物理异想课程论文 李翔5111619036 环境科学与工程学院 教授要求我们写一篇与“飞”有关的论文，我的第一反应是：可不可以写一下自己名字 的来历呢？我的名字叫李翔，“翔”这个字必然是与“飞”有着千丝万缕的联系，应该也不 算跑题吧。这当然是玩笑了，不过探讨一下“飞”与“翔”之间的联系与区别，我想还是有 意义的。 “飞”，意即飞行，其基本含义为：物体在距离地球表面有一定距离的空间内的运动。 能够进行飞行运动的物体包括飞机、热气球、火箭、宇宙飞船等等。而能够飞行的生物也有 很多，例如昆虫、鸟类等等。 空气是绝大多数物体飞行的介质，而飞行物体正是靠着空气所提供的浮力来平衡自身所 受重力，从而能够在空中悬浮。以飞机为例：空气的总压由动压和静压组成，且是一定的。 其中动压和空气流速成正比，若动压变小则静压相应变大。飞机的机翼上下面形状是不一样 的，上表面弧度较大而下表面则平坦，这样在切割空气时使得从机翼上方流过的空气因在同 样时间内走过更多路程而流速较快，动压较大，静压较小，而从机翼下表面流过的空气则刚 好相反。于是，机翼的上下表面就出现了空气的静压差，从而将机身托举起来。热气球的飞 行原理较为简单，它是通过将气球内的空气加热，使其密度变小后产生较大浮力而升空的。 昆虫和鸟类则是通过翅膀的拍打来使空气产生反作用力来将自身托起。从动力的来源角度讲， 飞机等飞行器是靠燃料燃烧所释放的化学能转化为机械能，而生物则是通过肌肉做功来实现。 太空飞行器的飞行原理则与上述略有不同。在升空时，航天器从尾部向下喷出大量气体， 依靠这些气体产生的反作用力而升空。进入太空之后，航天器就脱离了地球重力的束缚而在 万有引力的作用下围绕中心天体作圆周运动。当然，实现这一点需要航天器有着相当大的运 动速度。例如，要使航天器沿地球表面作圆周运动，需要物体达到7.9公里/秒的速度，亦 即第一宇宙速度，也叫环绕速度。这一数值可通过机械能守恒定律列出方程求解得出，即重 力加速度乘以地球半径再开方所得的数值。事实上，航天器在距离地面表面数百公里以上的 高空运行，地面对航天器引力比在地面时要小，故其速度也略小于7.9公里/秒。当航天器 超过第一宇宙速度达到11.2公里/秒时，它就会脱离地球的力场而成为围绕太阳运行的 人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，亦称逃逸速度。由于月球还未超出地球引力的范 围，故从地面发射探月航天器，其初始速度不小于10.848公里/秒即可。挣脱太阳引力的 束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或者大于16.7km/s,即第三宇 宙速度。需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的值： 如果方向不一致，所需速度就要大于16.7公里/秒了。可以说，航天器的速度是挣脱地球 乃至太阳引力的惟一要素，目前只有火箭才能突破该宇宙速度。 “翔”，亦即滑翔，其基本含义为无动力（或关闭发动机）的重于空气的航空器利用重力 及风力做下滑或其他的飞行运动。可以看出，它与飞行最大的区别就在于无动力。我们时常 会看到的老鹰或海鸥等鸟类在空中盘旋而不拍动翅膀，就是一种滑翔。没有翅膀的人类也不 甘示弱，发明出了滑翔伞和滑翔机。其中，滑翔机的出现比飞机还要早，它为飞机的发明做 出了不可磨灭的贡献。现代滑翔机的结构与飞机基本相似，一般由以下几个部分构成：机翼、 水平安定面、垂直安定面、副翼、扰流板、升降舵、方向舵和起落架。滑翔机的起落架通常 只有两个主轮，有时两侧机翼翼尖处还各有一个小轮，以便于地面停放。滑翔机的一个显著 特点就是具有大展弦比的狭长机翼和光滑细长的机身，其滑翔比与同是固定翼航空器的飞机 相比要大很多，这种大滑翔比使滑翔机具备了很强的留空能力。目前有些高级滑翔机的滑翔 比可达到50：1，即在无风条件下，滑翔机每下降1米的高度就可在水平方向上滑翔50米的
物理异想课程论文 李翔 5111619036 环境科学与工程学院 教授要求我们写一篇与“飞”有关的论文，我的第一反应是：可不可以写一下自己名字 的来历呢？我的名字叫李翔，“翔”这个字必然是与“飞”有着千丝万缕的联系，应该也不 算跑题吧。这当然是玩笑了，不过探讨一下“飞”与“翔”之间的联系与区别，我想还是有 意义的。 “飞”，意即飞行，其基本含义为：物体在距离地球表面有一定距离的空间内的运动。 能够进行飞行运动的物体包括飞机、热气球、火箭、宇宙飞船等等。而能够飞行的生物也有 很多，例如昆虫、鸟类等等。 空气是绝大多数物体飞行的介质，而飞行物体正是靠着空气所提供的浮力来平衡自身所 受重力，从而能够在空中悬浮。以飞机为例：空气的总压由动压和静压组成，且是一定的。 其中动压和空气流速成正比，若动压变小则静压相应变大。飞机的机翼上下面形状是不一样 的，上表面弧度较大而下表面则平坦，这样在切割空气时使得从机翼上方流过的空气因在同 样时间内走过更多路程而流速较快，动压较大，静压较小，而从机翼下表面流过的空气则刚 好相反。于是，机翼的上下表面就出现了空气的静压差，从而将机身托举起来。热气球的飞 行原理较为简单，它是通过将气球内的空气加热，使其密度变小后产生较大浮力而升空的。 昆虫和鸟类则是通过翅膀的拍打来使空气产生反作用力来将自身托起。从动力的来源角度讲， 飞机等飞行器是靠燃料燃烧所释放的化学能转化为机械能，而生物则是通过肌肉做功来实现。 太空飞行器的飞行原理则与上述略有不同。在升空时，航天器从尾部向下喷出大量气体， 依靠这些气体产生的反作用力而升空。进入太空之后，航天器就脱离了地球重力的束缚而在 万有引力的作用下围绕中心天体作圆周运动。当然，实现这一点需要航天器有着相当大的运 动速度。例如，要使航天器沿地球表面作圆周运动，需要物体达到 7．9 公里/秒的速度，亦 即第一宇宙速度，也叫环绕速度。这一数值可通过机械能守恒定律列出方程求解得出，即重 力加速度乘以地球半径再开方所得的数值。事实上，航天器在距离地面表面数百公里以上的 高空运行，地面对航天器引力比在地面时要小，故其速度也略小于 7.9 公里/秒。当航天器 超过第一宇宙速度达到 11．2 公里/秒时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的 人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，亦称逃逸速度。由于月球还未超出地球引力的范 围，故从地面发射探月航天器，其初始速度不小于 10．848 公里/秒即可。挣脱太阳引力的 束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或者大于 16.7km/s，即第三宇 宙速度。需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的值； 如果方向不一致，所需速度就要大于 16．7 公里/秒了。可以说，航天器的速度是挣脱地球 乃至太阳引力的惟一要素，目前只有火箭才能突破该宇宙速度。 “翔”，亦即滑翔，其基本含义为无动力(或关闭发动机)的重于空气的航空器利用重力 及风力做下滑或其他的飞行运动。可以看出，它与飞行最大的区别就在于无动力。我们时常 会看到的老鹰或海鸥等鸟类在空中盘旋而不拍动翅膀，就是一种滑翔。没有翅膀的人类也不 甘示弱，发明出了滑翔伞和滑翔机。其中，滑翔机的出现比飞机还要早，它为飞机的发明做 出了不可磨灭的贡献。现代滑翔机的结构与飞机基本相似，一般由以下几个部分构成：机翼、 水平安定面、垂直安定面、副翼、扰流板、升降舵、方向舵和起落架。滑翔机的起落架通常 只有两个主轮，有时两侧机翼翼尖处还各有一个小轮，以便于地面停放。滑翔机的一个显著 特点就是具有大展弦比的狭长机翼和光滑细长的机身，其滑翔比与同是固定翼航空器的飞机 相比要大很多，这种大滑翔比使滑翔机具备了很强的留空能力。目前有些高级滑翔机的滑翔 比可达到 50:1，即在无风条件下，滑翔机每下降 1 米的高度就可在水平方向上滑翔 50 米的
距离。滑翔机主要依靠上升气流进行持续飞行，否则就必须靠牺牲高度来维持飞行。在无风 情况下，滑翔机在下滑飞行过程中依靠自身重力的分量获得前进动力，这种损失高度的无动 力下滑飞行称为滑翔。在有上升气流时，滑翔机可以籍此实现平飞或升高，这种飞行方式称 为翱翔。滑翔和翱翔是滑翔机的两种基本飞行方式。 上天造物时并没有赐予人类一双能够飞翔的翅膀，人类却凭借自己的头脑和双手创造出 了各种飞行器在空中自由翱翔。对天空的怀想，激励着一代又一代人探索的渴望，没有什么 能够阻挡，没有什么到不了的地方。 参考资料： 1.R.H.Barnard,D.R.Phipott A Description of the Physical Principles of Aircraft Flight 2.百度百科飞行词条http:/baike.baidu.com/view/68831.htm 3.百度百科滑翔词条http://baike.baidu.com/view/68823.htm 4.维基百科滑翔机词条 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%BB%91%E7%BF%94%E6%9C%BA 5.维基百科滑翔伞词条 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%BB%91%E7%BF%94%E4%BC%9E
距离。滑翔机主要依靠上升气流进行持续飞行，否则就必须靠牺牲高度来维持飞行。在无风 情况下，滑翔机在下滑飞行过程中依靠自身重力的分量获得前进动力，这种损失高度的无动 力下滑飞行称为滑翔。在有上升气流时，滑翔机可以籍此实现平飞或升高，这种飞行方式称 为翱翔。滑翔和翱翔是滑翔机的两种基本飞行方式。 上天造物时并没有赐予人类一双能够飞翔的翅膀，人类却凭借自己的头脑和双手创造出 了各种飞行器在空中自由翱翔。对天空的怀想，激励着一代又一代人探索的渴望，没有什么 能够阻挡，没有什么到不了的地方。 参考资料： 1. R.H.Barnard, D.R.Phipott A Description of the Physical Principles of Aircraft Flight 2. 百度百科 飞行 词条 http://baike.baidu.com/view/68831.htm 3. 百度百科 滑翔 词条 http://baike.baidu.com/view/68823.htm 4. 维基百科 滑翔机 词条 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%BB%91%E7%BF%94%E6%9C%BA 5. 维基百科 滑翔伞 词条 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%BB%91%E7%BF%94%E4%BC%9E