飛出吉尼斯世界紀(jì)錄69.14米的蘇珊紙飛機(jī) 背后是什么原理?
《曾經(jīng)飛出吉尼斯世界紀(jì)錄的蘇珊紙飛機(jī),飛行距離69.14米》
看了上面這個(gè)蘇珊紙飛機(jī)的視頻,是不是覺(jué)得很神奇?
紙飛機(jī)雖不是真飛機(jī),但它卻是最簡(jiǎn)單的飛機(jī)模型。大家以前一定折過(guò)些紙飛機(jī),它可以說(shuō)是手工課中的“必修課”,也可以作為一項(xiàng)有趣的競(jìng)技活動(dòng)??粗”〉囊粡埣?ldquo;咻”的一下飛出老遠(yuǎn),你有想過(guò)紙飛機(jī)的飛行原理到底是什么嗎?
紙飛機(jī)飛行原理
通過(guò)飛機(jī)的受力分析,我們先來(lái)看看飛行中的紙飛機(jī)會(huì)受到哪幾個(gè)力作用。首先,要想紙飛機(jī)在空中飛行,是需要?jiǎng)幽艿?。這個(gè)前進(jìn)的動(dòng)力就來(lái)源于我們發(fā)射它們時(shí)出手的力量,也叫推進(jìn)力。
此外,投擲在空氣中的紙飛機(jī)需要克服自身重力,也會(huì)受到與前進(jìn)方向相反的空氣阻力。空氣阻力會(huì)減緩紙飛行速度,因此紙飛機(jī)會(huì)將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能,犧牲重力勢(shì)能來(lái)取保向前飛行。重力勢(shì)能逐漸減小,直至墜落在地。
那么,還剩下升力。“升力”的產(chǎn)生是因?yàn)闄C(jī)翼表面產(chǎn)生壓力差。流體力學(xué)的原理告訴我們:空氣流速慢的一面大氣壓強(qiáng)大,空氣流速快的一面大氣壓強(qiáng)更小,在飛行過(guò)程中,由于機(jī)翼上下表面不對(duì)稱(chēng),機(jī)翼的下表面的壓強(qiáng)會(huì)比上表面大。機(jī)翼上下表面產(chǎn)生壓力差,因此形成“升力”。
但是,你應(yīng)該發(fā)現(xiàn)了,我們折得紙飛機(jī)的機(jī)翼都是平平的,沒(méi)有特定的凹凸形狀,這是否意味著紙飛機(jī)的機(jī)翼不能產(chǎn)生“升力”?
其實(shí)任何形狀的截面,在流體中都會(huì)產(chǎn)生升力,平直翼和三角型機(jī)翼也不例外。只要有足夠的迎角(機(jī)翼弦線(xiàn)和氣流速度的夾角)和足夠的速度,就可以讓紙飛機(jī)飛起來(lái)。投擲出紙飛機(jī)后,紙飛機(jī)具有動(dòng)力,并且形成一定的迎角,于是機(jī)翼上會(huì)產(chǎn)生環(huán)量,在環(huán)量作用下,機(jī)翼上下表面形成壓力差,紙飛機(jī)就得到了升力。
在折飛機(jī)的過(guò)程中,有想過(guò)紙飛機(jī)這么折的原因是什么嗎?折飛機(jī)其實(shí)也大有學(xué)問(wèn),設(shè)計(jì)紙飛機(jī)的前輩們都需要反復(fù)測(cè)試飛行性能,并非想象的那么容易。
下面有幾個(gè)關(guān)于紙飛機(jī)的小建議,希望在折或改進(jìn)紙飛機(jī)的過(guò)程中能幫到你們。
1、紙飛機(jī)的機(jī)頭為什么普遍呈尖型?
我們折得大多數(shù)紙飛機(jī)機(jī)頭都是尖尖的,尖型的機(jī)頭可以幫助紙飛機(jī)減少空氣阻力,讓飛機(jī)在空中再堅(jiān)持飛行一段時(shí)間,使它不那么快下落。但是如果頭部太尖,飛行過(guò)程中會(huì)不穩(wěn)定,而容易轉(zhuǎn)彎。有些紙飛機(jī)會(huì)在前面尖頭的地方折進(jìn)去一點(diǎn),形成一個(gè)“平頭”。平頭飛機(jī)重心靠前,防止飛機(jī)搖擺,前進(jìn)得更穩(wěn)定。
2、紙飛機(jī)的分量要盡量輕?
選紙要分量適中,如果質(zhì)量太輕的話(huà),紙的韌性低,在空氣中會(huì)受力不均勻,很容易吹跑。太重的紙張又重力過(guò)大,飛不起來(lái)。 *** 小型的紙飛機(jī)的話(huà),A4打印紙是更佳的,厚度適中。蘇珊紙飛機(jī)設(shè)計(jì)師John Collins認(rèn)為更好使用有復(fù)印內(nèi)容的紙張,一方面是復(fù)印機(jī)內(nèi)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(guó)有個(gè)小哥用泡沫塑料做了一個(gè)3米多長(zhǎng)的“紙飛機(jī)”。像它這么大的紙飛機(jī),再用A4紙 *** 未免不合適。他先找到小型紙飛機(jī)的構(gòu)造比例,并等比例放大。通過(guò)剪裁、鏤空、粘合、組裝而成。這一巨型泡沫紙飛機(jī)在空中能夠穩(wěn)定前行,基本上沿著一條直線(xiàn)向下,仿佛大鵬展翅一般。看視頻——
3、紙飛機(jī)為什么前面部分比較厚?
厚重的前端設(shè)計(jì)可以使飛行更穩(wěn)定,紙飛機(jī)一般越靠近尾部越薄。前端的紙張用料更多,可以使飛機(jī)的整個(gè)重心前移。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明,重心距頭部三分之一處時(shí),紙飛機(jī)飛行距離更長(zhǎng)。如果家里有回形針或者訂書(shū)機(jī),可以將紙飛機(jī)的頭部固定住,也同時(shí)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(jī)頭“哈”一口氣,能使頭部變得更重。
4、紙飛機(jī)的機(jī)翼要盡量大?
相比同樣大小尺寸的紙飛機(jī),機(jī)翼更大更寬的紙飛機(jī)飛行效果會(huì)更好。相比于其他折法,打破吉尼斯飛行記錄的“蘇珊”紙飛機(jī)的機(jī)翼就要大得多。有著矩形機(jī)翼的紙飛機(jī)更有利于低速和長(zhǎng)時(shí)間滑行,比如有“空中之王”之稱(chēng)的滯空機(jī)。如果就用一張折紙飛機(jī),相對(duì)多的紙張用于折機(jī)翼,那么機(jī)身就相對(duì)較輕了,這樣一來(lái),能確保更長(zhǎng)的滑翔時(shí)間。
5、風(fēng)和投擲方向會(huì)怎么影響飛行?
風(fēng)向會(huì)在很大程度上影響飛行距離,特別是在室外飛紙飛機(jī)的時(shí)候。順風(fēng)會(huì)使紙飛機(jī)飛得更遠(yuǎn),逆風(fēng)會(huì)大大減少飛行距離。投擲時(shí)盡量沿著水平方向,可以稍稍向上。記住力度不能太大,否則很難做到水平投擲。相對(duì)氣流方向指向機(jī)翼上表面的為負(fù)迎角;相對(duì)氣流方向指向機(jī)翼下表面的為正迎角。出手的迎角越大,失速越早,越明顯。如果是負(fù)迎角出手,則不會(huì)有失速發(fā)生。
6、怎么樣讓紙飛機(jī)飛回來(lái)?
飛機(jī)的升降舵大家聽(tīng)說(shuō)過(guò)吧?升降舵通常位于機(jī)身的后端,顧名思義,它負(fù)責(zé)飛機(jī)的上升和降落。空氣的氣流經(jīng)過(guò)向上升起的升降舵,會(huì)給它一個(gè)力,使得機(jī)尾下沉,機(jī)頭上升,飛機(jī)就向上飛行。如果氣流經(jīng)過(guò)往下內(nèi)翻的升降舵,飛機(jī)就向下飛行。會(huì)回旋的紙飛機(jī)是普通紙飛機(jī)的升級(jí)版,在折疊好的紙飛機(jī)基礎(chǔ)上,只需要在機(jī)尾部輕輕地折一個(gè)小角就可以了,兩邊對(duì)稱(chēng),也就是折兩個(gè)小角。折完后,把小角打開(kāi),讓它略微傾斜向上。試著將它飛出,你會(huì)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)又飛回來(lái)了!具體請(qǐng)看
標(biāo)簽: 能飛二十億米的紙飛機(jī) 10分鐘不落紙飛機(jī) 能飛1000米的紙飛機(jī)