風箏的原理是什麼？放風箏有什麼技巧？

12-07

風箏面與氣流方向之間存在一個稱為迎角或攻角的夾角，氣流流過時分為風箏上和風箏下兩部分，下面的那部分稱為下洗氣流，兩部分空氣對風箏施加力的作用。由於迎角的存在以及氣流速度的疊加，下洗氣流中空氣分子垂直於下表面的動量分量大於風箏上方氣流中空氣分子垂直於上表面的動量分量。空氣分子與風箏碰撞後的結果就是兩個力不等，如果迎角大小和氣流速度合適，風箏下面的力豎直向上的分量大於上面的力豎直向下的分量，合成後能抵消重力風箏就飛起來了。

放飛階段給風箏提供足夠大的氣流速度（跑快一點），注意選擇一個合適的迎角，不要太小（升力不足），也不要太大（不然會產生類似飛機失速升力陡降的現象）

根據我的理解，風箏和飛機的升力原理慎用伯努力方程解釋。不過我不是學航空或者流體力學的，只是畢業論文做的是固定翼飛機升力的簡單模擬，查過一些資料，嚴謹說法是怎樣還請高人解答

如何放風箏

作者劉炳言

關鍵詞 風箏、放風箏

摘要

引言

放風箏必備的客觀條件

放風箏的技術與方法

如何優雅地放風箏而不被同齡人嘲笑

鳴謝

參考文獻

摘要

本文簡要介紹了風箏，詳細闡述了放風箏的技術以及原理。

引言

風箏，亦稱風琴、紙鷂、鷂子、紙鳶，閩南語稱風吹。古代稱之爲「鷂」，北方謂之「鳶」。風箏是一種比空氣重的，能夠藉助風力在空中漂浮的製品。[1]

自古以來就是廣大勞動人民熱愛的娛樂活動。

放風箏必備的客觀條件

風箏一隻、備線滾輪一個、開闊的空間以及最重要的——速度合適且穩定的風。

放風箏的技術與方法

我們選取這樣一個風箏作為基本的模型：其主幹為對稱的三角型，以保證兩側受力均衡；除兩翼及中線的支架外，在其背部還有一個有韌性的橫樑桿支撐兩翼，以保證風箏的外形在飛行過程中保持不變；在風箏尾部還有幾條對稱分布的尾線，除裝飾作用外，還有提供拉力向後的拉力，保持風箏在豎直方向上平衡的作用。

在放風箏的全過程中，有經驗的人往往會控制風箏的中心對稱軸於與風的速度矢量平行，與地面垂直的平面內，使其以頭部朝上的姿態保持和水平線有5~30°的傾角（，我們稱之為迎角），並且令兩翼的連線與地面平行。(1)

我們分析一下為什麼這樣的姿態可以保證風箏的爬升，滑行和降落。

風箏在飛行的全過程中收到的力主要有：重力，風的推力，升力，風箏線的拉力。對於更精細的模型，還會有摩擦力，這裡不考慮。

設氣流以大小為v的速度吹向風箏，風流動到風箏底部時會受到阻礙，進而產生一個垂直於風箏平面的力，這個力的大小與氣體密度，氣流速度的冪，粘滯係數，以及氣流方向上的截面積成正比，即

F=CSp*v^r

由於空氣的密度可以近似地看作一個常數，由材料決定的粘滯係數也大同小異，所以影響推理的主要因素在於速度與截面積。

同時，由於下側風速下降，風箏兩側的氣流速度出現差異，上側的風速大，下側的風速小，進而由伯努利方程可推出氣體會產生向上的升力。由於風箏的外形構造導致這一效應不甚明顯，所以不是我們考慮的重點。

以上我們可以得出這樣的論斷：

風速越大，風箏形狀不變的情況下面積越大，氣流的推力越大。(2)

為了讓風箏起飛，除了等風來之外，我們還需要增大風相對於風箏的速度，這是我們採取的策略是迎著風，手持風箏短距離助跑，邊跑邊適度放線。

近地面兩三米的地方風往往無力，需要通過牽拉風箏線來「渡過難關」。

輕微向下拽動風箏線，可以使得風箏向垂直於其平面向下的方向產生一個較小的速度分量，這時風箏整體相對於氣體運動，會受到一個遠大於線繩拉力的反方向的力，這樣的力有助於保持風箏方向的穩定，和提供一個短暫的升力。

為了讓風箏爬升，需要推力在豎直方向上的分量F_rec=CSp*v^r*costheta不小於重力，

而截面積的大小又為S=S_0sintheta，所以豎直方向上的分力為

F_rec=1/2*CS_0p*v^rsin2theta

所以，在爬升階段，為了獲得更大的升力，需要調整角度向45°靠攏。(3)

但是我們不能忽略的一點是，風箏作為剛體也存在轉動運動，實際情況下的氣流也不是穩定的均勻氣流，氣流的不穩定性使得兩側或上下不對稱，產生一個方向隨機的力，如果theta角過大，力臂也會隨之增大，進而這种放大作用產生的力矩會導致風箏側翻或豎直翻滾（，另外，迎角過大也會導致類似飛機爬升時的陡降。）所以我們需要適當降低迎角的大小，以降低力矩的影響。所以將風箏迎角穩定在45°以下是一個好的策略。(4)

需要注意，風箏在上升過程中需要適當地放線。我的做法是將手輕輕壓住滾輪，當上升趨勢劇烈時滾輪會自動放線，反之則不會。這樣可以避免因過度放線導致風箏失控的局面產生。

我們不能忽視在升起的同時氣流還提供了一個向後的分力，這個力的作用在於保持風箏的平衡。

風箏升起以後，我們就不再需要過大的升力（，就像騎車一樣，速度越快雙手脫把越容易）。

我們的工作轉變為保持其在一定的高度穩定飛行。

這時候，我們通過順勢降低風箏與水平面的夾角，可以減小升力，使其與重力基本平衡。

滑行的關鍵在於保持風箏的穩定，在高於地面100米左右的空中，肉眼觀測的結果表明氣流的速度大於地面速度，並且更加不穩定，不穩定性表現在：風速大小的不穩定性和氣流方向的不穩定性。

風速大小的不穩定性導致了風箏可能在滑行的過程中突然失去升力，向下墜落。

這個時候我們需要做的就是提供一個向上的升力。

怎麼做？牽拉。

重複做牽拉運動可以保持風箏短時間內維持標準姿勢，當風速恢復到足夠大時，風箏就可以繼續滑行。(5)

我們為什麼不調整角度以增加升力呢？

原因有二。一是當風箏高度上升到一定水平時，線繩的頂端基本處於自然下落狀態，此時難以通過牽拉產生水平方向的力而調整角度，二是由於相對「高空」氣流更不穩定，這樣做可能會使風箏失去平衡。

氣流方向的不穩定性是一個比較難以解決的問題，我們考慮當變化不劇烈時的措施。

氣流方向的變化往往會使風箏整體繞中心對稱軸旋轉過一定角度，這樣的姿勢會使風箏向一側傾斜的同時不斷下落。在這個過程中，中心軸朝向會發生微小改變，最終朝向風的來向。我們要做的是在中心軸調整好自己的位置前保證風箏不落地。

這一過程的難點在於我們不能通過簡單的牽拉調整方向，相反，直接牽拉會產生正反饋，加大風箏側旋的角度。

這時候我採取的措施是調整自己的站位（俗稱：跑），使得風箏線與中心軸出於同一個平面，這時候再牽拉，反向力矩會調整好風箏的位置，下面我們只需要讓其重新上升就好了。(6)

需要注意，跑位時不能只看風箏，還要注意周圍的障礙物，鑒於大家放風箏多數是在廣場公園，尤其冬天枯木枝椏叢生，更要注意。風箏線一旦掛在樹枝上結果就只能是箏墜人流淚了（我才不會告訴你我試圖將風箏線從樹枝上取下來的努力使得一棵桃樹添了好幾圈白線作為裝飾，嗯，單調的冬天更美麗了，呵呵噠）。

那麼如何收風箏呢？收風箏過急容易導致風箏失去平衡，收風箏過緩則容易在應對氣流的不穩定性過程中致使風箏反覆爬升。

一個簡單的做法是，邊收線邊往前走。這樣可以保證風箏不會因為角度太大而側翻。(7)

當風箏收到近地面三四米的時侯很可能會突然墜落，這與爬升陡降的道理相同。這時候我們要做的就是以英雄救美的姿態去接著它。即便沒有接住，他也不會太受傷。

如何優雅地放風箏而不被同齡人嘲笑

放風箏這一樂趣與技術並存，情懷與難度兼備的休閑娛樂活動在我國文化中有不可動搖的地位，一直廣受老百姓的熱愛。一些十八九歲的男孩子（wo)卻對自己在情人節前夕一個人跑到廣場上去放風箏這一行為感到羞愧，害怕受到同齡人的嘲笑，這是不可取的，為光榮而偉大的放風箏事業做出貢獻，永遠不是一件不好意思的事情。我們不僅要放風箏，更要叫上朋友放風箏，更要發動人民群眾一起放風箏，這樣才能讓放風箏這項活動深入到群眾中去，這樣才能讓放風箏這項活動散發出無窮的生命力。

懷著無窮的革命熱情，「腹有詩書氣自華」，牽拉，跑位，都盡顯著優雅，自然就不必擔心他人的看法。

鳴謝

在這裡我要感謝我的父母，如果不是他們，這篇論文早就寫完了。

還有，感謝各位的耐心，看我一本正經地瞎扯到這裡.（づ￣3￣）づmua~

參考文獻

[1]維基百科_風箏"風箏"[DB/CD]

風箏在空中受到三個力的作用：重力，拉力和風力。
風力可以分解成垂直方向和水平方向，拉力也可以分解成垂直方向和水平方向。
這幾個力是平衡的。
而風箏線是緊繃的，但又是彎曲的，這是因為風箏線自重的原因，因為長，自重就不能忽略，所以形成風箏線同時是緊繃和彎曲這樣的狀態。一般繩子彎曲是沒有張力的。

我第一次放就比大多數人飛的高了，根據我首次拿起風箏就能飛的心得：手拉著線，感受線的力度。拉力大感覺它能飛，就放線，放線不能太急，放線過程感受線的力道，放太快就會變輕，這時候放慢；拉力變小感覺它要下來，可以收線，同樣收線過程中感受拉力，也可以移動步伐來配合。總之，風箏它要飛，就讓他飛，他不飛就要拉。
在廣場中，四周是建築，微風，陣風，風向不定，這種情況下能讓風箏上天，才是放風箏最有成就感，最爽的。

風箏線不能拽得太緊，太緊了就飛不起來,

線也不能離手，一旦離手，風箏就飛走了,

所以得收收放放，放放收收,

最後，風箏越飛越高，但不至於離線飛走。

其實「風箏原理」可以引用在諸多的「回憶」中

如，「失戀」、「企業倒閉」、「決策失誤」等等

聊以自慰，僅此！