飞行量角器-地面效应的力量

2009年9月20日

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量角器

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让文具安静地滑过桌面,并找出它与有史以来建造的一些最大的飞机有什么关系。

成分

量角器 量角器(无孔无块) 非常平的桌子 非常光滑的桌子

指令

拿一个普通的量角器。(你需要一种便宜的,中间没有洞,也没有凸出镜头的那种)。

找一张平整的桌子,最好是塑料桌。现代学校的桌子和实验室的长凳是理想的(大多数木桌都太粗糙了)。

把量角器倒置,平的一面朝前,夹在你的手指和拇指之间。将它滑到桌子上方几毫米处,背部略低于前部,然后轻轻放开。

试试其他方向。它有同样的效果吗?

结果

这是一个小窍门,但你应该能够使量角器在桌子上轻轻滑动。在我年轻的时候,我们曾经让量角器在一个非常光滑的实验室工作台上缓慢地滑动7-8米。

解释

如果你仔细观察量角器的直边,它是斜面的(稍微有角度)。这将帮助你准确地用铅笔画,并使它更容易撬量角器从模具中制造。然而,在这种情况下,斜面有一个奇妙的副作用。

飞行量角器图3D 飞行量角器横截面
空气被量角器的斜面前缘捕获,并被压在下面。一旦它在下面,它就像一个气垫,支撑它,并润滑它。

当量角器在空气中运动时,斜角推动量角器下的空气。由于空气不能向下逸出,它必须一路跑到量角器的后面才能逸出。这使得量角器离地面不到一毫米,在一个光滑的桌面上,它的高度足以让它飞过所有的颠簸,它滑行时几乎没有摩擦。

如果量角器是正确的向上,那么斜角是推动空气向上,所以没有气垫形成,量角器不会滑动太远。如果量角器是弯曲的,空气更容易从侧面逸出。在这种情况下,你必须在量角器起飞前非常快速地推动量角器。

飞行量角器向上 向后飞行量角器
如果量角器朝上,空气就会从量角器上流过,不会形成缓冲。 如果把量角器弯曲的一面向前推,它会起作用,但效果不太好,因为更多的空气会从两边逸出。

这和巨型飞机有什么关系?

Coscoroba天鹅通常情况下,在高空飞行的飞机受到支撑是因为它把空气向下推,而等量相反的反作用力又把飞机向上推。然而,当飞机非常接近地面时,空气被压缩在地面上;增加压力,这样飞机就能获得额外的升力,而不需要额外的燃料。

这就是为什么当一只天鹅起飞时,它要花几秒钟的时间飞离地面30-40厘米,然后才能正常起飞。一开始,它的速度不够快,无法正常飞行,但它可以在地面效应下飞行,直到它获得足够的速度,才能正常飞行。

冷战期间,俄罗斯建造了巨大的地面效应飞机来运载部队和导弹。它们被称为“ekranoplan”,可以在2-5米的高度飞行,使用的动力是类似尺寸飞机的八分之一。冷战结束后,它们的生产停止了,但现在有公司在建造小型渡轮和运动船,他们正在讨论将它们用作快速跨洋货物运输船。

地面效应的一个极端例子:俄罗斯Ekranoplan

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