点齿轮配置,可在初始飞行期间提供高推力,后部采用简单的管状设计在飞行后期可以保持较低水平的推力。初始膨胀比为8:1的喷嘴旨在增加有效比冲,腔室由HT-140高强度钢制成。
军用和民用大飞机的发动机安装在什么位置
1959年,宾利6L发动机首次搭载在了S2车型上,从那时起,这台经典的V8发动机奠定了宾利品牌运动和豪华的基石,也成为了为其服役时间最长的发动机。
但在下个月,宾利的家族旗舰慕尚完成十年使命后,经典的675升V8将与慕尚一起成为历史。按照惯例,宾利的定制部门Mulliner会为这一历史时刻打造限量版,作为对伟大车型和引擎的崇高致敬。
不久前,宾利官方发布了这款限量版车型——慕尚675特别版(675 Edition by Mulliner)。与其他纪念版车型一样,慕尚675特别版限量生产30台。
源自Mulliner之手的慕尚675特别版必然是精品中的精品。该车基于慕尚极致版打造而来,精妙融合了一系列优雅设计细节。例如,座舱内原有的“风琴音栓式”空调控制键被饰由发动机机油盖图案的控制键所取代;独具匠心的“675 Edition”徽标字样不仅精心绣制于内饰座椅,更被重新设计与装饰于车身外观及发动机舱,此外LED迎宾灯也会投射同样的图案;车载计时器与辅助仪表盘面均饰以发动机剖面图。
特别版机舱内装载的是一台最大功率为395kW(537PS),峰值扭矩达1100N·m的675T双涡轮增压V8发动机。这也是这台60岁高龄发动机的最后高光时刻。尽管诞生得早,但是宾利不断在用最新技术使其保持傲视当代的实力。
慕尚675特别版的前后保险杠、引擎盖、品牌立标、车窗以及车侧镀铬饰件均更换为亮黑色饰件以突出车漆颜色,前翼子板上专属的“675 Edition”铭牌是车身上低调的特别标识之一。
除了经典的675T双涡轮增压V8发动机外,发动机舱饰板上换上了“675 Edition”铭牌。而且在发动机本体上还附有发动机编号以及宾利董事长兼首席执行官阿德里安·哈尔马克(Adrian Hallmark)签署的铭牌。
尽管该发动机动力数据与慕尚极致版车型一致,同样匹配8速手自一体变速箱,但这些装配在慕尚最后一款特别版车型上的发动机,同时也是675T双涡轮增压V8发动机的绝唱,“经典与旗舰的双绝唱”让这台慕尚675特别版具有特别的收藏价值。
至于宾利是否会推出全新的家族旗舰目前还不得而知,但短时间内,经过豪华和科技全面武装后的新飞驰完全也能撑起宾利品牌的门面。
此外,电气化也将是未来宾利品牌的一个重要发展方向。截至2023年,宾利计划为旗下所有车系都推出插电混动版车型,目前添越已经是第一款实现的车型了。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
飞机引擎的发动原理是什么呢
飞机上发动机的安装位置与发动机的数目及型式有关。1.活塞发动机和涡轮螺桨发动机的安装位置 活塞发动机和涡轮螺桨发动机在飞机上目前多安装一台、两台或四台,一般多是拉进式(即螺旋在前)的,装在机头或机翼前缘,这样可以使机翼上所受的载荷降低,因为发动机的重力和举力的方向想反,减少了由这些外力所引起的弯矩。另一种是推进式的,发动机装于机翼后沿或机身后段。这种安排使机翼位于螺旋桨的滑流之外,阻力会降低,但主起落架较高,重量增大;而且发动机在地面工作时冷却条件也较差,因而目前使用较少。目前也有一种轻型飞机将发动机安装在垂尾上,以降低机身离地面高度,可在起飞时充分利用地面效应。2.涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位置和固定 。这两类发动机在飞机上的安装位置相似,可用涡轮喷气发动机作为代表。一台涡轮喷气发动机多装在机身后段或机身下部。这种方式有利于维护修理,只要将机身后段拆卸开就行了;同时还可让出机身短舱或前段的空间,以便容纳人员和武器装备。这种发动机安排方式主要用于战斗机。两台涡轮喷气发动机有几种安排方式。常见的一种是把两台发动机各装在一只短舱内,这种方式的优点是机身空间大,装载的人员和设备多;对机翼能起减少载荷的作用。但其构造比较复杂,而且还会增大阻力和降低机翼的后掠作用。第二种双发的安排方式是把发动机装在机翼下的吊舱内。这种方式的好处是减少短舱和机翼的干扰,对提高最大举力系数有利;防火性能较好;可采用全翼展的襟翼。另外,由予短舱离地近,维护比较方便,但易于吸入尘土。双发的第三种安排方式是把两台发动机并列在后机身外部的两侧,这种叫尾吊式。其优点是座舱内噪音小,机翼上没有东西(如短舱)干扰,气动性能较好;进气和排气通道较短,因而能量的损失较少。但这种安排的构造比较复杂;也比较重。这几种安排方式多用于运输机或轰炸机。双发的第四种安排方式是,把发动机左右并列(或上下叠置)安装在后机身的内部。某型后掠翼超音速歼击机就是这样,这种安排方式,在单发飞行时,由于两边推力不平衡而引起的使机头偏向一边的力矩比较小;但发动机所占机身的容积很大,不利于装载其他的设备。这种发动机安排方式主要用于战斗机。三台喷气发动机多用于运输机。其安排方式有两种。一种是两台发动机并列装在机身后段,另一台装在垂直尾翼上。这种安装方式的优点是,如果发动机发生故障,涡轮损坏,被强大的离心力摔开的碎片不致破坏飞机的主要受力构件,比较安全。同时,并列的两台发动机也可固定于气密座舱之外。另一种三发的安排方式是,把两台涡轮风扇发动机安装在机翼下的吊舱内,另一台安装在垂直尾翼内。其特点和安装情况和装有吊舱的及垂直尾翼中安装一台的情况相似。飞机的两种布局(三发动机)四台喷气发动机的安排方式比较常见的有四种。一种是四台发动机都置于机翼下的吊舱内,这种方式多用于运输机,但也有轰炸机采用这种形式的。四发的第二种安排方式是,把四台发动机都并列在机身后段外部的两侧(尾吊式),其特点两台发动机尾吊式相近。四发的第三种安排方式是,把发动机安装在靠近机身的机翼内部,每边放两台,这种方式的构造复杂。但一台发动机停车时,却可减小偏航力矩,而且还可消除或削弱短舱和机身的干扰作用。最后一种是把四台喷气发动机每两台成为一组,安装在机翼的底部,其特点是发动机短舱的剖面呈长方形的,上下表面形成飞机结构的一部分。B-52亚音速战略重型轰炸机装有八台喷气发动机,每两台成一组,装在机翼下面的4只吊舱中,其安装位置和固定的特点与四个吊舱的飞机相似。 形象点说就是都在机翼下面吊着吧~
飞机飞上天的原理是什么?
汽车在高速公路上定速行驶于平坦路面上所消耗的汽油,主要都是用来克服空气阻力。在空中飞行的飞机同样承受阻力,因此飞机必须有「推进系统」,否则阻力将使飞机愈来愈慢终至坠毁。飞机的推进系统常见的有「往复式内燃机」和「涡轮引擎」二类。 参考:evta/employee/emp/001/002/a053/page071 「往复式内燃机」是最传统的飞机动力源,莱特兄弟的第一架飞机就是采用四冲程的内燃机。通常是使用螺旋桨把往复式内燃机的输出马力转变成推进力。「涡轮引擎」可分为 :「涡轮喷射」、「涡轮扇喷射」和「涡轮轴引擎」三大类。 往复式内燃机和汽车、机车使用者的原理相同,除了模型飞机之外,绝少使用二冲程引擎者。四冲程引擎分为进气、压缩、爆炸、排气四个冲程,其原理在今日已成常识,不多说明。「涡轮引擎」由前面吸入空气,经由压缩器增压之后,即将油与气混合并于燃烧室引燃。燃烧后的高温排气流经涡轮产生转动的力量,此力量经过传动轴去驱动压缩器。此时排气仍含有甚多热能,即经由喷嘴高速喷出,依反作用定律产生推力。上述为「涡轮喷射引擎」。 扇式喷射是把压缩器或涡轮叶片延长成为类似较短的螺旋桨叶片。压缩器叶片延长者叫作前扇式,涡轮叶片延长者叫作后扇式。 2006-12-21 22:37:11 补充: 哈哈哈!很高兴stevent20兄的补充,其实我真的十分高兴,因为这样就能提高我们的知识水平,stevent20兄解释的涡轮的原理完全正确,真的无论汽车、螺旋桨飞机或喷射机引擎都会有可能安装涡轮增压装置(Turbo)的,也是我们乘坐911时问驾驶者「你开o左Turbo未呀?」开Turbo也就是这个意思。不过与汽车不同的是,驾驶汽车开不开Turbo对汽车只是快小小及悭油小小,飞机对涡轮增压装置的依赖是十分重要的,因为一)和汽车一样可以悭油,这对飞机来说是十分重要的,因为飞机是要尽量带多D货物和乘客,悭o左D油的重量又可以带多些货物和乘客。 2006-12-21 22:38:24 补充: 二)通常飞机都希望飞得高D,因为可以避开对流层的不稳定气流,但高空的空气又稀薄,现代的民航机能巡航于一万公尺的平流层高度,完全就是拜涡轮增压装置的功能了。没有它的(增压)飞机是无可能飞到如此稀薄的高空,而且还带来我们能安定的飞行旅程。三)也是最重要的,当喷射引擎还未装上涡轮增压装置时,喷射飞机飞得慢些、高些都会很容易死火的,问你点算?所以现在的喷射飞机大部分都会装置涡轮增压的。 2006-12-21 22:38:36 补充: 以上都是我对涡轮增压装置的认识,如果有失漏,还望楼主及stevent20兄指点及补充。涡轮增压装置的运作原理stevent20兄都已经解释得差不多,我只想补充一点涡轮增压装置的叶片通常都呈S形及近轴心的叶片比边缘的叶片的攻角大得多,叶片与叶片之间的排列也比较密。 2006-12-21 23:03:43 补充: 其实stevent20兄也说得aim,由于我给楼主的原文是摘录自网上的文章,它真的有小小缺陷,就是在「涡轮引擎」可分为 :「涡轮喷射」、「涡轮扇喷射」和「涡轮轴引擎」三大类。的「涡轮引擎」上,我都认为应为涡轮喷射引擎,但作者在后来的文章已经补充o左上述为「涡轮喷射引擎」所以我都会专重作者的称呼,不竟这编文章都是来自台湾,他们的称号与我们是有一点的分别,胡夫金字塔、古夫金字塔、老夫金字塔、吉萨大金字塔都是指同一个埃及最大的也是同一个的金字塔!引擎、发动机、内燃机…请问又有什么的分别呢?
参考: 自已 及 evta/employee/emp/001/002/a053/12
组成飞机引擎最主要部件为螺旋桨,螺旋桨跟据伯佬尼定理(即飞机飞行原理)而制造,好比多只细小之机翼,当转动时会产生推力(升力),因螺旋桨是沿水平转动,所得是向前之推力。提供螺旋桨之旋转力量可由活塞式引擎或喷射引擎提供。 螺旋桨最多要数涡轮喷射引擎,在空气压缩段已使用3至4层桨叶,混合燃料爆炸后,亦有5至7层桨叶来推动前压缩桨叶。每层桨叶都超过10张以上螺桨。 楼上提供的是现代之涡轮风扇引擎,即前风扇(螺旋桨)加涡轮引擎,其特点是于涡轮引擎外侧有导风槽,在槽内之空气是不会与燃料一同燃烧,其好处是比较省油,导风槽越大,就越省油,民航机就使用此类引擎。而现代之战斗机,就会使用较细之导风槽(涡轮引擎差不多充满整个导管,即以喷气为主要推力,当然会比较损耗燃料,但能得到较强推力及较快之反应时间),使用涡轮风扇引擎比较于涡轮引擎之战斗机,可使战斗机有更长时间在空中飞行。 2006-12-23 02:04:56 补充: 另外一提,汽车用(内燃机)之涡轮增压器应使用离心式,风扇式才用于排气段,由挂气段之涡轮得到机械能,提供前段之增压器使用。 2006-12-23 02:19:29 补充: 涡轮引擎」可分为 :「涡轮喷射」、「涡轮扇喷射」和「涡轮轴引擎」三大类。涡轮喷射:即原始喷射引擎。涡轮扇喷射:即涡轮喷射引擎加风扇,是现代之喷射引擎发展方向。涡轮轴引擎:即涡轮引擎,主要输出为旋转能,用于直升机、战舰、战车及模型。
补充一下肩膀兄的答案 首先该引擎不是甚么“涡轮引擎”
那是一个喷射发动机他的那幅剖面图的引擎是涡轮风扇发动机
是喷射发动机的一种 现在是被广泛用于战斗机和客机的发动机 只有螺旋桨飞机才会用往复式内燃发动机 而涡轮只是一个用来加强引擎功率的装置
它可以被安装在往复式内燃发动机或喷射发动机内
所以无论汽车、螺旋桨飞机或喷射机引擎都可以有涡轮 在图中“压缩机叶片”部份
前段是低压压缩机
后段是高压压缩机 压缩机是将吸入的空气压缩到一个够大的密度
使它在进入燃烧室和燃料混合燃烧时达至最高效率 燃烧后的空气会急速膨胀后便从燃烧室向后喷出 这些燃气会推动涡轮的叶片
而涡轮转动则会带动在引擎前方的前扇叶去吸入空气 燃气向气喷出会做成反作用力推动飞机前进
飞机起飞的空气动力原理是什么
飞 行 原 理 简 介
了解一些简单的飞行原理,可以让我们从道理上弄清飞机为什么能飞这个问题。要了解飞机的飞行原理就必须先知道飞机的组成以及功用,飞机的升力是如何产生的等问题。这些问题将分成几个部分简要讲解。
一、飞行的主要组成部分及功用
到目前为止,除了少数特殊形式的飞机外,大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成
1 机翼——机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行,同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼,操纵副翼可使飞机滚转,放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。
2 机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备,将飞机的其他部件如:机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。
3 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成,有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转,保证飞机能平稳飞行。
4起落装置——飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成,作用是起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支掌飞机。
5动力装置——动力装置主要用来产生拉力和推力,使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。现在飞机动力装置应用较广泛的有:航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。除了发动机本身,动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。
飞机上除了这五个主要部分外,根据飞机操作和执行任务的需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。
二、飞机的升力和阻力
飞机是重于空气的飞行器,当飞机飞行在空中,就会产生作用于飞机的空气动力,飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前,我们还要认识空气流动的特性,即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流,一种流体,这里我们要引用两个流体定理:连续性定理和伯努利定理
流体的连续性定理:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。
连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中,不仅流速和管道切面相互联系,而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。
伯努利定理基本内容:流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。
飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。从上图我们可以看到:空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了。
机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。
飞机飞行在空气中会有各种阻力,阻力是与飞机运动方向相反的空气动力,它阻碍飞机的前进,这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。
1摩擦阻力——空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时,由于粘性,空气同飞机表面发生摩擦,产生一个阻止飞机前进的力,这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小,决定于空气的粘性,飞机的表面状况,以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大,摩擦阻力就越大。
2压差阻力——人在逆风中行走,会感到阻力的作用,这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。
3诱导阻力——升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力,是飞机为产生升力而付出的一种“代价”。其产生的过程较复杂这里就不在详诉。
4干扰阻力——它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。这种阻力容易产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。
以上四种阻力是对低速飞机而言,至于高速飞机,除了也有这些阻力外,还会产生波阻等其他阻力。
三、影响升力和阻力的因素
升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中(相对气流)中产生的。影响升力和阻力的基本因素有:机翼在气流中的相对位置(迎角)、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点(飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等)。
1迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下,得到最大升力的迎角,叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角,升力增大:超过临界临界迎角后,再增大迎角,升力反而减小。迎角增大,阻力也越大,迎角越大,阻力增加越多:超过临界迎角,阻力急剧增大。
2飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例,即速度增大到原来的两倍,升力和阻力增大到原来的四倍:速度增大到原来的三倍,胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大,空气动力大,升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍,升力和阻力也增大为原来的两倍,即升力和阻力与空气密度成正比例。
3,机翼面积,形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大,升力大,阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响,从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响,飞机表面相对光滑,阻力相对也会较小,反之则大。
参考资料:
‖清心也可以 回答时间 2007-06-19 14:28
其他答案飞机是比空气重的飞行器,因此需要消耗自身动力来获得升力。而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用。
机翼的上表面是弯曲的,下表面是平坦的,因此在机翼与空气相对运动时,流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远,所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T>V2=S2/T1)。根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。”,因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。F1、F2的合力必然向上,这就产生了升力。
从机翼的原理,我们也就可以理解螺旋桨的工作原理。螺旋桨就好像一个竖放的机翼,凸起面向前,平滑面向后。旋转时压力的合力向前,推动螺旋桨向前,从而带动飞机向前。当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑,而有着复杂的曲面结构。老式螺旋桨是固定的外形,而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计,改善螺旋桨性能。
飞行需要动力,使飞机前进,更重要的是使飞机获得升力。早期飞机通常使用活塞发动机作为动力,又以四冲程活塞发动机为主。这类发动机的原理如图,主要为吸入空气,与燃油混合后点燃膨胀,驱动活塞往复运动,再转化为驱动轴的旋转输出:
单单一个活塞发动机发出的功率非常有限,因此人们将多个活塞发动机并联在一起,组成星型或V型活塞发动机。下图为典型的星型活塞发动机。
现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前。下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧。风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机外。而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空气,从而完成了一个工作循环。
求易拉罐制作斯特林发动机的详细图纸谢谢
飞机是比空气重的飞行器,因此需要消耗自身动力来获得升力.而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用.在下面这幅图里,有一个机翼的剖面示意图.机翼的上表面是弯曲的,下表面是平坦的,因此在机翼与空气相对运动时,流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远,所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T >V2=S2/T1).根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比.”,因此上表面的空气施加给机翼的压力 F1 小于下表面的 F2 .F1、F2 的合力必然向上,这就产生了升力.
从机翼的原理,我们也就可以理解螺旋桨的工作原理.螺旋桨就好像一个竖放的机翼,凸起面向前,平滑面向后.旋转时压力的合力向前,推动螺旋桨向前,从而带动飞机向前.当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑,而有着复杂的曲面结构.老式螺旋桨是固定的外形,而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计,改善螺旋桨性能.
动力原理:涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 冲压喷气发动机 涡轮轴发动机
飞行需要动力,使飞机前进,更重要的是使飞机获得升力.早期飞机通常使用活塞发动机作为动力,又以四冲程活塞发动机为主.这类发动机的原理如图,主要为吸入空气,与燃油混合后点燃膨胀,驱动活塞往复运动,再转化为驱动轴的旋转输出:
单单一个活塞发动机发出的功率非常有限,因此人们将多个活塞发动机并联在一起,组成星型或V型活塞发动机.下图为典型的星型活塞发动机.
现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前.下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧.风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机气,从而完成了一个外.而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空工作循环.
飞机的原理
斯特林发动机,又称外燃式发动机。它依靠封闭在气缸内的气体热胀冷缩产生的力工作。与传统的蒸汽机和内燃机相比,它没有复杂的配气系统,能使用各种能源。它的工作介质(一般情况下用空气即可)在封闭的气缸内往复流动,既不象蒸汽机那样需要高压水蒸汽和消耗水,也不象内燃机那样爆炸燃烧,因此制作容易,成本低廉,安全环保,作为热机教学内容的知识拓展和辅助教具是很合适的,职业学校的机械班学生自己制作实验,也是很好的项目。
图1 实物图
制成的简易斯特林发动机实物图如图1。工作原理请参看图2和图3:发动机在受到热源加热时,封闭在热置换气缸和动力气缸内的空气,受热膨胀推动动力活塞上升,动力活塞运动时带动曲轴旋转,曲轴带动热置换活塞向上运动,空气穿过热置换活塞流向热置换气缸的热端,继续膨胀推动动力活塞上升;动力活塞上升到上止点时被飞轮的惯性带动通过上止点,此时在冷端经过冷却的热置换活塞已开始向下运动,空气流经低温的热置换活塞到达冷端受冷收缩,拉动力动力活塞下降。热置换活塞和动力活塞相互配合,使发动机持续运转下去。
图2 斯特林发动机剖面图
①热置换气缸 ②热置换活塞 ③动力气缸 ④动力活塞 ⑤支架 ⑥曲轴 ⑦飞轮
图3 斯特林发动机工作过程
材料和工具:
铁质八宝粥易拉罐3个。自行车辐条3根,要求辐条帽能在辐条杆上自由滑动。空牙膏管一个。废旧的光盘3张。气球一个。有韧性的泡沫塑料一块(如拖鞋底)。大头针一个,直径2毫米铁丝20厘米。透明胶布。废圆珠笔管。
使用的工具为钳子,剪刀,电烙铁和焊锡(没有电烙铁也可以使用二合一强力胶),锥子或钻,直尺,圆规。
制作方法:
本设计使用的是八宝粥罐易拉罐,因为它的开口是一个大圆形,而饮料易拉罐的开口较小,需要扩口。文中所给尺寸没有严格要求,并尽量说明设计原理,以便读者可以用其它容器自行设计制作。
一、 加工支架易拉罐
取一个易拉罐,在距罐口2厘米处左右对称地钻两个孔,孔的直径略大于自行车辐条的直径。这两个孔是曲轴主轴(参见图1图2图5)运转孔。
在此易拉罐的底部正中钻一个孔,插入自行车辐条帽。为了保证辐条帽的螺孔和易拉罐的轴心同心,在易拉罐塑料盖的中心钻一个小孔,盖在罐口。用一根辐条穿过辐条帽,再从塑料盖的小孔伸出,用电烙铁将辐条帽和罐底焊在一起。见图4。此孔是热置换活塞杆滑道。
图4 支架易拉罐底部图
二、 制作热置换气缸和动力气缸
1制作热置换气缸。
在一个易拉罐壁距罐口4厘米处钻一个直径4毫米左右的孔。此孔最好从罐内向罐外钻,钻好后毛刺朝处,不必处理。
2制作动力气缸。
取半个易拉罐作为动力气缸。在距罐底15厘米的罐壁上钻一个直径4毫米左右的孔,用于连接热置换气缸。
3连接热置换气缸和动力气缸。
用铁皮卷一个直径1厘米、长2厘米的圆筒,把接缝焊牢。把热置换气缸、圆筒和动力气缸焊接在一起。这样两气缸通过壁上的孔和圆筒,形成了一个空气流通的通道。热置换气缸和动力气缸之间的连接筒做得较粗,是为了增加强度。
在管道中以稳定速度流动的流体,如果流体是不可压缩的,而且能量既不增加,也不减少,那么,沿管道各点流体的动压与静压之和为常量。
从而我们得出结论
在管道剖面面积大的地方,流体的速度小,静压大;
在管道剖面面积小的地方,流体的流速大,静压小。
飞机为什么能飞?尽管有各个部门的配合,但是最主要的是飞机有一采用特殊剖面形状的机翼。
飞机能飞行起来靠的是机翼产生的升力,沿着飞机机身纵轴平行的方向剖机翼一刀,所剖开来的剖面形状,通常也称为“翼剖面”,最常见的翼剖面就是前端圆钝、后端尖锐,上边较弯、下边较平,上下不称,很象一条去掉尾巴的鱼的形状。这样飞机向前滑行时,根据伯努利定理,气流经过上翼面,气流受挤流速加快,压力减小,而流过下翼面时气流受阻力影响流速缓慢,压力大,于是,这个压力差便形成了一种向上的升力,当这个升力大于飞机的重量时,飞机就飞起来了。
翼剖面又称翼型。典型的翼型上凸下平,人们通常称流线型。根据流体的连续性和伯努利定理可知,相远前方的空气来,流经上翼面的气流受挤,流速加快压力减小,甚至形成吸力(负压力)而流过下翼面的气流流速减慢。于是上下翼面就形成了压力差。这个压力差就是空气动力。按力的分解法则,将其沿飞行方向分解成向上的升力和向后的阻力。阻力由发动机提供的推力克服。升力正好可克服自身的重力,将飞机托向空中。这就是飞机为什么会飞的奥秘所在。
投票时间到期,系统自动决定
任何航空器都必须产生大于自身重力的升力才能升空飞行,这是航空器飞行的基本原理。前面我们提到,航空器可分为轻于空气的航空器和重于空气的航空器两大类,轻于空气的航空器如气球、飞艇等,其主要部分是一个大大的气囊,中间充以比空气密度小的气体(如热空气、氢气等),这样就如同我们小时候的玩具氢气球一样,可以依靠空气的静浮力升上空中。远在一千多年以前,我们的祖先便发明了孔明灯这种借助热气升空的精巧器具,可以算得上是轻于空气的航空器的鼻祖了。
然而,于重于空气的航空器如飞机,又是靠什么力量飞上天空的呢?
相信大家小时候都玩过风筝或是竹蜻蜓,这两种小小的玩意构造十分简单,但却蕴含着深刻的飞行原理。飞机的机翼包括固定翼和旋翼两种,风筝的升空原理与滑翔机有一些类似,都是靠迎面气流吹动而产生向上的升力,但与固定翼的飞机有一定的差别;而旋翼机与竹蜻蜓却有着异曲同工之妙,都是靠旋翼旋转产生向上的升力。
机翼是怎样产生升力的呢?让我们先来做一个小小的试验手持一张白纸的一端,由于重力的作用,白纸的另一端会自然垂下,现在我们将白纸拿到嘴前,沿着水平方向吹气,看看会发生什么样的情况。哈,白纸不但没有被吹开,垂下的一端反而飘了起来,这是什么原因呢?流体力学的基本原理告诉我们,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,白纸上面的空气被吹动,流动较快,压强比白纸下面不动的空气小,因此将白纸托了起来。这一基本原理在足球运动中也得到了体现。大家可能都听过足球比赛中的“香蕉球”,在发角球时,脚法好的队员可以使足球绕过球门框和守门员,直接飞入球门,由于足球的飞行路线是弯曲的,形似一只香蕉,因此叫做“香蕉球”。这股使足球偏转的神秘力量也来自于空气的压力差,由于足球在踢出后向前飞行的同时还绕自身的轴线旋转,因此在足球的两个侧面相于空气的运动速度不同,所受到的空气的压力也不同,是空气的压力差蒙蔽了守门员。
于固定翼的飞机,当它在空气中以一定的速度飞行时,根据相运动的原理,机翼相于空气的运动可以看作是机翼不动,而空气气流以一定的速度流过机翼。空气的流动在日常生活中是看不见的,但低速气流的流动却与水流有较大的相似性。日常的生活经验告诉我们,当水流以一个相稳定的流量流过河床时,在河面较宽的地方流速慢,在河面较窄的地方流速快。流过机翼的气流与河床中的流水类似,由于机翼一般是不称的,上表面比较凸,而下表面比较平,流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水,流速较快,而流过机翼下表面的气流正好相反,类似于较宽地方的流水,流速较上表面的气流慢。根据流体力学的基本原理,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高,换一句话,就是大气施加与机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大,二者的压力差便形成了飞机的升力。
当飞机的机翼为称形状,气流沿着机翼称轴流动时,由于机翼两个表面的形状一样,因而气流速度一样,所产生的压力也一样,此时机翼不产生升力。但是当称机翼以一定的倾斜角(称为攻角或迎角)在空气中运动时,就会出现与非称机翼类似的流动现象,使得上下表面的压力不一致,从而也会产生升力。