想飞-没那么简单 小时候也曾幻想我有一天会不会也能靠一双人工的翅膀,在广阔无垠的天空中自由自在 地飞翔。大学里学习了流体力学,对飞行的原理有了一定的了解,终于知道小时候的梦想有 多么幼稚可笑了。 鸟类是自然界的飞行高手,他们自由自在地翱翔于蓝天,早在文艺复兴时期,达芬奇曾 经模仿鸟的飞行画出了扑翼机的草图。然而扑翼机在后人的不断完善下,最终也没能飞起来, 至此人们才意识到鸟类的飞行不仅仅是扑翼这么简单。我们解剖鸟类时会发现其生理结构几 乎处处是有利于飞行的。我们知道物体在空中飞行时受到升力、重力、阻力、推力。要想能 翱翔在天空中,首先要客服的就是自身的重力。鸟类的骨骼坚固而轻巧,骨头是空心的,里 面填满了空气,鸟类的头骨是一块完整的骨块,身体各部位的骨椎都相互愈合在一起,肋骨 上有钩状突起,相互钩接,形成强固的胸廓。另外,鸟类的消化、排泄、生殖等生理构造都 趋向于减轻体重,有利于其克服地球引力而展翅高飞。除此之外,要使推力能克服飞行时的 阻力,鸟类的身体轮廓都趋向于流畅的曲线。另外鸟类还有强壮的胸肌和能提供充足氧气的 呼吸系统,这些都是为了让其能在空中不断扑翅运动。 飞机可以说在一定程度上是鸟类飞行在仿生学上的应用。关于飞机的飞行,不可不说的 是空气动力学了。我们在流体力学中学过两个原理,一个是流体的连续性定理: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。这个原理在平时生活中也是有反应的。我们通常看到江河在宽阔处特别平缓,而在狭 窄处十分湍急就是这个原理。还有一个是伯努利定理: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。从上面两个原理可以看出,要想产生升力,肯定是飞 机上下空气的流速不同引起了垂直于气流方向的压力差,压力差的总和就形成了飞机的升力。 观察飞机的结构会发现它有两个表面积很大的机翼,飞机的升力绝大部分由机翼产生,下面 我们具体看看它是怎么产生的吧。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,机翼上、 下表面出现了压力差,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。另外关于飞机运动时的阻力,有摩擦阻力、压差阻 力、诱导阻力、干扰阻力等,为了减少阻力我们可以采取一定措施,比如说优化飞机线型、 使飞机表面光滑等。 总而言之,物体的飞行是一项十分复杂而且有待继续研究的事情。人想要借助外在力量 像鸟类一样翱翔于蓝天,不可轻视的是物理规律,想飞其实没那么简单,我们还有漫长的道 路要走。 匡李礼5100109187
想飞-没那么简单 小时候也曾幻想我有一天会不会也能靠一双人工的翅膀,在广阔无垠的天空中自由自在 地飞翔。大学里学习了流体力学,对飞行的原理有了一定的了解,终于知道小时候的梦想有 多么幼稚可笑了。 鸟类是自然界的飞行高手,他们自由自在地翱翔于蓝天,早在文艺复兴时期,达芬奇曾 经模仿鸟的飞行画出了扑翼机的草图。然而扑翼机在后人的不断完善下,最终也没能飞起来, 至此人们才意识到鸟类的飞行不仅仅是扑翼这么简单。我们解剖鸟类时会发现其生理结构几 乎处处是有利于飞行的。我们知道物体在空中飞行时受到升力、重力、阻力、推力。要想能 翱翔在天空中,首先要客服的就是自身的重力。鸟类的骨骼坚固而轻巧,骨头是空心的,里 面填满了空气,鸟类的头骨是一块完整的骨块,身体各部位的骨椎都相互愈合在一起,肋骨 上有钩状突起,相互钩接,形成强固的胸廓。另外,鸟类的消化、排泄、生殖等生理构造都 趋向于减轻体重,有利于其克服地球引力而展翅高飞。除此之外,要使推力能克服飞行时的 阻力,鸟类的身体轮廓都趋向于流畅的曲线。另外鸟类还有强壮的胸肌和能提供充足氧气的 呼吸系统,这些都是为了让其能在空中不断扑翅运动。 飞机可以说在一定程度上是鸟类飞行在仿生学上的应用。关于飞机的飞行,不可不说的 是空气动力学了。我们在流体力学中学过两个原理,一个是流体的连续性定理: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。 这个原理在平时生活中也是有反应的。 我们通常看到江河在宽阔处特别平缓,而在狭 窄处十分湍急就是这个原理。还有一个是伯努利定理: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。 从上面两个原理可以看出,要想产生升力,肯定是飞 机上下空气的流速不同引起了垂直于气流方向的压力差,压力差的总和就形成了飞机的升力。 观察飞机的结构会发现它有两个表面积很大的机翼,飞机的升力绝大部分由机翼产生,下面 我们具体看看它是怎么产生的吧。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,机翼上、 下表面出现了压力差,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。另外关于飞机运动时的阻力,有摩擦阻力、压差阻 力、诱导阻力、干扰阻力等,为了减少阻力我们可以采取一定措施,比如说优化飞机线型、 使飞机表面光滑等。 总而言之,物体的飞行是一项十分复杂而且有待继续研究的事情。人想要借助外在力量 像鸟类一样翱翔于蓝天,不可轻视的是物理规律,想飞其实没那么简单,我们还有漫长的道 路要走。 匡李礼 5100109187