问题

飞机的全部重量都是靠发动机的推力承担的吗?假设飞机在静止的空气中巡航的话?

回答
这绝对是一个值得深思的问题,尤其是当我们看到飞机在空中平稳飞行时,很容易产生这样的联想。但实际上,飞机在静止空气中巡航时,它的全部重量并不是由发动机推力来直接承担的。这是一个关于力的平衡与相互作用的精彩范例。

我们来拆解一下这个问题,就像我们观察一架正在飞行的飞机一样,一步步地弄清楚这里面的门道。

首先,我们要明确飞机在飞行过程中受到的几大基本作用力:

1. 重力 (Weight): 这是地球对飞机施加的向下的引力。毫无疑问,这是飞机需要克服的最根本的力量。飞机有多重,重力就有多大,它永远指向地心。

2. 升力 (Lift): 这是产生于机翼上的一种向上的力。升力的产生是飞机能够飞行的核心奥秘,它与飞机的速度、机翼的形状(翼型)、迎角(攻角)以及空气的密度息息相关。简单来说,机翼上方空气流速比下方快,根据伯努利原理,上方压力小,下方压力大,这种压力差就形成了向上的升力。

3. 推力 (Thrust): 这是由发动机(涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机等)产生的,推动飞机向前运动的力。这是我们刚才讨论的那个力。

4. 阻力 (Drag): 这是空气对飞机运动产生的向后的阻碍力,与飞机的速度、外形以及空气的密度有关。飞得越快,阻力越大。

现在,我们把目光聚焦到“静止的空气中巡航”这个场景。这里的关键词是“巡航”和“静止的空气”。

巡航 (Cruise): 巡航是飞机在空中以相对稳定速度和高度进行的长距离飞行阶段。这意味着飞机在垂直方向上是平衡的,在水平方向上也是相对平衡的。

静止的空气 (Still Air): 这意味着没有风、没有上升气流或下降气流等外界空气的扰动。

在飞机稳定巡航状态下,根据牛顿第一定律(惯性定律),作用在飞机上的合力为零。这意味着飞机在各个方向上受到的力是相互抵消的。

我们重点来看看垂直方向的力平衡:

重力 (Weight): 向下。
升力 (Lift): 向上。

在稳定巡航时,飞机的速度和高度都是恒定的,所以它没有向上或向下的加速度。要做到这一点,就必须满足:

升力 (Lift) = 重力 (Weight)

也就是说,在飞机稳定巡航时,升力正好等于飞机的总重量。升力是产生于机翼上的,而不是发动机的推力。发动机的推力虽然是飞机飞行的先决条件(没有推力就没有速度,没有速度就没有升力),但它并不是直接“托住”飞机的那个力。

那么,发动机的推力在做什么呢?它在对抗的是阻力。

在稳定巡航时,飞机在水平方向上的力平衡是:

推力 (Thrust) = 阻力 (Drag)

推力推动飞机前进,而阻力则试图将飞机向后拖拽。只有当推力与阻力相等时,飞机的水平速度才会保持恒定。

所以,我们可以这样理解:

1. 发动机的推力 提供了飞机向前运动所需的能量,产生了空气流过机翼的速度。
2. 机翼 利用这个空气流速和自身的形状,产生了升力。
3. 当升力等于飞机的重力时,飞机就能克服重力,在垂直方向上保持稳定。
4. 当推力等于飞机的阻力时,飞机就能克服空气的阻碍,在水平方向上保持稳定速度。

打个比方,你可以想象一个人在跑步机上跑步。跑步机的皮带在你脚下向后移动(这有点像阻力),你需要用腿向前蹬(这有点像推力)来保持身体在跑步机上的位置,不被皮带带走。同时,你的身体也在承受重力,而支撑你身体不跌落的是你脚底与皮带之间的摩擦力(这有点像升力),但这个摩擦力是皮带“给”你的,而不是你脚尖“用力向上顶”出来的。

飞机也是类似的道理。发动机提供前进的动力,让空气流过机翼产生升力,而这个升力才是直接对抗重力的。

所以,回到你最开始的问题:“飞机的全部重量都是靠发动机的推力承担的吗?”答案是:不是。飞机的全部重量是由升力来承担的,而发动机的推力是间接促成升力产生的关键因素,并且它主要用于克服阻力。两者虽然都至关重要,但作用机制是不同的。没有升力,飞机就无法对抗重力;没有推力,飞机也就无法产生足够的升力来维持飞行。它们是互相协作,共同完成飞行的。

网友意见

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如果承担指的是抵抗重力的话,靠的是飞机结构

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