飛機是比空氣重的飛行器,因此需要消耗自身動力來獲得升力.而升力的來源是飛行中空氣對機翼的作用.在下面這幅圖裏,有壹個機翼的剖面示意圖.機翼的上表面是彎曲的,下表面是平坦的,因此在機翼與空氣相對運動時,流過上表面的空氣在同壹時間(T)內走過的路程(S1)比流過下表面的空氣的路程(S2)遠,所以在上表面的空氣的相對速度比下表面的空氣快(V1=S1/T >V2=S2/T1).根據帕奴利定理——“流體對周圍的物質產生的壓力與流體的相對速度成反比.”,因此上表面的空氣施加給機翼的壓力 F1 小於下表面的 F2 .F1、F2 的合力必然向上,這就產生了升力.
從機翼的原理,我們也就可以理解螺旋槳的工作原理.螺旋槳就好像壹個豎放的機翼,凸起面向前,平滑面向後.旋轉時壓力的合力向前,推動螺旋槳向前,從而帶動飛機向前.當然螺旋槳並不是簡單的凸起平滑,而有著復雜的曲面結構.老式螺旋槳是固定的外形,而後期設計則采用了可以改變的相對角度等設計,改善螺旋槳性能.
動力原理:渦輪噴氣發動機 渦輪風扇發動機 沖壓噴氣發動機 渦輪軸發動機
飛行需要動力,使飛機前進,更重要的是使飛機獲得升力.早期飛機通常使用活塞發動機作為動力,又以四沖程活塞發動機為主.這類發動機的原理如圖,主要為吸入空氣,與燃油混合後點燃膨脹,驅動活塞往復運動,再轉化為驅動軸的旋轉輸出:
單單壹個活塞發動機發出的功率非常有限,因此人們將多個活塞發動機並聯在壹起,組成星型或V型活塞發動機.下圖為典型的星型活塞發動機.
現代高速飛機多數使用噴氣式發動機,原理是將空氣吸入,與燃油混合,點火,爆炸膨脹後的空氣向後噴出,其反作用力則推動飛機向前.下圖的發動機剖面圖裏,壹個個壓氣風扇從進氣口中吸入空氣,並且壹級壹級的壓縮空氣,使空氣更好的參與燃燒.風扇後面橙紅色的空腔是燃燒室,空氣和油料的混和氣體在這裏被點燃,燃燒膨脹向後噴出,推動最後兩個風扇旋轉,最後排出發動機氣,從而完成了壹個外.而最後兩個風扇和前面的壓氣風扇安裝在同壹條中軸上,因此會帶動壓氣風扇繼續吸入空工作循環.