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什麼是飛機?其飛行方式、發明以及第一個飛機

2024-08-10文化社會681

我們解釋有關飛機及其飛行方式的一切。我們還告訴您它們是如何發明的以及第一個模型是什麼。

什麼是飛機?其飛行方式、發明以及第一個飛機

飛機是當今世界最重要的長途交通工具。

什麼是飛機?

飛機是一種自主飛行器,配備兩個固定機翼和驅動其飛行的不同數量的發動機,用於運輸(人員和/或貨物)、軍事、體育或地理偵察任務。飛機是當今世界最重要的長途運輸工具,它們的發明使得旅行時間大大縮短成為可能,從而以前所未有的方式連接世界各地。

「飛機」一詞在西班牙語中最常用於指稱這些飛行設備,其根源在於拉丁語avis(「鳥」),儘管實際上它是從法語借用的,特別是avion,該術語於 1875 年創造由法國工程師兼飛行員Clément Ader(1841-1925 年)設計,並於1890 年首次在專利中使用。

飛機有不同類型,其分類考慮了模型的不同方面,例如:

  • 飛機根據其機翼的數量。它們分為單翼飛機(一組機翼)、雙翼飛機(兩組機翼)和三翼飛機(三組機翼)。

  • 飛機根據其推進系統。它們分為活塞發動機飛機、噴氣發動機飛機(渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機)和推進飛機(火箭)。

  • 飛機根據任務。它們分為民用飛機(貨運、客運和其他類似功能)和軍用飛機(戰鬥、偵察、轟炸、部隊運輸等)。

大多數現代飛機都擁有強大的發動機和渦輪機,能夠以每小時數百公里的速度在空中飛行。然而,有些飛機沒有發動機,稱為滑翔機或帆船,目前用於體育用途。

飛機在現代想像中發揮核心作用,它們在眾多故事和藝術表現中的出現極為常見,尤其是在戰爭背景下。據估計,目前地球上每天約有 20 萬個航班。

另請參閱:航空運輸

飛機的發明

什麼是飛機?其飛行方式、發明以及第一個飛機

萊特兄弟被認為是飛機的創造者,但他們有許多前身。

飛機的發明是人類一個重要的歷史里程碑。在前現代時期,有幾位發明家夢想或設計出能夠飛行的機器,例如15世紀的列奧納多·達·芬奇(Leonardo da Vinci,1452-1519)的發明家,但沒有一個成功製造。最後,在 1783 年,法國兄弟 Jean-Jacques 和 Jacques-Étienne Montgolfier 設計並製作了一個充滿熱空氣的紙氣球,比冷空氣輕,漂浮在上面的是弗朗索瓦·德·羅齊爾(Francois de Rozier) 和阿朗德斯侯爵(Marquis de Arlandes)。

然而,1883 年,美國物理學家和發明家約翰·約瑟夫·蒙哥馬利(John Joseph Montgomery,1858-1911)利用滑翔機進行了受控飛行,從而實現了建造比空氣重的飛行器的挑戰,從而建立了新的可能性,花很長時間探索其他飛行愛好者,如奧托·李林塔爾、珀西·皮爾徹和奧克塔夫·查努特。

歷史上第一架飛機是法國工程師克萊門特·阿德爾(Clément Ader,1841-1925 年)發明的,他在1890 年成功駕駛這架飛機起飛並飛行了50 公尺。和1897 年以新的設計被重複,並搭載在最後一架飛機上。

然而,直到 1903 年,威爾伯·賴特 (Wilbur Wright) 和奧維爾·賴特 (Orville Wright) 兄弟才首次在發動機驅動的飛機上實現了持續、受控的飛行。巴西發明家桑托斯·杜蒙(Santos Dumont,1873-1932 年)於 1906 年成為第一個乘坐航空發動機驅動的飛機起飛的人。

第一批飛機是什麼?

什麼是飛機?其飛行方式、發明以及第一個飛機

14 bis 飛機由阿爾貝托·桑托斯·杜蒙 (Alberto Santos Dumont) 發明,於 1906 年實現了 221 公尺的飛行高度。

由於空氣動力學的進步以及熱氣球和滑翔機(無動力飛機)的成功飛行經驗,第一架自主和自推進飛機於 19 世紀末開始出現。這些第一批飛機模型如下:

  • 單翼飛機(1884):歷史上第一架單翼飛機是俄羅斯人亞歷山大·莫扎斯基 (Aleksandr Mozhaiski) 發明的,它採用蒸汽發動機,可以短暫飛行 20 至 30 公尺。

  • Éole (1890 ):克萊門特·阿德 (Clément Ader) 的創造是第一架利用蒸汽機實現 50 米飛行的飛機,也是他發明的另外兩種型號的前身,其中第三種飛機 III從未能夠起飛。Éole的首次飛行被認為是現代航空的起點。

  • 機場 (1896):這架Aerodrome 5原型機是美國人 Samuel Pierpont Langley 的作品,儘管沒有機組人員,但仍以約40 公里/小時的速度飛行了近千米,並激發了新的、更成功的版本,例如Aerodrome A,其改進型格倫·哈蒙德·柯蒂斯 (Glenn Hammond Curtiss) 於 1910 年起飛。

  • 傳單(1903):著名的萊特兄弟的滑翔機在幾次成功的嘗試中以大約 48 公里/小時的速度飛行。它是一架雙翼飛機,最初需要彈射器才能起飛,直到 1905 年它才成功地依靠自己的動力起飛。 1910 年,最新型號的 Flyer 實現了歷史上的首次商業飛行,在 1 小時 2 分鐘內飛行 100 公里,創紀錄的速度為 97 公里/小時。

  • 14 -bis(1906):巴西人阿爾貝托·桑托斯·杜蒙(Alberto Santos Dumont) 為他於1906 年在巴黎進行公開飛行時所用的飛機進行了洗禮。即可達到221 公尺的飛行高度、導軌或其他起飛工具。經過這些經歷,桑托斯·杜蒙還發明了第一台超輕型飛機。

  • 貝諾伊斯特十四世飛行船 (1914):這是第一架參與聖彼得堡和佛羅裡達州坦帕之間建立的商業航空公司的飛機。這是一架雙翼飛機,可容納一名飛行員和一名乘客,乘客與駕駛員一起在開放式駕駛艙內飛行。

以下飛機型號是航空「繁榮」的一部分,特別是由第一次世界大戰(1914-1918)推動的。以至於在戰爭結束時,當今最古老的航空公司——荷蘭皇家航空公司成立了。

飛機是如何飛行的?

什麼是飛機?其飛行方式、發明以及第一個飛機

飛機飛得越快,氣流越多,吸力就越大。

飛機背後的物理學是數十年空氣動力學研究的產物。要了解飛機如何飛行,我們必須從在空中作用於飛機的四種基本力量開始:兩種有利於飛行(正),另兩種則使其變得困難(負)。

負面力量是:

  • 重力:透過自身重量將飛機拉向下方。

  • 空氣阻力:阻礙飛機前進。

正向的力量是:

  • 升力:將飛機向上拉,克服重力。

  • 推力:將飛機向前拉,克服空氣阻力。

為了升力克服重力,需要對飛機機翼進行空氣動力學設計,使上部彎曲部分的氣流比下部直線部分更快,從而產生吸力作用,防止飛機垂直墜落到地面。

這樣,飛機飛得越快,即渦輪機產生的推力作用在其上就越大,氣流就越多,吸力即升力就越大。這項原理在物理學界被稱為伯努利定律,以紀念 18 世紀提出該定律的瑞士物理學家丹尼爾·伯努利(Daniel Bernoulli,1700-1782 年)。

這樣,為了進行飛行,有必要計算需要燃燒的燃料量以達到必要的推力,同時考慮飛機的設計,以促進升力並克服阻力。飛機的飛行是人類歷史上工程設計的重要勝利。

為什麼在飛機上感覺不到速度?

搭乘飛機之所以能以數百公里的時速行駛而感受不到風的阻力,是因為乘客在加壓艙內,與外界高速流動的空氣隔絕。如果飛機窗戶可以打開,就可以感受到空氣施加的阻力,在這樣的高度和速度下,這對乘客來說是危險的。

另一方面,一旦飛機達到平均速度,就不再感覺到加速度(就像起飛時那樣),因為乘客共享車輛的速度,也就是說,他們與車輛一起移動,以相同的速度移動。不會坐在火車或公車上,除非速度有變化。

另一方面,在旅途中可以感受到的湍流是透過飛機機翼的氣流的微小不平衡,這種不平衡會立即得到糾正,但對乘客有明顯的影響。

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標籤: 科技

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