流體壓強知識：飛機為什麼能夠飛起來？

我們在認識靜止液體和氣體壓強的基礎上，來認識流動液體或氣體的壓強。

什麼叫流體？流動的氣體或液體。流體的流速和橫截面積等因素有關。橫截面積大，流速小。反之，流速大。例如：在河道的較窄處或者淺處水流速快。在窄的出風口處，空氣的流速快。在管道的較窄處，氣體或液體的流速快。

科學家研究得出結論：流體的壓強大小與流速有關。流速大的地方，壓強小；流速小的地方，壓強大。

有一個簡易的實驗，可以驗證這個結論。手握二張紙，讓紙自由下垂，用嘴在二張紙之間，用力垂直向下吹氣，發現兩張紙向内靠近。因為吹氣，中間的空氣流速快，壓強小，兩張紙的外側是大氣壓強較大，壓強差向内，使兩張紙相互靠近。

用這個原理可以說明普通的飛機為什麼能夠飛起來。

普通飛機在飛行時，機翼把空氣分成上下兩部分，上下兩部分的空氣在相等的時間内通過的距離不相等，導緻機翼上方空氣流速快，壓強小，下方空氣流速慢，壓強大，這個壓強差就是飛機的升力。

為了使飛機獲得足夠的升力，需要飛機的速度很大。于是，在機場上就要修有一條很長的跑道，使飛機加速到起飛需要的速度，而航母則是用彈射的方法使飛機在短時間内獲得起飛速度。

飛機的發明是仿生學發展的結果。人類很早以前就夢想像鳥兒一樣在空中飛翔。通過觀察發現，鳥兒在空中展翅滑翔時也不會墜落，許多科學家和飛行愛好者經過長時間的研究和模拟，才發明了飛機。

飛機升力産生的原理對人類有益，也對人類有害。一方面，我們要利用它為人類服務，另一方面我們要預防它給人類造成傷害。

賽車尾部安裝的偏流器形狀與普通飛機翅膀形狀是一樣的，但流線方向是朝下的，壓強差是向下的，這個壓強差使賽車對地面的壓力增大而緊緊地“抓住”地面。

在火車站站台上等候火車時，你不能越過站台的安全白線。否則，人體受到的壓強差會把你“推”向火車，非常危險。在家中，如果外面風力較大，門口的“過堂風”會自動把門關上，壓強差會把窗簾“拉”向窗外。

一般的汽車是做成流線型，流線方向是朝上的，主要是為了減少空氣的阻力，但快速行駛時，産生的壓強差是向上的，使車子對地面的壓力減小，超過一定的速度，車子就會産生“漂移”。因此，在高速公路上，小型車輛也是限速的。

日常生活中，有大風的雨天，傘有可能被風吹翻卷，強對流天氣，普通的屋頂、地面上物體被卷向空中，都是飛機的升力原理對人類造成的危害。

飛機升力産生的原理，還用于流動的液體。在海洋中，二隻船是不能并列行駛的，否則，液體的壓強差會把兩隻船向内“擠壓”，從而，易發生撞船事故。

再說直升飛機。

直升機為什麼能夠飛行。直升飛機能夠垂直起降，能夠在空中懸停，能夠沿任意方向飛行，缺點就是飛行速度較低，航程也較短。

直升機的升力和推力均通過螺旋槳旋轉動獲得的。即直升機的主副螺旋槳（主旋翼與尾翼）可在水平和垂直方向上對機身提供動力，不需要普通飛機巨大的機翼。

直升機飛行時，主旋翼不斷地旋轉，空氣流過螺旋槳的上表面，流速加快，壓力減小;空氣流過螺旋槳下表面時，流速變慢，壓力增大。這樣，螺旋槳的上下表面就形成了壓力差，産生一個向上的拉力。拉力大小受許多因素的影響，比如螺旋槳與氣流流動的角度、空氣密度、機翼的大小和形狀、氣流的相對速度等。各個螺旋槳拉力之和就是螺旋槳産生的向上拉力。

直升機水平飛行時，主旋翼的螺旋槳會形成有一定錐度、底面朝上的大錐體（稱為旋翼椎體）。螺旋槳的拉力垂直于旋翼椎體的底面并與重力在一條直線上。當向上的拉力大于直升機自重，直升機就上升，小于直升機自重，直升機就下降，剛好相等，直升機就懸停。

直升飛機在起飛時，主旋翼的螺旋槳越轉越快，産生的升力就越來越大。飛行中，飛行員可以通過改變主旋翼螺旋槳旋轉的速度來調節高度。

直升機有一個飛行優勢：它可以在不改變飛機飛行方向的情況下，随時發生平移。這種移動是通過改變主旋翼螺旋槳的旋轉傾角來實現的。此時，主旋翼螺旋槳所産生的力可分解為垂直和水平兩個方向的分力，垂直方向的分力用于保持飛行高度，水平方向上的分力可使機身産生平移。

直升機尾翼的作用。牛頓第三定律告訴我們：“相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上”。如果直升機隻裝有主旋翼，機身和主旋翼螺旋槳的作用力和反作用力，會使機身發生“不由自主”地轉動，直升飛機就不能保持穩定。

要保持機身的穩定，須增加一個額外的力來抵消這種旋轉，這就是直升機尾部安裝的尾翼作用。當直升機處于直線飛行時，尾翼的推力與主旋翼螺旋槳的反作用力就構成一對平衡力。

為了控制反作用力，直升飛機是按照對稱的方式排列尾翼的。如左右對稱，前後對稱給直升機裝上兩個大小相等，旋轉方向相反的旋翼來抵消反作用力，其中，最簡單方法就是在飛機的尾部裝一個垂直旋轉的尾翼，通過“拉推”的方法抵消反作用力。通過控制尾翼“拉推”力的大小，可以達到使直升機轉彎，實現直升機的轉向。

所以，尾翼的作用就是保持直升機航向穩定，同時，還可以控制飛機的左轉和右轉。為了不讓尾翼碰到主旋翼，飛機的機身要加長，因此，直升飛機就有了蜻蜓式長尾巴。

總之，直升機是靠主旋翼螺旋槳旋轉動産生升力，靠尾部的尾翼來平衡反作用力和控制飛機的轉彎。

日常生活中，直升飛機升力産生原理也有應用。就是裝在室内頂部的吊扇。吊扇有三個螺旋槳（三個，起平衡作用）式的風扇葉，其彎曲面向上，空氣流速快，壓強小，凹面向下，空氣流速慢，壓強小，所以，産生的升力方向上，吊扇在轉動時對固定點産生的拉力小于風扇的重力。由于力的作用是相互的，風扇對空氣産生的推力推動空氣向下流動。

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