飞机凭啥玩弄云?

有时候, 翱翔于天空的那些大家伙们会摇身成为一个个大画家, 它们以云为墨, 在天空画出一幅幅让人叹为观止的图像 。 比如下面这一副, 它的作者是“波音767” 。

飞机凭啥玩弄云?



还有这一副, 看上去就像一张嘟着嘴, 满脸通红的熊猫脸 。 很多军迷可能一眼就能猜出, 始作俑者是谁 。

飞机凭啥玩弄云?



更神奇的是, 就算没有云, 它们也能“变”出来, 并继续作画 。 比如名叫“F-15鹰式战斗机”的这位:

飞机凭啥玩弄云?



我们禁不住会问, 天空中这些漂亮的造型, 飞机是咋弄出来的?要弄清楚这个问题, 我们不妨从“飞机为什么能起飞”开始 。

所有的教科书都告诉我们, 飞机能在天上飞, 是因为机翼上下表面的压力不一样, 机翼下表面的压力大, 机翼上表面的压力小, 于是机翼上下表面产生了一个压力差, 正是这个压力差, 托起了飞机 。 可要怎样才能产生这个压力差呢, 老师又告诉我们, 空气流动速度越快, 气压就越小 。
飞机凭啥玩弄云?



上图中, 用一根水平的玻璃管, 朝插在水杯里的玻璃管口吹气时, 水会从玻璃管中流出, 这是因为, 玻璃管口周围, 空气流速大, 所以气压小, 小于正常大气压, 于是, 大气压把水从杯子中压出来了 。
上面的道理很简单, 然而, 很多人常常不注意, 这会带来危险 。 比如地铁旁, 有的人常常离飞驰而过的地铁太近, 因为有压差, 所以存在被地铁吸过去的危险 。
综上所述, 要想让机翼上下产生压力差, 一个好办法就是让机翼上下表面的空气流动速度不一样, 具体就是, 机翼上表面的空气流动快, 下表面空气流动相对慢 。 如何做呢?
有几种办法, 其中一种是, 把机翼的上表面弄凸, 比如这种:
飞机凭啥玩弄云?



机翼的这种设计, 会造成空气在机翼上表面的流速大于机翼下表面的流速, 这不难理解, 想象一下, 一条河流, 河面很宽的地方, 水的流速很慢, 当河面在某个地方突然变窄时, 水流就会迅速加快 。
上图机翼的这种设计, 就是要带来类似“河面突然变窄”的效果, 当水平的空气(河中的水)快速流向机翼时, 如果机翼薄薄的, 并且是上下对称, 那么显然, 机翼上下表面不会产生压力差, 如果机翼上表面变凸, 这就类似于原本宽宽的河面突然变窄一样, 所以, 机翼上表面的空气流速远大于下表面, 结果是, 机翼上方气压小, 下方气压大, 于是飞机便被顶起来了 。
现在, 咱们回到最初的问题, 天空中那些漂亮的云彩, 飞机是怎么弄出来的?
还是继续举例子, 我们知道, 滑冰运动员之所以能在冰面上优雅地滑行, 是因为冰面一直在支撑着运动员的鞋底, 同理, 飞机能在天上飞翔, 是因为飞机下方的大气在支撑着飞机的机翼 。 然而, 空气不像坚硬的冰面, 冰面不会变形, 但空气会, 它被机翼压缩后会变形, 会流动到气压低的地方 。 问题来了, 飞机周围, 什么地方的气压比较低呢?
现在我们已经知道, 机翼上表面的气压很低, 所以飞机在天上飞行时, 会导致飞机后面的气流向上卷起, 这就是人们常说的涡流现象 。 具体到飞机上, 通常叫做“尾涡”, “尾流”, “翼尖涡流” 。

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