《曾經(jīng)飛出吉尼斯世界紀錄的蘇珊紙飛機,飛行距離69.14米》
看了上面這個蘇珊紙飛機的視頻,是不是覺得很神奇?
紙飛機雖不是真飛機,但它卻是最簡單的飛機模型 。大家以前一定折過些紙飛機,它可以說是手工課中的“必修課”,也可以作為一項有趣的競技活動 ??粗”〉囊粡埣垺斑荨钡囊幌嘛w出老遠,你有想過紙飛機的飛行原理到底是什么嗎?
紙飛機飛行原理
通過飛機的受力分析,我們先來看看飛行中的紙飛機會受到哪幾個力作用 。首先,要想紙飛機在空中飛行,是需要動能的 。這個前進的動力就來源于我們發(fā)射它們時出手的力量,也叫推進力 。
此外,投擲在空氣中的紙飛機需要克服自身重力,也會受到與前進方向相反的空氣阻力 。空氣阻力會減緩紙飛行速度,因此紙飛機會將重力勢能轉換為動能,犧牲重力勢能來取保向前飛行 。重力勢能逐漸減小,直至墜落在地 。
那么,還剩下升力 ?!吧Α钡漠a(chǎn)生是因為機翼表面產(chǎn)生壓力差 。流體力學的原理告訴我們:空氣流速慢的一面大氣壓強大,空氣流速快的一面大氣壓強更小,在飛行過程中,由于機翼上下表面不對稱,機翼的下表面的壓強會比上表面大 。機翼上下表面產(chǎn)生壓力差,因此形成“升力” 。
但是,你應該發(fā)現(xiàn)了,我們折得紙飛機的機翼都是平平的,沒有特定的凹凸形狀,這是否意味著紙飛機的機翼不能產(chǎn)生“升力”?
其實任何形狀的截面,在流體中都會產(chǎn)生升力,平直翼和三角型機翼也不例外 。只要有足夠的迎角(機翼弦線和氣流速度的夾角)和足夠的速度,就可以讓紙飛機飛起來 。投擲出紙飛機后,紙飛機具有動力,并且形成一定的迎角,于是機翼上會產(chǎn)生環(huán)量,在環(huán)量作用下,機翼上下表面形成壓力差,紙飛機就得到了升力 。
在折飛機的過程中,有想過紙飛機這么折的原因是什么嗎?折飛機其實也大有學問,設計紙飛機的前輩們都需要反復測試飛行性能,并非想象的那么容易 。
下面有幾個關于紙飛機的小建議,希望在折或改進紙飛機的過程中能幫到你們 。
1、紙飛機的機頭為什么普遍呈尖型?
我們折得大多數(shù)紙飛機機頭都是尖尖的,尖型的機頭可以幫助紙飛機減少空氣阻力,讓飛機在空中再堅持飛行一段時間,使它不那么快下落 。但是如果頭部太尖,飛行過程中會不穩(wěn)定,而容易轉彎 。有些紙飛機會在前面尖頭的地方折進去一點,形成一個“平頭” 。平頭飛機重心靠前,防止飛機搖擺,前進得更穩(wěn)定 。
2、紙飛機的分量要盡量輕?
選紙要分量適中,如果質量太輕的話,紙的韌性低,在空氣中會受力不均勻,很容易吹跑 。太重的紙張又重力過大,飛不起來 。制作小型的紙飛機的話,A4打印紙是最佳的,厚度適中 。蘇珊紙飛機設計師John Collins認為最好使用有復印內容的紙張,一方面是復印機內部的熱量能讓紙張更硬,另一方面上面有一層微小的塑料顆粒,使得紙張韌性更高 。
外國有個小哥用泡沫塑料做了一個3米多長的“紙飛機” 。像它這么大的紙飛機,再用A4紙制作未免不合適 。他先找到小型紙飛機的構造比例,并等比例放大 。通過剪裁、鏤空、粘合、組裝而成 。這一巨型泡沫紙飛機在空中能夠穩(wěn)定前行,基本上沿著一條直線向下,仿佛大鵬展翅一般 。看視頻——
3、紙飛機為什么前面部分比較厚?
厚重的前端設計可以使飛行更穩(wěn)定,紙飛機一般越靠近尾部越薄 。前端的紙張用料更多,可以使飛機的整個重心前移 。相關實驗證明,重心距頭部三分之一處時,紙飛機飛行距離更長 。如果家里有回形針或者訂書機,可以將紙飛機的頭部固定住,也同時增加了分量,使得它更有利于飛行 。網(wǎng)傳還有一種特別有效的做法,就是飛行前,在機頭“哈”一口氣,能使頭部變得更重 。
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