F0902015 林喆丰 5090209370 征服蓝天，像鸟一样地飞翔 我们人类是生活在陆地上的动物，在陆地上生活久了，自然也想要在其他的 生活环境中留下自己的足迹。当我们看见水中的鱼时，我们义无返顾的跳入水中， 好在上天用约占全身质量70%的水组成了我们的身体，让我们能够比较轻松地在 水中游泳，尽管我们还是不能像鱼那样一直生活在水中，但是水中也己经有了人 类的踪迹。然而，当我们抬头仰望天空时，却发现只有飞虫和鸟儿能在空中自由 地飞行，不受地形和障碍的影响。对于自诩为“万物之灵”的人类而言，在一个 自己无法涉足的空间却有动物能够生活，自然是难以接受和服气的。因此，人类 开始了长达千年的征服天际之旅。 人类是善于学习的，自然会想到学习鸟类的飞行方法。所以就有人开始尝试 挥动自己的双臂，或是装上羽毛，模仿鸟飞行的动作。但是这种尝试的结果可想 而知，距离真正意义上的飞行还差得很远。 可见，要想把人送上天空确实有些困难，因此人们开始尝试将一些小东西送 上天空。在中国古代就有不少这样的有趣发明，例如我们小时候常常玩的风筝、 竹蜻蜓和孔明灯等。 风筝可以说是每个孩子童年时必玩的一种游戏，一人拉着风筝，一人攥着风 筝线，迎风而跑，跑到一定速度后放开风筝，扯动风筝线，风筝就自然飞上了天 空。其中的原理非常简单，风对风筝迎风面的力、风筝线的拉力和风筝的重力三 力平衡，从而让风筝能够静止在空中。 图一风筝受力图 风筝能飞起来，那么将风筝上挂上一个人又如何呢？带着这种尝试，人们利 用风的力量发明了滑翔翼。滑翔翼增加了飞行的速度，从而增加了风给滑翔翼的 升力，使得滑翔翼能比风筝克服更大的重力，直至能将人带入天空。 但是要使用滑翔翼，就必须有动力源，有的滑翔翼依靠快艇或是汽车拉动
F0902015 林喆丰 5090209370 征服蓝天，像鸟一样地飞翔 我们人类是生活在陆地上的动物，在陆地上生活久了，自然也想要在其他的 生活环境中留下自己的足迹。当我们看见水中的鱼时，我们义无返顾的跳入水中， 好在上天用约占全身质量 70%的水组成了我们的身体，让我们能够比较轻松地在 水中游泳，尽管我们还是不能像鱼那样一直生活在水中，但是水中也已经有了人 类的踪迹。然而，当我们抬头仰望天空时，却发现只有飞虫和鸟儿能在空中自由 地飞行，不受地形和障碍的影响。对于自诩为“万物之灵”的人类而言，在一个 自己无法涉足的空间却有动物能够生活，自然是难以接受和服气的。因此，人类 开始了长达千年的征服天际之旅。 人类是善于学习的，自然会想到学习鸟类的飞行方法。所以就有人开始尝试 挥动自己的双臂，或是装上羽毛，模仿鸟飞行的动作。但是这种尝试的结果可想 而知，距离真正意义上的飞行还差得很远。 可见，要想把人送上天空确实有些困难，因此人们开始尝试将一些小东西送 上天空。在中国古代就有不少这样的有趣发明，例如我们小时候常常玩的风筝、 竹蜻蜓和孔明灯等。 风筝可以说是每个孩子童年时必玩的一种游戏，一人拉着风筝，一人攥着风 筝线，迎风而跑，跑到一定速度后放开风筝，扯动风筝线，风筝就自然飞上了天 空。其中的原理非常简单，风对风筝迎风面的力、风筝线的拉力和风筝的重力三 力平衡，从而让风筝能够静止在空中。 图一 风筝受力图 风筝能飞起来，那么将风筝上挂上一个人又如何呢？带着这种尝试，人们利 用风的力量发明了滑翔翼。滑翔翼增加了飞行的速度，从而增加了风给滑翔翼的 升力，使得滑翔翼能比风筝克服更大的重力，直至能将人带入天空。 但是要使用滑翔翼，就必须有动力源，有的滑翔翼依靠快艇或是汽车拉动， F 风 F 线 G
有的则是让驾驶者从高处跳下，用重力产生动力。然而无论是牵引或是重力方法， 都无法达到人类自由飞翔的要求，所以人们依旧在寻找更加优秀的飞行设备。 为了实现从平地上升的目的，人们想到了利用浮力原理。这个由古希腊哲学 家、数学家、物理学家阿基米德发现的定理是指物体受到的浮力等于它排开液体 的重力。对于完全浸没在液体中的物体，因为排开液体的体积和它自身体积相同， 所以只要物体密度小于液体密度，就能浮起来。这个定理对气体一样适用，所以 只要能够排开和人质量相等的空气，就能将人“浮”在空中。由此，热气球在十 八世纪被法国的蒙戈菲尔兄弟发明出来。主要运用的方法是制造一个巨大的气球， 利用加热的方法，使得气球内空气密度减小，产生更大的浮力。其实早在中国的 三国时期，诸葛亮就已经发明了孔明灯，发出求救信号，最终得救。这也许可以 称得上最早的热气球了。 但是热气球需要排开足够体积的空气才能载人升空，所以其自身的体积必然 也十分巨大，对于飞行和运输都产生了巨大的不便。同时热气球的飞行方向控制 主要还是要依靠风力的作用。这也不能实现人类翱翔蓝天的梦想。因此，人们又 发明了更好的飞行器一一飞机。 众所周知，飞机是由20世纪初的美国人莱特兄弟发明的。飞机的出现使得 人们能够通过机械手段自由地在空中移动。同时随着飞机技术的不断发展，飞机 已经逐步能适应各种天气状况。不像气球那样利用空气的浮力，飞机则是利用了 空气流动时产生的升力来上升，其中的一条重要定理便是伯努利方程：对于重力 场中的不可压缩均质流体，满足以下方程 p+pgh+ipvi=C 式中p、p、v分别为流体的压强、密度和速度；h为铅垂高度，g为重力 加速度；C为常量。 为了使飞机有向上的升力就必须使飞机机翼上表面压力小于下表面，而根据 伯努利方程，要减小空气对机翼的压强，在机翼上下表面离地高度几乎相等的情 况下，就要增大空气流经上表面的速度。 在飞机机翼的设计中，采用上表面突起，下表面较平的设计，增加空气流经 上表面的路程，所以空气的速度增大，使得空气对上表面压力减小，产生升力。 NACA Aerofoil Sections 1998-2005 AeromechUSyd.eduAU 月NASA TM4741 NACA 4 Diot Section NACA 2412 4.5 Digit Series Section Number 2412 60:2412 23015 Number of Points 121 6.6A series g613 6018 图二naca1412的翼型
有的则是让驾驶者从高处跳下，用重力产生动力。然而无论是牵引或是重力方法， 都无法达到人类自由飞翔的要求，所以人们依旧在寻找更加优秀的飞行设备。 为了实现从平地上升的目的，人们想到了利用浮力原理。这个由古希腊哲学 家、数学家、物理学家阿基米德发现的定理是指物体受到的浮力等于它排开液体 的重力。对于完全浸没在液体中的物体，因为排开液体的体积和它自身体积相同， 所以只要物体密度小于液体密度，就能浮起来。这个定理对气体一样适用，所以 只要能够排开和人质量相等的空气，就能将人“浮”在空中。由此，热气球在十 八世纪被法国的蒙戈菲尔兄弟发明出来。主要运用的方法是制造一个巨大的气球， 利用加热的方法，使得气球内空气密度减小，产生更大的浮力。其实早在中国的 三国时期，诸葛亮就已经发明了孔明灯，发出求救信号，最终得救。这也许可以 称得上最早的热气球了。 但是热气球需要排开足够体积的空气才能载人升空，所以其自身的体积必然 也十分巨大，对于飞行和运输都产生了巨大的不便。同时热气球的飞行方向控制 主要还是要依靠风力的作用。这也不能实现人类翱翔蓝天的梦想。因此，人们又 发明了更好的飞行器——飞机。 众所周知，飞机是由 20 世纪初的美国人莱特兄弟发明的。飞机的出现使得 人们能够通过机械手段自由地在空中移动。同时随着飞机技术的不断发展，飞机 已经逐步能适应各种天气状况。不像气球那样利用空气的浮力，飞机则是利用了 空气流动时产生的升力来上升，其中的一条重要定理便是伯努利方程：对于重力 场中的不可压缩均质流体，满足以下方程 1 2 2 p gh v C 式中 p 、 、v分别为流体的压强、密度和速度；h为铅垂高度， g 为重力 加速度；C 为常量。 为了使飞机有向上的升力就必须使飞机机翼上表面压力小于下表面，而根据 伯努利方程，要减小空气对机翼的压强，在机翼上下表面离地高度几乎相等的情 况下，就要增大空气流经上表面的速度。 在飞机机翼的设计中，采用上表面突起，下表面较平的设计，增加空气流经 上表面的路程，所以空气的速度增大，使得空气对上表面压力减小，产生升力。 图二 naca1412 的翼型
图二是由NACA Aerofoil Sections软件记录的NACA2412的翼型。这款翼型就 满足上下表面形状的要求，可以给飞机提供足够的升力。 飞机的动力源是飞机上的发动机，老式飞机用发动机驱动飞机前的螺旋桨使 飞机加速，而现在的飞机已经使用了涡轮发动机，产生的推力更加强大，能使飞 机达到更高的速度。而为了操纵飞机的飞行方向和高度，飞机上装有襟翼，驾驶 员能在驾驶舱中进行操作，方便而安全，不用再“靠天吃饭”，看风向的“脸色” 行事了。 直到飞机的问世，人类可以说是开始在蓝天中找到了属于自己的一片天地， 数千年的飞行梦也终于等到了实现的那天。而如今，人类已经将自己的目光瞄向 了地球之外的空间，火箭和航天飞机的发明必将让人类对未知领域的探索更进一 步，最终实现飞天的壮举
图二是由 NACA Aerofoil Sections 软件记录的 NACA2412 的翼型。这款翼型就 满足上下表面形状的要求，可以给飞机提供足够的升力。 飞机的动力源是飞机上的发动机，老式飞机用发动机驱动飞机前的螺旋桨使 飞机加速，而现在的飞机已经使用了涡轮发动机，产生的推力更加强大，能使飞 机达到更高的速度。而为了操纵飞机的飞行方向和高度，飞机上装有襟翼，驾驶 员能在驾驶舱中进行操作，方便而安全，不用再“靠天吃饭”，看风向的“脸色” 行事了。 直到飞机的问世，人类可以说是开始在蓝天中找到了属于自己的一片天地， 数千年的飞行梦也终于等到了实现的那天。而如今，人类已经将自己的目光瞄向 了地球之外的空间，火箭和航天飞机的发明必将让人类对未知领域的探索更进一 步，最终实现飞天的壮举
