紙飛機飛行原理是怎樣的?
紙飛機屬於無動力滑行飛行方式,在給與初始動力之後,紙飛機向前具有速度,翼面切割空氣,產生壓差,維持飛行。一般紙飛機疊的好的話,翼面壓差可以產生向上的升力,紙飛機可以滑行較長時間,疊的差的話,上翼面壓力大於下翼面,直接就掉地上了。
紙飛機飛行的動力來自於出手時的動能,在投出後,若是飛機的高度保持不變,而空氣阻力又會逐漸減緩飛機的速度,此時紙飛機便會用犧牲重力勢能的方式換取繼續向前運動的動能,因此我們看到了一條滑翔軌跡,理論上好的紙飛機的機翼具有較好的升阻比,但是根據個人經驗,哪怕是平直翼也能夠飛行的較遠,在這裡機翼幾乎不產生升力,而是像箭羽一樣起 stabilizer的作用,相反升力較大的機翼若是沒有控制好投擲力度,反而會突然大仰角地上升,然後失速,因此我覺的要討論紙飛機的飛行原理,應該分為兩類來談,一類是像箭一樣,依靠出手動能飛行的,這類飛機投擲時力度與飛行距離成正比,二類是像滑翔機一樣靠速度產生升力滑翔飛行的,這類飛機哪怕垂直釋放,也能由犧牲重力勢能而來的動能產生升力,進而迅速改平並滑翔飛行。
難道不是這樣么
非對稱翼才有伯努利方程帶來的升力,而一般來說紙飛機是對稱翼的,所以基本上是靠慣性往前飛
我覺得紙飛機的飛行原理和飛機並不相似。有點太迷信伯努利了。飛行器的升力以兩種為主:伯努利定律和牛三定律。在紙飛機這樣的飛行環境中,有著極低的雷諾數和飛行速度,這樣的情況下,伯努利效應產生的升力相對極小,主要升力為牛三的反作用力提供。不能將之類比于飛機而認為升力是由於伯努利效應。
樓上各位大大講得很清楚了,伯努力原理 + 渦升力 + 慣性。附上一架我折的鴨式布局的紙飛機。主翼有厚度,利用伯努力原理;鴨翼配平 + 拖渦流。飛起來特別爽 ^^
慣性么
我覺得紙飛機的升力原理是三角翼的升力原理,由於擲出飛機時飛機具有動力,並且有一定的攻角。於是機翼上會產生環量,在環量的作用使得機翼下表面的流體的速度低於上表面的流體的速度,機翼下表面的壓力高於上表面的壓力,同時下表面的高壓的氣流會溢出到上表面,在下表面的流體運動到上表面時形成渦流對機翼上表面的流體有一個加速作用
,提高上表面流體的速度,流體速度越快靜壓越低。這種渦升力與普通的升力共同構成了紙飛機的升力~
來源公眾號: 摺紙飛機CLUB
| 紙飛機不止是玩物,也是人類探索飛行原理的實驗樣本。
紙飛機的起源地被業界所能接受的推測是在中國,由於四大發明之一的紙為製作紙飛機提供了材料基礎,但能追溯到年代的紙飛機是西方在1909年製作。現代第一架實用意義的紙飛機是由約翰·K·諾斯羅普在1930年所製作的,他用紙飛機模擬測試來發現真實飛機的飛行原理。
紙飛機的飛行是基於什麼理論呢?接下來我們首先對紙飛機進行受力分析。
推力:扔紙飛機時手對他的推力,(引擎)
阻力:飛機前進時,空氣與之相反的力。
升力:由於前進,在主翼上產生向上的力。
重力:紙飛機的全部重力。
在客觀的受力前提下,是基於伯努力原理、渦升力、慣性等物理現象支撐紙飛機的飛行原理嗎,請看以下拋磚引玉的淺顯分析。
- 伯努力原理
丹尼爾·伯努利在1726年提出了「伯努利原理」。這是在流體力學的連續介質理論方程建立之前,水力學所採用的基本原理,其實質是流體的機械能守恆。即:動能+重力勢能+壓力勢能=常數。其最為著名的推論為:等高流動時,流速大,壓力就小。
但是伯努利原理的條件是空氣(液體)是流動的,而飛機飛行時的空氣是靜止的,所以從伯努利原理的成因條件上看飛機的飛行環境與伯努利原理有本質的區別,不符合伯努利現象的第二條特徵。伯努利原理是氣流在運動時把本身的空氣分子的自由運動狀態改變了,強制了空氣分子的運動方向,所以空氣分子不能充分地自由運動,對周圍的壓力就小了。而飛機飛行時空氣是靜止的,空氣分子自由運動絲毫不受影響,照樣形成了四面八方的壓力。所以,在飛機的前進中,並沒有出現伯努利現象的條件,之所以人們以伯努利原理去理解,是因為人們以機翼與空氣的相對運動中假定機翼靜止的結果,但這種假定是不符合伯努利原理的。
- 渦升力
三角翼的升力原理,扔出紙飛機時具有的動力,並且有一定的夾角,觸發機翼上產生環量,在環量的作用使得機翼下表面流體的速度低於上表面的流體速度,機翼下表面壓力高於上表面壓力,同時下表面的高壓氣流溢出至上表面,在下表面的流體運動到上表面時形成渦流對機翼上表面流體有一個加速並提高上表面流體速度,流體速度越快靜壓越低。這種渦升力與普通的升力共同構成了紙飛機的升力。
- 慣性
物質固有的力,是一種抵抗的現象,它存在於每一物體當中,大小與該物體相當,並盡量使其保持現有的狀態,不論是靜止狀態,或是勻速直線運動狀態。比如當你踢到球時,球就開始運動,這時因為這個球自身具有慣性,它將不停的滾動,直到被外力所制止,同理紙飛機亦然。
紙飛機原理運用:
1)在紙飛機機翼尾端適當的摺起弧角。
2)力求紙飛機在空氣中滑翔更久,就必須減低任何可形成阻力的可能性(非正式比賽,最好在做成紙飛機之後,用膠布把翼面上有重疊的紙張部位貼緊)
影響紙飛機的飛行因素:
1)飛機結構、紙張質料、機翼尾端弧角、機翼面積、飛機的重心、飛機的重量、投擲角度、投擲力量。
2)紙飛機構造上的要素有:翼、機頭較重(因升力作用在較後如機頭過輕不能平衡),整體重量適中,左右平衡,有尾翼或替代物。
紙飛機扔出後,可能出現下列幾種不平衡的偏向飛行及修正飛行的方法。
所有重於空氣的物體飛行的主要事實是:機翼通過迫使空氣向下流動,使得飛機升起來。
這是《操縱桿和方向舵》一書中對所有重於空氣的飛行器得以升空的原理的概述。
機翼用下表面將空氣向下推,用上表面將空氣向下拉,其中後一個動作更為重要。但是,我們真正需要理解的是,無論以何種方式,機翼都是迫使空氣向下的。在對空氣施加一個向下的力時,機翼會受到一個向上的反作用力—這個原理也被稱為作用與反作用定律(牛頓第三定律)。基於同樣的原理,槍在向前射出子彈的同時槍身會有反衝現象;消防水帶的噴嘴在向前噴出水柱的同時,會把消防員重重地往後推。空氣是有重量的,海平面上每立方米的空氣重約1.2 千克。因此,當機翼不斷對一立方米又一立方米的空氣施加向下的力時,機翼會受到同樣巨大的向上的反作用力。 這就是飛機得以上升的原因。根據牛頓定律,如果機翼迫使空氣向下流動,那麼空氣一定會向上推舉機翼。換言之,如果機翼需要在不斷受壓變形的空氣這種流體中支撐飛機的話,那麼它只能通過迫使空氣向下流動來實現。伯努利定理中所有複雜的物理學、流體力學中所有高深的數學以及展示機翼周圍氣流的所有圖表,都只是更詳細地闡述了牛頓定律本身有多麼適用。例如,有一種表述非常有意思但(對飛行員來說)真的無用:機翼利用其上表面,通過吸力完成大部分氣流下洗的工作。為了了解如何駕駛飛機而專註於研究伯努利和普朗特的理論,就像為了理解網球的運動而去研究球在撞擊球場時球中橡膠分子的運動以及擊球時球拍上網線的運動一樣。為什麼不簡單地觀察球的彈跳呢?我想紙飛機也是類似的原理吧。飛機得以飛行,是因為機翼有迎角,能夠使空氣向下流動,從而使自己上升冰姐女神說,是因為你哈氣,給了紙飛機信仰,於是紙飛機就能飛了。
折的好的紙飛機,以合適速度拋出去後翼面與飛行方向形成一定攻角,從而產生一定的升力和阻力,與重力動態平衡。最終動能和勢能被空氣阻力逐漸消耗,飛機落地。
是真空原理,在紙飛機的上翼面產生真空區,真空區的氣流產生下洗氣流,向下的氣流反作用力,使飛機獲得反方向的作用力,將飛機拉上去的。以前的原理認為是流速差原理,但是同一個機翼上翼面前部分產生的是向下的力量,而後一部分才產生向上的力量,所以,同一個翼面產生的升力相反,成了悖論。看一下鳥類飛行的真實原理,就會明白了。
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