那么,“托举”飞机上升的升力又是如何产生的呢?
我将目前最流行的解释称为“伯努利原理解释法”。
伯努利原理是什么?通俗地说就是,一定条件下(记住这五个字),在水流或气流中,速度小,压强就大;速度大,压强就小。
我们可以用一个非常简单的实验证明这个原理——拿起两张纸,往两张纸中间吹气,会发现纸不但不会向外飘去,反而会被一种力挤压在了一起。
这就是因为两张纸中间的空气被我们吹得流动的速度快,压强就小,而两张纸外面的空气没有流动,压强就大,所以外面力量大的空气就把两张纸“压”在了一起。
▲ 实验图示
理解了伯努利原理,我们就可以观察飞机的机翼了。 “伯努利原理解释法”认为,机翼上表面是弧线的,下表面是平直的,因此,飞机移动时,机翼上面的空气流动快,机翼下面的空气流动慢。根据伯努利原理,这样就产生了一个向上的升力,从而将飞机“托”上天。
▲ “伯努利原理解释法”图示
然而,不知大家有没有看过战斗机的飞行表演,里面有很炫酷的一项技能——倒飞。
若真是像“伯努利原理解释法”中所说的那样,倒飞时飞机岂不是要受到一个向下的力?飞行员不就是在“用生命表演”?
▲ 歼-10倒飞
到底哪里出错了呢?
原来,在现实中,伯努利原理的前提“一定条件下”没有被满足。因此,由之展开的解释是不完整的。这个故事告诉我们,脱离现实空谈理论完全是耍流氓。
那么,飞机的升力到底是从哪来的呢?
这里还有另一个解释——“牛顿第三定律解释法”。
这种解释认为,升力来源于空气对机翼底部的反作用力,就像打水漂一样,石子在快速滑过水面时,会排开水体从而获得反向的作用力重新离开水体,飞机在飞行时不断向下推开空气,从而依靠反作用力获取升力。
这个观点的确比上一个更完备,起码在解释“倒飞”时不会有任何问题。这样看来,飞机的推力和升力问题似乎都被一个牛顿第三定律解释清楚了。
但是,它也是不完整的。简单地说,这个解释忽略了机翼上表面对气流的作用力。
那么,升力究竟是怎么产生的呢?
我的答案是,以上两种解释都对。
为什么这么说呢?
首先,以上两种解释都属于“部分正确”,即有局限性的“正确”。伯努利和牛顿的所处的年代都没有飞机,他们更不会想到自己的理论会被用来解释飞机的升力。因此,我们很难用单一的理论做出完整的解释。
其次,飞机升力的产生是这两种因素(以及其他因素)综合作用的结果,无论对哪一种解释都不能说错。
第三,其实人类一直在进行相关问题的研究,不断有新的研究结果发表,但至今尚没有出现简单清晰且统一的答案。
▲ 流体力学中用于计算升力的N-S方程
写在最后:
这实在是一个令人难以置信的事实——尽管莱特兄弟在100多年前就把飞机送上了天,尽管现在的工程师知道如何让飞机飞得更高更快,但我们至今都不清楚飞机是如何飞起来的。
前文所提到的“伯努利原理解释法”早已被写入课本,我们在写这篇文章前甚至也一直对其深信不疑。但正如你所见,这个解释存在着巨大而显著的漏洞。
这个故事告诉我们,质疑权威的勇气在任何时候都难能可贵。我们并不是建议你在课堂上当面反驳老师的观点,而是鼓励你不要轻易改变自己的想法,哪怕这让你显得与旁人格格不入。
要知道,与众不同,有时也是一种智慧。返回搜狐,查看更多