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升力─說到升力,你知道飛機能夠往上飛的原裡是什麼嗎?Bernoulli's Principles可能是絕大多數人的答案吧,就連一些美國的飛行教官也是這樣想的。

Bernoulli's Principles:(1/2)*p*(v^2)+pgh+P=定值

一般我們所認知的Bernoulli's Principles用在飛機上,當飛機飛行時,空氣流經機翼上方與下方,且同一股氣流在機翼前方被切開,須在機翼後方同時會合,此時若機翼設計成上半曲面比下半曲面長,則上半曲面空氣流速較快。再根據白努利定律,流速較快的上半曲面所受的壓力較小,下半曲面所受的壓力較大,所以飛機獲得一個向上的推力。

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這樣看起來好像非常的有道理,Well,我們先來看一段影片...

how wings work? Smoke streamlines around an airfoil

https://www.youtube.com/watch?v=6UlsArvbTeo

在影片的慢動作中可以清楚的看到,機翼上下的氣流會匯合這件事情,根本沒有發生。兩邊氣體速度的不同,讓Bernoulli的公式沒辦法完全解釋飛機的升力。

那飛機的升力到底是怎麼來的呢?影片中可以看得出來空氣基本上都是貼著翼面流動,那是因為當流體流過彎曲的表面時,表面上微小的阻力,會讓流體順著彎曲的表面流動。又飛機的上翼面前面設計的比後面高,導致氣流離開上翼面時,角度是略為向下的。這些向下的空氣,叫做Down Wash,又因牛頓第三定律 (Newton's 3rd Law) 的關係,飛機因此而有了升力。

那改變飛機升力大小的關鍵因子是什麼?那就是粉絲團之前有提到的"攻角"(Angle of attack,AOA)了。

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攻角大小的改變,Down Wash的角度也會改變。攻角越大,向下衝的氣流就越強,自然升力就越大。不過攻角過大也會產生空氣無法黏著在翼面上,進而產生失速,不過這又是另外一個故事了...

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