科學原理:飛機為(wei) 什麽(me) 要逆風起飛

左上角為(wei) 空速表(來源;Wikipedia)
在送別好朋友時,我們(men) 經常會(hui) 祝他們(men) 一路順風。但如果他們(men) 是乘飛機離開的,一路順風卻似乎不太合適。這是為(wei) 什麽(me) 呢?因為(wei) 啊,飛機這個(ge) 怪家夥(huo) 就喜歡唱反調,它們(men) 起飛的時候喜歡逆風而行。
先讓我們(men) 來了解飛機的速度吧!飛機的速度可不是簡單的跑多快。當我們(men) 談論飛機的速度時,會(hui) 說到兩(liang) 種不同的類型:地速與(yu) 空速。地速是飛機相對於(yu) 地球表麵的速度;而空速則是飛機相對於(yu) 周圍空氣的速度。
這二者哪個(ge) 更重要呢?如果你隻是一名乘客,那你隻需關(guan) 心地速就可以了。因為(wei) 地速會(hui) 影響飛行時間,也是飛機能否準點的重要依據。既然是相對於(yu) 地麵的速度,就可以將地速簡單理解為(wei) 飛機飛行的水平速度,而不是垂直速度。假如一架飛機能夠垂直爬上天空,那麽(me) 它的地麵速度就可以認為(wei) 是零。
但如果你是飛行員,那麽(me) 地速與(yu) 空速都非常重要了。真實的空速是飛機相對於(yu) 空氣運動的速度。那麽(me) 空速有多重要呢?我們(men) 知道,帶來升力的正是機翼上下表麵的空氣流速差。而空速正是機翼周圍空氣的流速。如果沒有空氣流動,就算發動機給了十足的馬力,飛機也不可能飛起來。因此,空速決(jue) 定了升力的大小,也就是說,飛機能否飛起來取決(jue) 於(yu) 周圍空氣流速是否足夠快。
船隻在河中航行時,它會(hui) 受到水流的影響,有順水與(yu) 逆水的情況。與(yu) 船在水中遊的情況差不多,飛機也有順風和逆風飛行。如果飛機飛行方向與(yu) 風吹的方向一致,飛機就是順風飛行;如果風與(yu) 飛機飛行方向相反,飛機就是逆風飛行。
在跑道上,飛機會(hui) 選擇逆風的時候起飛。這是為(wei) 什麽(me) 呢?首先,飛機起飛靠的並不是地速,而是機翼與(yu) 空氣的相對速度——空速。飛機起飛時選擇逆風,會(hui) 提高空氣流過機翼的速度。這時的空速就等於(yu) 地速與(yu) 風速之和,從(cong) 而獲得更大的升力,讓飛機以更低的地速快速起飛。
逆風的風速越大,需要的地速就越小。這就相當於(yu) 在無形中減少了它在跑道上的滑行距離,讓飛機起飛得更容易。
當然,如果逆風風速足夠大,飛機就能像風箏那樣,不費吹灰之力就升上天空。比如,一架飛機允許起飛的速度為(wei) 100千米/時。如果逆風的速度恰好是100千米/時,就算飛機發動機不用提供動力,飛機也可以起飛了。
但是,在討論這些時,我們(men) 談論的是真正的空速,又名真空速。實際飛行時使用的空速要複雜得多。飛行員通常會(hui) 使用幾種不同類型的空速,如指示空速、校準空速等等。如果你曾參觀過飛機的駕駛艙,一定忘不了那裏有很多儀(yi) 表。其中就有空速表。飛行員可以根據空速表判斷作用在飛機上的空氣動力情況,還能通過空速計算地速,從(cong) 而確定飛行的距離與(yu) 時間。
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