你是否曾仰望天空，看着数百吨的钢铁巨物载着几百人翱翔天际，心中充满疑问：飞机究竟是如何对抗地心引力飞上蓝天的？这背后其实是精妙的空气动力学原理与多个系统协同作战的成果。从机翼剖面形状的巧妙设计——上凸下平的结构让空气流过时产生压强差形成升力，到涡轮风扇发动机30-50吨的强大推力；从复合材料带来的20%减重效果，到智能系统实时监控调整飞行状态。人类正是读懂了空气的规律，用科技巧妙地驾驭自然力量，才实现了飞行的梦想。让我们一起揭开这背后的科学奥秘，探索飞机从起飞到巡航的完整原理。
哈喽大家好，欢迎收听我们的播客，我是主持人凌薇。今天，我们有幸邀请到一位航空专家陈宇先生晨羽跟大家打个招呼。大家好，我是晨羽。非常高兴能来这里和大家聊聊飞机飞行的原理。今天，咱们来聊一聊飞机是怎么飞起来的这个看起来好像是一个很简单的问题，就是一个钢铁巨物几百个人加上几十吨的行李，它怎么就能挣脱地心引力，但其实它背后是一个非常精妙的空气动力学的一个设计，包括机身的各个系统的一个配合。没错，升力怎么产生的？推力怎么产生包括怎么控制它的这个姿态，怎么控制它的这个重量和力的平衡，其实都特别有意思。咱们先来聊第一个部分就是升力的奥秘，就是飞机机翼是怎么产生升力的。对，那首先，我们先来聊一个概念，就是机翼的剖面形状。为什么飞机的机翼要做成上凸下平的这种形状其实这种形状它是一个叫做移形的一个东西。那它的好处就是当空气流过机翼的时候，上面的空气要绕过一个上凸的曲面，那它的路径就会比下面的空气要长，所以它的流速就会更快，流速更快。对，然后，根据伯努利原理，流速快的地方压强小，流速慢的地方压强大，所以机翼的上下表面就会形成一个压强差，这个压强差就会产生一个向上的力，就是这个生命。原来机翼的形状是跟空气的流动有直接关系。没错，而且这个机翼并不是说只是靠这个弯弯的形状来产生升力，其实它还有一个重要的作用，就是它有一个轻微的向上的银角，那银角会让空气撞击到机翼的下表面的时候被向下推，那这个时候，根据牛顿第三定律，被向下推的空气就会给机翼一个向上的反作用力，这个力就会跟上面的压强差产生的力，一起共同构成了这个飞机升力的来源。那就是说飞机的机翼和影情是怎么配合起来，让飞机真正的飞起来的机翼它是负责产生升力，那引擎它是负责给飞机提供一个向前的推力，那当飞机在起飞的时候，引擎会带着飞机在跑道上加速，那这个时候，机翼就会因为飞机的前进把空气向下推，然后产生足够的升力，当升力大于飞机的重量的时候，飞机就会离开地面。那在空中飞行的时候，机翼和引擎是不是还要不断地调整。没错，没错，那在空中飞行的时候，机翼还是要靠空气的流动来产生升力，那这个时候，飞行员可能会通过调整飞机的姿态，或者说调整一些可变形的机翼的部件来改变机翼的形状，从而改变升力的大小，那引擎也会不断的调整推力，来保持飞机的速度和高度，那这个时候飞机就可以平稳的飞行了。那当飞机要落地的时候，引擎会减速，那机翼就会产生更多的升力，来帮助飞机减速，好升力这部分内容咱们就先聊到这，休息一下，马上回澜那我们来进入第二个部分，就是东力的原理。那这个咱们就要来聊一聊，飞机引擎到底是怎么让飞机前进的。其实现在的民航客机，它主要用的是这种涡轮风扇发动机，那这种发动机它其实就是在核心机部分是有一个高压控破坏丝儿然后空气被压缩之后，会进入到燃烧室跟燃油混合被点燃产生一个高温高压的气体，就会去推动一个turbine，那这个turbine又会带动这个compressor，所以这是一个很高效的一个空气循环，那这个气体最后就会从尾喷管喷出去，根据牛顿第三定律，飞机就会获得一个向前的推力，原来背后还有这么多级的能量转换。没错，而且这个涡轮风扇发动机，它其实是一个介于涡轮喷气和涡轮螺桨之间的一种发动机，那它的好处就是它既有高速度，然后又有较高的效率。那现在的民航客机单台发动机的推力可以达到30到50吨，那两台发动机就可以轻松的推动280吨的机身，那这个就是为什么飞机能够快速的起飞并且能够保持高速巡航的一个关键那当然现在也有一些新的发动机的设计，比如说混合型的发动机，或者说是电动发动机，那这些也都是为了未来更高效的飞行在做准备。那飞机是怎么做到在起飞的时候加速，然后怎么来控制它的爬升和速度的就是飞机起飞的时候，飞行员会全油门，让发动机产生最大的推力，然后同时，他会操纵飞机的操纵轮，让飞机抬头增大机翼的影觉。那这个时候空气流动的更快，机翼产生的升力就会大于飞机的重量，飞机就会离开地面。那这个时候飞机离地之后飞行员还要做什么调整吗？离地之后飞机还是要保持一个适当的银角那这个时候，镜愈合，缝翼就会自动的展开，那镜翼会增大机翼的面积，然后缝翼会形成一个缝隙，让下方的高速的气流能够向上流东。那这两个作用都会让机翼产生的升力进一步的增加同时飞行员也会适当的减少一些推力让飞机能够平稳的爬升那同时高度表和空速表会帮助飞行员来监控飞机的状态。那整个这个过程，就是发动机、机翼的这些系统共同协作的一个结果。飞机在巡航的时候，它是怎么来保持飞得又稳又省油的巡航的时候，飞机的高空高速飞行是靠涡轮风扇发动机来提供动力，那这个时候，飞行员会根据高度和速度来调整发动机的推力，那同时，飞机的银角和机翼的形状也会自动的调整到最省油的状态。原来还有这么多自动的系统在帮忙。没错，然后，飞机还会通过调整飞机的姿态和影情的推力，来保持升力和重力的平衡，那同时飞机的电子系统也会不断的监控飞机的状态，那如果有必要的话，它还会自动的来进行一些调整。那飞行员就在旁边进行一个监控，那这样的话，就可以保证飞机飞的又稳又省油。聊了这么久的动力原理感觉信息量不小，咱都歇会儿喝口水待会儿继去，我们现在来进入到第三部分，我们来聊一聊轻量化和智能控制是怎么帮助飞机飞得更轻松的。首先，第一个问题就是，先进的材料是怎么改变飞机的结构的。现在的飞机机身大量的使用这种铝合金，还有一些碳纤维、德服合材料。那比如说像波音七八七它的复合材料可以达到50%那这种材料比传统的铝合金瑶情20%以上那这确实对飞机的性能是一个很大的提升。没错，而且比如说，这种碳纤维复合材料，它的强度是比铝合金还要高的，那同时它的重量又要比铝合金要轻，那同时，它的耐腐蚀性也要比铝合金要强，所以这就为什么现在的飞机越来越采用这种情质的高强度的材料。那直接的结果就是，飞机的自重就降低了，那影情就不需要那么大的推力，那同时航程也可以延长，那同时环保性也可以提升。那就是多方面的性能都有一个提升。那飞机在飞行过程当中，是怎么澜节省能源的这个首先，就是飞机的机身会做成这种流线型，就是它的机头是圆的，然后机身是光滑的，尾翼是收缩的，那这种设计就可以让空气顺利的流过，不会产生太多的阻力。那这样的话，确实可以减少一些阻碍。对，而且，比如说像飞机的大翼，它会有一些金翼凤翼这些可以动的一些部件。那它在起飞的时候，会展开这些部件，来增大机翼的面积。那这样的话，就可以在低速的时候也产生足够的升力。那同时，它在降落的时候，也可以让飞机更平稳的接地那同时，这些智能的材料还可以根据飞行的条件来自东的调整机翼的形状那这样的话，就可以让飞机在巡航的时候更省油。那同时也可以延长引擎的使用寿命。那就是多方面的小义。那现在飞机上的一些智能的系统到底是怎么？帮助飞机更安全更高效的飞行的。现在飞机上有很多的传感器，它会实时的监控飞机的各个部件的状态，那这个数据会传到飞机的中央计算机里面，那中央计算机就会自动的来调整飞机的一些系统，那比如说像引擎的推力，或者是说一些飞控的表面那同时，它也会提醒飞行员一些潜在的问题那同时，它也可以帮助飞行员来执行一些复杂的飞行东作那同时，它也可以让飞机更遵守航线，那同时也可以优化飞机的航路，那这样的话，就可以减少一些延误。也可以让飞行更经济，那就是多方面的让飞机更智能更安全更高效对，今天我们聊了飞机升力的产生，聊了推力的来源，也聊了轻量化和智能控制的一些好处。其实归根结底，我们人类正是读懂了空气的规律，然后用科技巧妙的去戒律，所以才让这个钢铁巨物能够翱翔澜天，好了，那就是这一期节目咱们就到这里了，感谢大家的收听，咱们下次飞行再见。
