人类遨游蓝天的梦想
作者: ${content.author} 时间:2021-09-13 浏览量:2,370人类自古以来就梦想着能像鸟儿一样在天空中飞翔。而二十世纪最伟大的发明之一——飞机,则承载着人类搏击长空的蓝天梦想。航空事业大发展历史,无不展现科学家对于飞机动力不断探索的智慧,正是因为他们是站在前人的肩膀上,不断探索,精益求精,才会取得如此成就。接下来,请随我一起,走进科技馆,了解飞机动力的奥妙,体会科学家不断探索的伟大精神。
就算没有翅膀,也要创造翅膀去飞翔,1801年,英国的乔治·凯利爵士在研究了风筝和鸟的飞行原理之后,于1809年试验制造了一架滑翔机,他打破了长期以来模拟鸟类飞行的活动机翼方式,朝固定机翼方向发展。他做了大量的空气动力学实验,确定了升力于空气密度、机翼面积、运动速度等参数的定量关系。因此,凯利爵士被后人誉为“航空之父”。
滑翔机大多没有动力装置,只依靠气流进行滑翔。那滑翔机是怎么运用气流的呢?我们先来玩个游戏——纸飞机。相信大家都动手折过纸飞机,我们可以试一下折的纸飞机能飞过几个圆环呢?简简单单的一个飞行器但是他们可以测试的参数或者说是变量其实是多项,我们可以用纸飞机测试不同的指标,比如不同的尺寸大小,不同的材质纸张,或者把他的机翼叠成不同的形状,都可以来检验比较一下它的飞行情况。
最早能追溯到年代的纸飞机是西方在1909年制作的。然而,现在最为人们所接受的制作方法是由一个叫诺斯罗普的工程师在1903年所制作的,他正是用纸飞机做模拟测试来发现真实飞机的飞行机理。那纸飞机和真正的飞机原理是否相同呢?答案是肯定的,它们都利用了共同的科学原理——伯努利原理。那什么是伯努利原理,请看展项——哪个球更高。
我们看展台的六个管道内各有一只小球,当我按下按钮,风会在出风口吹出,大伙儿先来猜一下,哪只小球会被吹的最高?同学们说离风口越近,风越有劲儿,小球就会越高。是不是这样呢?我们来验证一下,点击按钮,通过操作我们看到离出风口最远的乒乓球反而被吹得最高,后面的小球依次下降,靠近吹风口的小球居然被吹得最低。我们来分析,远离出风口位置的小球,风速小,所受到向上的压力呢?大;那靠近出风口位置的小球风速大,但是压力小,这就就是著名的伯努利原理:在流体运动中,流速快时压强小,流速慢时压强大。这就是为什么滑翔机比飞机拥有更狭长的机翼,机身也较细长,呈明显的流线体。这种形状就可以使通过机翼下方的流速低于上方的流速,从而机翼下方的压强大于上方的压强,因此就有了一个升力。而纸飞机与它相同,纸飞机的升力原理是利用了三角翼的升力原理,由于掷出飞机时飞机具有动力,并且有一定的攻角。于是机翼上会产生环量,在环量的作用使得机翼下表面的流体的速度低于上表面的流体的速度,机翼下表面的压力高于上表面的压力,同样也是伯努利原理。
现在飞机机翼的设计延用了这一原理,不得不说乔治·凯利爵士的这种敢为天下先、勇于探索的精神值得我们学习。但是,由于滑翔机的动力来源于空气动力,它本身没有可以持续的动力助推,所以长距离航行难以实现。1905年,美国的莱特兄弟以滑翔机为基础,制造出了第一架动力飞机——“飞行者”1号,并且获得试飞成功。这架飞机安装了泰勒发明的活塞式发动机,现如今,这种发动机常用在汽车中和螺旋桨飞机,那么它是怎样给“飞行者一号”与汽车提供动力的呢?咱们来看看这件展品——汽车发动机,我们可以看到汽油与空气的混合气体被引入气缸,之后活塞开始压缩气体,当活塞到达终点位置时气体被点燃,被点燃的气体对外做功,最后排除废气,综上所述,活塞式发动机经历进气、压缩、作功、排气四个过程。活塞式发动机带动螺旋桨转动随着发动机的不断改进,目前先进喷气式飞机运用的是效率更高的涡轮式发动机。
莱特兄弟在发明飞机的过程中经历了无数次的失败与艰辛磨难,最终创造了成功。1908年,莱特兄弟到法国进行首次飞行表演,一下子震惊了整个欧洲。他们的成功鼓舞了更多的科学家和工程师投身于航空事业。这种永不言弃、坚韧不拔的精神何尝不是一笔宝贵的财富呢?
随着科技的不断进步,现如今,飞机已经成为我们最便捷的交通工具之一,战斗机、民航飞机、运输机等,可以说是抬头皆可见,比如让我们国人引以为豪的拥有自主产权的C919民用飞机,于2017年5月5日成功首飞,实现中国民族的航天梦想。
各位观众朋友们,从滑翔机的诞生到现在各种先进机型的探索与研发,充分显示科技的不断进步带给人类生活的改变,这都源于科学家们不断地创新与尝试的科学探索精神。科技是民族发展之基,创新是民族进步之魂,在这里,我号召大家学习科学知识,弘扬科学精神,为中华民族伟大复兴奉献力量!