這個問題其實涉及到的就是飛機飛行原理,或者具體而言就是升力所產生的機理以及制約因素。從下面兩個方面來回答吧:
1、飛機為什麼能夠離開地面?
飛機,咱們就以固定翼飛機為例(下同),之所以能夠離開地面升入天空,其背後的基本原理就是伯努利方程,具體而言就是當氣流流經機翼上下表面時候會產生速度差,速度差導致壓力差,這個壓力差正好是下表面大於上表面,這樣就產生了升力。
空氣動力學領域深入研究之後得到了飛機的升力公式:L=1/2ρV2SCL,在這個公式中,ρ是空氣密度,V是飛機的空速(也就是相對於空氣的速度),S是機翼在垂直方向的投影面積,CL是飛機的升力係數,由自身的氣動外形和姿態角度控制。
在這個公式中,1/2ρV2還有一個更專業但是卻很重要的名稱——動壓,用Q表示,那麼升力公式就可以寫成L=QSCL。透過這一轉換就可以知道,飛機的發動機其實只是負責產生推力,推動飛機向前運動,從而產生速度,進而產生動壓,動壓配合機翼面積和升力係數來產生升力。當升力等於重力的時候,飛機就可以離開地面了。
2、如何讓飛機在更短的距離起飛?
基於L=QSCL這樣的公式,如果想進一步縮短飛機起飛的滑跑加速距離,那麼就有兩種方式:
第一、提高飛機的升力係數——這種方式最為直接的案例就是滑躍甲板起飛,透過提高飛機的仰角方式,來提高飛機的升力係數,從而實現短距起飛。
第二、提高飛機的動壓Q,
動壓Q=1/2ρV2,那麼就是要提高飛機的空速,這樣以來就又形成兩種技術路線了,一種就是採用題目中提到的迎風起飛方式,也就是根據相對運動的關係,讓飛機的實際空速等於當前空速+來流速度,不過這種方式也比較有限,畢竟風速也太小了,20-30km/h,對於現代飛機而言,作用不大;
另一種技術路線就是彈射起飛,依靠彈射器的爆發力,瞬間增加飛機的空速,這樣幫助其實現短距起飛。彈射器的爆發力還是比較可觀的,這樣就不需要迎風了。
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