迴旋鏢的飛行原理是什麼?


查了一下,我試著說清楚。

迴旋鏢的原理有點類似陀螺進動,所以先說進動。剛體力學告訴我們,一個定點旋轉的剛體受到一個恆力時,就會發生進動,陀螺就是一個最好的例子。

如上圖,我們以從陀螺著地點出發與陀螺軸線垂直的水平線為軸分析,由陀螺自轉形成的角動量L如圖a所示,重力帶來的力矩M如圖b所示。我們又知道,力矩等於角動量的變化率,所以最終重力力矩的效果就是使自轉角動量繞著豎直的z軸旋轉起來,圖中虛線畫出的圓圈就是旋轉的路徑。當然,陀螺也就這樣轉了起來,我們稱之為進動。這件事略微有點反直覺,因為重力本來是讓陀螺往下掉,但陀螺只是在水平方向轉了起來。如果在失重環境下,你向前推一下本來沒有進動的定點旋轉的陀螺頭部,你會發現它不是像不倒翁一樣前後晃動,而是會直接向左倒過去不斷轉圈!

接下來說迴旋鏢,首先它的翼和飛機的機翼一樣,截面是這種形狀:

伯努利方程告訴我們,流速快壓強小,所以這種翼在快速運動的時候會受到空氣帶來的升力。而在飛迴旋鏢時,我們是豎直飛出去的,所以它的翼會受到側向的力。又因為迴旋鏢飛出去的同時又在快速旋轉,所以鏢的兩個翼在空中相對於空氣的速度不同,在上方的翼速度較在下方的翼快,所以受到的側向力也較下方的翼受到的側向力大。兩個力大小不相等,形成了力矩,而且迴旋鏢本身自轉也會形成一個比較大的自轉角動量。好了,現在自轉角動量有了,力矩有了,問題變得和開始的陀螺進動相同:根據角動量定理,鏢必須在往前飛的同時再做一個旋轉,邊飛邊轉,轉了一圈後就回來啦。還有一點,飛迴旋鏢時我們都是豎直地扔出去,但接回來時發現鏢已經水平了,為什麼?因為前面我們是理想分析,實際情況存在耗散。重力矩想讓陀螺往下掉,雖然進動可以阻止這種下掉,但經過摩擦之後能量被損耗,最終陀螺肯定還是會掉下去。迴旋鏢受到的力矩是想讓鏢從豎直變成水平,雖然鏢做進動可以阻止這種趨勢,但空氣阻力損耗之後終究還是要變得水平。


1、本身結構支持他有足夠的力在空中停留更久

2、還是他的兩片翼結構,雙翼位置在轉動時速度是遠遠大於中間位置(就像自行車的外圈一樣)高速度的翼會不停往中間擠!才有回來的可能


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