[轉錄]Re: [請益] 飛機飛過頭頂的問題

[hicker (能吃就是福 吃多就發福)]

※ [本文轉錄自 ask-why 看板]

作者: void (  avoid) 看板: ask-why
標題: Re: [請益] 飛機飛過頭頂的問題
時間: Thu Jun  4 10:17:36 2009

※ 引述《MrsJ (~小虎皮gigi走失~)》之銘言：
: 標題: [請益] 飛機飛過頭頂的問題
: 時間: Thu Jun  4 05:25:24 2009
:
: 要如何向小朋友簡單說明
:
: 1) 飛機之所以會在空中, 是機體下方空氣支撐著飛機重量?
:
: 2) 又, 何以去機場看飛機飛過頭頂時, 站在航道下面的我們, 沒有被這股重量壓扁?
:

  看你站的位置

  飛機在高高的天上 那當然是不會有什麼感覺

  如果起飛的時候你很衰小的剛好在飛機滑行的行經路線上

  你會被機翼的整個下洗氣流給掃到飛出去

  所以嚴格來說這股力量並不是感覺不到 端看於你站在哪裡

: --
: ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
: ◆ From: 118.169.97.211
: 推 cpt:因為空氣本身就很重了 剛稍微算了一下 地球的大氣總重量        06/04 05:47
: → cpt:相當於約11兆台波音747客機 平均壓在地球表面                  06/04 05:47
: → cpt:多一台的重量 平均下來根本沒感覺                             06/04 05:48
  支撐飛機的是升力並不是浮力

  船才能套用你的這種說法

: → bagacow:支撐著飛機的是升力而不是空氣                            06/04 05:50
: 推 cpt:但沒有空氣就不會有升力啊 XD 只是空氣是流體 不能單純用       06/04 05:52
: → cpt:"向下壓"的概念去解釋                                        06/04 05:52
: 推 bagacow:應該說是空氣流經機翼造成的升力支撐著飛機 而不是空氣     06/04 05:55
: → bagacow:要跟小朋友說明這個 折紙飛機最快了                       06/04 06:00
: → xiaoa:就像浮在水面上一樣. 機翼能夠使上方的空氣壓力變小          06/04 08:59
: → xiaoa:感覺不到是因為我們習慣啦. 上高山就會知道沒氣壓是怎麼回事  06/04 09:00
: 推 xiaoa:回baga大,壓力是指向任何方向的. 但浸泡在均質的空氣中,不會  06/04 09:04
: → xiaoa:有升力. 機翼便是破壞這種均質性. 讓下方壓力>上方,得到升力  06/04 09:04
: 推 fushi:請重新唸一下 伯努利定律 機翼上下壓力差才是上升主因        06/04 09:53

  這裡一直存在有個很大的誤解

  Bernoulli's eqaution實際上是不能"直接"套用在飛機身上的....

 因為通常Bernoulli eqaution在推導的過程中有一些假設:

  1. 不可壓縮流體

  2. 無黏性流

  3. 非旋轉流體 (curl為零)

  4. laminar flow (層流)

  空氣統統不符合以上4點 而且是不可忽略的那種不符合

  關於1 用於推導Bernoulli's eqaution的基本定律也可以適用在可壓縮流體上

  所以可壓縮流體會有另一種形式的"白努立定律"

  問題是在可壓縮流體的情況下 流速快未必壓力就會低 還有其他的附加條件

  (i.e.  溫度不變 等等....) 否則無法保證流速快壓力就會比較低 沒這麼直觀


  而(2) 空氣的黏性並不能忽略  概boundary layer(邊界層)的影響其實很大

    (3) 在很多狀況都不成立 curl 未必為零

    (4) 層流 隨著攻角和空速變化 機翼上的氣流根本常常是處於紊流狀態


  所以並不能直接套用Bernoulli's Eq.解釋 因為初始條件就不符合


  飛機為什麼能飛起來最大的原因是攻角(attack angle)

  如果拿一塊完全是平的木板 沒有機翼那種形狀 讓它有個適當的攻角往前推進

  你會發現這塊木板還是飛的起來......


    所以有些書說機翼飛的起來是因為上凸下平的形狀造成白努力效應云云....

  基本上這是錯的   根本不能直接這樣解釋  翼剖面是很大的學問 也有不是上凸下平的

  更重要的是 這種解釋根本不能說明為何飛機可以倒飛.....


   所以飛機可以飛行最重要的原因就是因為有攻角 一般機翼即使在飛機持平的狀態

  也會約有4度不等的攻角

    飛機可以飛的最大原因是依靠牛頓第三定律










--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.217.5

--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 218.169.76.196
推 SniperF:這篇是對的。一般書本對飛機的誤解太大了
推 SniperF:不過camber影響也不小就對了
推 Astronomy:難的地方在要怎樣用簡單的方式解說Kutta-Joukowski理論
推 NiChu:推薦這一篇，我也是被問過ㄧ個問題之後才發現白努力定律
→ NiChu:並不適用於機翼。按坊間的說法(因為白努力定律產生上升力)
→ NiChu:會發現飛機根本沒辦法上下顛倒著飛。
→ NiChu:實際上還是老話一句：只要推力夠，磚頭也能飛上天。
推 Astronomy:如果飛行原理出一題飛機為什麼會飛,應該會很歡樂吧...
推 chewie:電影"空中塞車"有示範如何被飛機掃出去XD 流言終結者則示範
→ chewie:汽車與巴士如何被飛機吹走:P
推 windprism:能夠倒飛的飛機不是因為翼切面接近對稱嗎？
推 windprism:總覺得回文繞了好幾大圈，卻沒有幫到原po要回答小孩子的
→ windprism:問題.. "當飛機起跑到很快的時候，經過飛機的氣流會在機
→ windprism:翼上產生升力，所以飛上天，因為只對飛機附近的氣流有影
→ windprism:響，所以在地面的我們是感覺不到的." 雖然籠統，可是回
→ windprism:答小孩子應該足夠了，而且方向也是正確的
推 AEM:NASA網站有些比較適合中小學生的教學文件  用那些來說明就夠了
→ AEM:原PO說的內容並沒有錯  只是那個難度不適合中小學生
→ AEM:就好比小學一年級學加法時  就用微積分證明1+1=2  並沒有錯
→ AEM:但那個難度並不適合小學生  而且小學生也聽不懂
→ AEM:就像我們學習的過程  小學自然學的到了國中、高中、大學  都有
→ AEM:部分內容是被更深的理論來修正我們的觀念一樣
推 AEM:http://www.aeronautics.nasa.gov/fap/all_about_flight.html
→ AEM:http://tinyurl.com/p922mg
→ AEM:我之前還有看過一個NASA網站  是說明一些常見的空氣動力學錯誤
→ AEM:不過那個網站我一時找不到了
推 AEM:還有這個  http://tinyurl.com/oyjblw
推 urocissa:A大說的可能是longer path,跟newtonian explanation吧
→ urocissa:http://science.howstuffworks.com/airplane5.htm
推 AEM:我說的那個在我第三個網址內就有了
推 AEM:另外我手邊有一本書"學飛"  提到的飛機怎麼飛的說法是比較淺顯
→ AEM:比較符合"科普"的定義  書的內容就是把原PO說的說得更白話
推 windlll:白努力只能解釋一半 但是要拿這套來驗證飛機能飛..不對!
推 AEM:不過  原PO最後那句應該是"第三運動定律"才對吧？
推 SniperF:第二沒錯。第三是作用力跟反作用力
推 AEM:是第三  因為氣流向下  所以產生向上的反作用力
推 SniperF:不對喔。飛行最主要並不是因為作用跟反作用力
→ SniperF:這點這學期上課教授才強調過
→ SniperF:飛行主要是壓差。壓差的原因回到最源頭是第二定律
推 AEM:剛剛去ask-why看  原po也改成第三了
→ AEM:其實飛行最主要的力是財力……………… XD
推 Danjor:第三定律+1
推 AEM:SniperF你說的壓差不就是白努力定律嗎
推 SniperF:不是。因為白努力的假設不符合飛行狀況
→ SniperF:第三定律飛行的是火箭，不是飛機。
推 AEM:你說的是這個吧 http://tinyurl.com/rampss
推 SniperF:應該說白努力無法直接解釋用來飛行，因為太不充分了
推 SniperF:我說的是那個網址沒錯
推 AEM:在我第三個網址內 What is lift? 點進去看吧
推 SniperF:看了。問題在哪？
→ SniperF:我突然看到我們所說的東西不一樣XD
推 SniperF:http://www.lerc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/wrong2.html
推 AEM:我指的反作用力不是你說的那個
推 SniperF:所以說我們說的不一樣麻:)
→ AEM:我說的是上翼面氣流向下產生的昇力  原po指的應該也是這個
推 Danjor:http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/right2.html
→ Danjor:上面說  升力產生來自於上下翼面流速不同  而造成力的不等
推 damontso:第三運動定律再加一票
→ Danjor:而造成上下翼面流速不同 主因為翼面的攻角  翼面形狀是副因
→ Danjor:下面有個Java 可以用來做參考  不過廣義的說法 我還是講白
→ Danjor:努力....要用到微積分去跟小朋友解釋....
※ 編輯: hicker          來自: 218.169.76.196       (06/04 17:01)
→ hicker:跟著原作一起修
推 Astronomy:依據民用航空法第二條航空器定義:只任何藉空氣之反作用
→ Astronomy:力,而非藉空氣對地球表面之反作用力,得以飛航於大氣中
→ Astronomy:之器物...所以答案是第三定律...
推 Jerryamd:套用第三定律的話當翼剖面攻角為0或是負時不就沒昇力了.
推 AEM:並不是這樣的  要看airfoil  這關於昇力係數
→ AEM:許多airfoil在AoA≦0時還是有些昇力係數
→ AEM:lift=1/2（CLρSV^2）  CL＞0就會有正昇力
推 driver0811:噴射戰鬥機也是靠"攻角"嗎?還是渦流呢
推 Astronomy:應該說L是因為Kutta理論產生的..
→ Astronomy:而AoA則跟能否滿足Kutta condition有關
推 AEM:恩 要用Kutta-Joukousky theorem解釋
推 GoldenEagle:推薦這篇文章
推 urocissa:難得看大家討論的這摸熱烈阿^^
推 ronkil:那有沒有"藉空氣對地球表面之反作用力"而可以升空的??
推 NiChu:回樓上：不知道地面效應機算不算?或是低空飛行的直昇機(?)
推 AEM:氣墊船就是了