飛機通過拋物線飛行實現失重的原理是什麼？

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根據和菜頭的回答：需要多大的速度？大概可以獲得多長時間的失重？這個時間是不是固定的？公式？

十一期間有幸作為國內某科研單位的「小白鼠」參加了法國太空研究中心CNES組織的拋物線失重飛行。我就根據自身體驗做一下補充。
上面的答案里 @Linus Wang的最完整。
以下文字與圖片未經許可禁止轉載。
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這次飛行由CNES子公司Novespace負責組織，法國總裝備部試飛員值飛。機型為空客A300 Zero-G。是A300系列裡的第三架飛機。這家公司負責面向全世界的航天局，科學研究機構提供科研微重力飛行服務。同時也面向個人提供商業微重力體驗服務——土豪趕緊去買票！。

飛機經過改裝，去掉了機身中段的座椅，作為載荷艙，在機身前後段留下了50個座椅，供實驗人員於起飛與降落階段使用。載荷艙內沒有舷窗，牆壁，地板，天花板都鋪上了厚厚的海綿，防止失重環境下漂浮造成的碰傷。

下面來回答題主的問題：
1.需要多大的速度?大概可以獲得多長時間的失重？這個時間是不是固定的？
多大速度都可以，可能獲得的失重時間長度由飛機速度Vo，進入拋物線的角度ro決定，遵照以下公式

以A300 Zero G為例，它以47度的初始角度和650km/h的初始速度可以獲得22秒的微重力環境。
如下圖：
A300 Zero G在6000米空中，以810km/h的巡航速度開始拉升機動，經歷20秒的1.8G的超重階段後達到47度仰角。此時駕駛員開始減小油門並推桿減小仰角，並繼續上升。與很多人想像的不同，歷時22秒的失重在這個時候就開始了，而不是從到達最高點開始俯衝之後。飛機在到達最高點8500米後以390km/h的速度轉為俯衝。並不像 @和菜頭所說的那樣有一個平飛階段。俯衝階段則在飛機達到45度俯衝角之後結束。飛行員會拉起機頭進入平飛階段準備下一次拋物線飛行。此時飛機再次進入一個超重階段，直至飛機完全平飛。
（上圖是拋物線機動軌跡和速度變化，下圖是拋物線飛行時加速度感測器記錄的重力變化）

說是拋物線飛行，是指整個機動過程中飛機的飛行軌跡。飛機其實是將自己注入了一個繞地球質心的橢圓形軌道的遠地點末端。所以飛行員會在失重開始的時候向機艙廣播：Injection（注入），失重結束時廣播：拉起（Pull out）。

說是失重（0 gravity），其實你不論在地面還是地球軌道上都會受到來自地球的引力，你失去的不是重力，而是重力感。重力感就來自於其他物體對你的支撐。

失重=處於自由落體之中

軌道上的太空人就是由於受到地球引力而時刻處於自由落體之中，但是由於他們處於地球軌道上，永遠不會落到地面上，所以他們也就時刻處於失重狀態了。

飛機處於巡航狀態的時候，發動機推力等於空氣阻力，升力等於重力，在進入拋物線失重狀態時，駕駛員會減小油門，但仍然保持一定的功率以平衡空氣阻力，由於速度的減小與攻角的增大，機翼上的升力也減小趨近於零（不是很確定……有高人可以來指點一下），於是飛機此時只受到重力作用，帶著所有乘客做自由落體。

上面介紹完了失重飛行的原理。下面來一個知乎體：乘坐失重飛機是怎樣的體驗？

首先你要年滿18歲身體健康，沒有高血壓心臟病，需要醫生開具體檢證明。上飛機之前要給你注射防暈車的葯Scopolamine。沒有用藥的人會有50%在飛行途中產生嘔吐不適。用藥之後僅有10%。藥力很猛，打完之後和喝醉酒上頭一樣。有個法國妹子打完針直接撲街了。
飛機基地位於波爾多Merignac國際機場。飛行區域有兩個地方，一個是大西洋，一個是地中海。如果大西洋上天氣不好就去地中海。至於為什麼在海上，我想陸地上的居民應該沒有誰想看到自己頭上有人開著一架大飛機在玩過山車對吧。
飛行持續3小時，每天早上9:30起飛。30分鐘爬升前往飛行區域，中途兩小時用於完成31次拋物線機動，最後半小時返航。0號機動是贈品，用來讓大家體驗失重。隨後的30次用於科學實驗的。每次拋物線飛行到下一次的時間大約3分鐘，五個拋物線為一組，中間有一個較長的間隔5分鐘——讓不舒服的人去嘔吐，以及上廁所。要想避免嘔吐，就要避免在超重階段過多活動頭部——站起、坐下或者左右觀望——這樣會擾亂人體的前庭功能，引起暈船的癥狀。
廁所里的水池和馬桶都是封死的——沒有人想失重的時候看到奇怪的東西從馬桶里飛出來吧。男生可以找機組要一個空的礦泉水瓶子，女生——嗯——人家也是考慮過的，有一個類似裝了尿不濕的嘔吐袋的東西供女生使用。
發兩個圖與一段視頻，圖片分別是A300 Zero G在波爾多吉倫特河口外做Injection與Pull out。這麼大的仰角和俯角我也是醉了。

A300 Zero G Flight視頻
然後就是激動人心的登機時間了，所有人都要穿上連體服法國的

或者是中國的
登機不用查護照也不用安檢，直接上就可以
這是飛機前部和後部座椅區域

請記住橘黃色的同志，他們是安全員，萬一你要是失重控制不住自己亂飛了，他們會來拯救你把你拉回地面的。
中間休息的時間還可以去駕駛艙參觀一下。飛行員會在飛行一半的時候交班，一共有三個飛行員和四個機械師來保證飛行的順利。綠色連體服的就是飛行員。
超重階段感覺也很奇特，人會深深地陷入腳下的墊子里，抬起手臂就像是覺得地板上有膠水粘著自己，至於抬腿則極其困難，不僅腿的重量變成了1.8倍，而且另一隻腳上承受的重量也增加了。從超重轉失重的過程大約持續3秒鐘，有種大腦充血的感覺，類似過山車開始俯衝，但是更加強烈，進入失重狀態後倒是很適應，沒有任何不適。
下面失重開始：Injection！
憤怒的小鳥

這小哥姿勢不錯

這些小哥在飛機上裝了一堆氣瓶和一個內燃機做微重力燃燒實驗，我森森的為飛行安全感到擔憂。尤其是他們第一天還發生了泄露故障。飛機上的安全裝置是有防毒面具的……就是因為這種人的存在……

這幾個國際太空大學（International Space University）的童鞋不知道用腳在幹什麼

此外在載荷艙最後面有一個網兜圍起來的小房間叫Free Float Zone，沒事的人可以進去體驗自由漂浮的趕腳，每次限額三人

最後安利飛行組織方Novespace，他們從前年起面向公眾提供失重飛行體驗服務。有意者可以通過 Weightless Air Zero G flight 公司訂票，單人票價6000歐元 ( 本人面向土豪提供訂票及行程安排服務，土豪快來找我)。每次飛行包含15個拋物線，一次火星重力0.38g，一次月球重力0.1g以及13次零重力，每次22秒左右，所以基本上是一秒鐘體驗20歐元（貴！T_T）明年起每年會有四次公眾飛行，所得款項將用於資助太空研究。2015.4.29的飛行已經預定滿員。6月19日的飛行即將開始預定，不要錯過。沒有飢餓營銷，沒有乘以三，只有50個名額，先到先得！

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土豪可以花6000歐元去買票。那廣大屌絲怎麼辦？下面就為大家帶來解決方案：

苦逼Phd可以想辦法說服自己老闆把自己的研究課題拿到微重力環境下研究。就可以免費上飛機啦！
碼農可以和老闆說在失重環境下開發效率會提高，讓老闆給你出錢去坐。
不是Phd也不是碼農：
失重：漂浮的感覺其實類似於在游泳池裡潛水，區別只是水的摩擦力稍微比較大。出門右轉游泳池，只要98！
超重：買幾個沙袋綁在自己的大腿小腿上臂小臂身上，就可以體驗兩倍重量。但是注意，這個時候的加速度還是，一倍重力加速度。
超重轉失重：上海迪斯尼過山車，只要998！

大家對於原理和體驗都說的比較完整了，我看過之後也受益頗多。之前的夢想之一就是能夠體驗失重的感覺，但無論是法國的零重力體驗和美國的零重力體驗都太貴了！需要好幾萬軟妹幣！後來想想，自己開賽斯納172也一樣可以啊！他們用的噴氣式波音727飛機承受的過載只有2.5G（好像是，歡迎大神糾正我），而賽斯納172的過載可以到4G！

想到就開始行動。在機場碰到了航校的同學，他們聽說我的想法都想跟我一起飛行，體驗一下失重的感覺。於是就有了下面的視頻。

如果你也是飛行員，而且是開小飛機的，也可以試試。只要注意以下幾點：

1、上升階段不要失速

2、永遠保持機翼水平

3、永遠保持飛行是Coordinated Flight

4、注意飛機的Load Factor

5、別忘了Clearing Turns！

朋友看過這個視頻，說我笑的太淫蕩……

我覺得朋友說的對……

好吧我Taxi的速度確實太快了，因為趕著起飛……

統一回答，其實確實可以搞出時間更長的失重，只是我飛行水平的問題，每次有了失重的感覺我就想慢慢拉平

應該是拋物線型吧。此時飛機不提供動力，依靠剩餘速度爬升、下降，此時飛機只受重力作用，因此飛機內部不是慣性系。但根據牛頓第二運動定律，該飛機內部可以看做一個引入慣性力的慣性系，慣性力加速度的方向是與飛機的加速度（也就是重力加速度）方向相反、大小相等。於是飛機中的人就會受到慣性力和重力作用，這兩個力大小相反，方向相等，於是就相互抵消。因此就會感到失重。
失重飛機工作過程的簡單介紹：http://baike.baidu.com/view/3464489.htm
其中第3條：3．失重飛行段：當飛機飛到一定距離時，飛行員同時連續地操作操縱桿和油門桿，使飛機飛出一個拋物線形狀的特技飛行，它的上升段相當於物體的垂直上拋運動，下降段相當於物體的自由落體運動，加速或減速運動的慣性力恰好與重力抵消，使飛機處於失重狀態；

1. 沒有支持力就會失重
對於重力的感覺來自於支持力，包括椅子對我們的支持力，也是每一塊肌肉感覺到的支持力（可以把整個人想像成一個有自重的彈簧）。關閉引擎的瞬間，我們受到的力只有重力，這個力使我們向下加速（或者向上減速），我們卻感覺不到任何支持力，因此飛機開始失重。

因此不管飛機飛行狀態如何，只要關閉引擎，水平飛行的速度又沒有產生向上的升力，我們就開始進入完全失重的狀態。（如果飛機機翼還感受到一定的升力，就是部分失重。）

2. 倒U型的操作方法和計算：
倒U型，也就是∩型，相當於上拋運動，理想情況是飛機垂直向上飛，達到一定速度以後關閉引擎，此時開始失重，飛機自由上拋向上減速，到達頂端以後自由落體向下加速，回到關閉引擎的水平位置時飛機重新開啟引擎，失重感消失。整個∩型的過程中都是失重的，失重時間等於t=2v/g，其中v為垂直向上的速度，g為重力加速度9.8m/s^2。比如你向上的速度是294m/s，可以失重60s。

回到關閉引擎位置的時候我們還會再往下掉一段距離，這段距離是超重的，飛機保持引擎的話會以U型掉到最低點以後往上飛，飛到原來的水平位置時飛機再關閉引擎，又進入失重狀態。假定飛機有一點點向右→的速度，那麼整個飛行狀態如下：
∩ ∩ ∩ ∩ 失重
U U U U 超重
飛機的飛行軌跡沿著U∩的線條，這兩行的分隔線就是飛機關閉和開啟引擎的位置。

當然現實中比較難實現垂直上飛，如果以45°角斜向上飛的話，把上圖的U和∩中的改成∧和∨就可以了。失重時可以考慮調整機翼的形狀，最小化飛機水平速度產生的升力。
∧ ∧ ∧ ∧ 失重
∨ ∨ ∨ ∨ 超重
但是實際上的飛行軌跡還是拋物線，因為水平速度可以看成是勻速，豎直是加速度為g的加速運動。拋物線比較難畫，⌒～……，意會一下就好吧？

水平速度對失重時間沒有貢獻，因此對於相同的失重時間，飛機的總速度需要原來的1/cos45°=√ 2 ≈1.4142 倍。失重時間 t ≈ 1.4142 v/g ，v為斜向上飛的飛機總速度。假如飛機斜向上的速度為294m/s，每次可以失重的時間約為42.5秒。
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個人看法，用的是初中還是高中的牛頓力學。

跟你跳起來下落過程中的失重是以個道理的

失重？發動機關了往下掉就失重了，跟你在電梯里，電梯往下掉一樣。加速度等價於均勻引力場，跟你速度基本沒關係，所以可能朝上飛可能朝下飛，如果一開始朝上，再有點水平速度的話，相當於你朝天上扔了塊石頭的樣子，畫個拋物線。反正只要發動機關了就失重了。忘了，還得把翅膀收起來，或者把飛機立起來也行

因為控制的好，重力都用於提供物體曲線運動的向心力了，所以也就類似於失重了。

簡單的來說就是飛機和你一起自由落體

感覺和電梯墜落一個意思

飛行中產生一段時間只受到重力，過載為0，類似於自由落體的狀態，就失重了，時間也就20~30秒差不多。速度第一張圖中單位千米每小時，認為的安全高度是固定的（有固定的飛行模式），所以失重時間也是固定的。什麼公式？

不知道題主知不知道當年某論壇神貼。。

也許根據失重原理宇航員可能就不會死

初中老師如何看待他的學生會提這種問題

跟墜機失重差不多，失重時間大概跟高度相關

精神病人思路廣，二逼青年歡樂多，和他平時生活中是一樣的。

國際空間站也是這麼失重的啊。

詳見初中物理

跟重物下落類似，只不過加了水平初速度就成拋物線了

跟什麼「倒U型」無關，自由落體狀態即失重狀態。如果自由落體恰好速度有水平分量，那就是拋物線------所謂「倒U型」。。。

飛機以45度仰角急速拉升，然後進入平飛，然後再以45度傾角下降。這大概就是你所說的「倒U型」飛行。

在上升階段，飛機垂直加速度高於重力加速度。改為平飛時，乘客依然有垂直向上的加速度，如果剛好可以和重力加速地反向等數值，那麼就進入了失重狀態。#這個解釋是錯誤的#

平飛階段，人只受到重力加速度作用，進入失重狀態。

原理? 難道不就是 "參照系"三個字么?!

只是表象吧，是人的感覺失重了，真正意義上的失重是不受重力作用。