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升力是如何产生的,让飞机能够飞行的?

关于飞机升力产生的原理,长久以来存在着一个被广泛接受的错误说法,即伯努利定理:

然而,伯努利定理并不是解释升力产生的正确原理。事实上,升力产生的原理是通过机翼使一定质量的气流向下方加速,从而产生反作用力。当飞机向前运动并与运动方向成一小角度,即迎角,那么紧挨下表面的空气将被迫向下离开,这些空气微团每一个都具有惯性,它引起的反作用力将顶着机翼下表面并与大气压相加,于是局部压力将大于大气压。

在机翼上方,大气压强迫靠最近的一层空气流向下偏的上翼面,这部分气团惯性的反作用力要抵消上翼面的一部分大气压,因而局部压力下降而低于大气压。介于机翼下方的高压区和上方的低压区之间是机翼前缘,空气在这里将获得向上的加速度。

此外,机翼的前缘曲率和形状对于防止因粘性使边界层在前缘表面和自由气流之间堆积甚至“脱离”表面至关重要。一旦发生分离/堆积,所需朝下加速的空气量将明显减少,从而限制了最大升力。现代运输机机翼的前缘附近流速通常为飞行速度的5倍,这表明为了尽可能推迟最终的分离,非常关键的是使上表面的弯曲尽可能缓慢一点。

流动分离既是对升力的限制,又是产生升力的条件。如果空气没有粘性,当然就不存在上侧面流动分离的问题,但是上、下表面的压差就会引起绕后缘的反流。这种反流一方面降低机翼后部下侧的高压,另一方面又因空气流向上表面而减弱上侧的低压,结果根本无法产生升力。所以,粘性引起的流动分离从机翼后缘下侧的流动来看是产生升力的条件,同时从机翼上侧流动来看又是对升力的限制。

总的来说,升力产生的原理是通过机翼使气流通过后缘时向下的速度提高,从而决定了机翼能获得的升力大小。而伯努利定理并不是解释升力产生的正确原理。

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