✔ 最佳答案
在遇上氣流時,飛機上的乘客為何會感到震動?
為何飛機會受到震動?是否與空氣浮力扯上關係?
題主猜得對!飛機遇上氣流時會震動,是與空氣浮力有關。
當飛機遇上強烈的對流氣流時,由於氣流內的空氣不停旋轉,即風向及風速不停在改變,而這些亂流流經機翼時,使兩邊機翼的升力每分每秒也在改變,造成機身搖晃。風速急變,會令機翼的升力驟升驟降,也等於把飛機抬起了又拋下來。
情況輕的,有如汽車走在碎石路上般震動;稍差的會像汽車走在凹凸不平的爛路上,開始有點拋;嚴重的會像在坐過山車。
飛機可能遇上的氣流
每當飛機飛進一般的雲內,就會遇上輕微的亂流,機身震動。雷雨雲或風暴雲會震動厲害一些,多會避開不進入。
其次是進入了其他飛機的機尾亂流(或尾流),或遇上類似的氣流,有機會誘發翻滾式的旋轉,可導致飛機失控及造成意外。
嚴重的是遇上晴空湍流,它的形成跟噴射氣流有關,噴射氣流可高達時速500公里,會造成周圍出現極大亂流,亦即是我們看不到的晴空湍流。遇上它,飛機上的乘客就像沒配戴安全帶坐過山車一樣。
參考資料:
http://www.hko.gov.hk/publica/gen_pub/windshear_c.pdf
2011-08-16 03:22:09 補充:
題主的補充發問,已是另一範疇
2011-08-16 03:23:05 補充:
Q:氣流如何改變機翼的升力?風速與升力的比例關係是怎樣的?
這是基本的飛機飛行原理。
機翼的設計是機翼上部曲面較大,機翼下部曲面較小,當氣流自機翼前緣流向機翼後緣時,機翼上部流速較快,形成低壓,機翼下部流速較慢,形成高壓,於是空氣把飛機抬起了,而這個力量就稱為升力。
正常來說,氣流速度越大,能產生的升力就越大。
風向會對升力造成影響,風從飛機前方吹來,會增加升力,風從飛機後方吹來,會減少升力,風從飛機側面吹來,會造成兩邊機翼的升力不平衡。
當流速超越某一臨界點時,例如音速,流體性質會漸漸變成剛性,會產生震波和有機會威脅普通飛機的結構,所以超音速飛機要經過特別設計。
2011-08-16 03:24:01 補充:
Q:另外,為何風向改變會形成氣流?
空氣流動就成了風,風向就是空氣的流向,風向改變是氣流的流向改變,沒有形成另一氣流。
渦流中的風向不斷改變,但它仍是在同一系統內的流體。
2011-08-17 04:55:39 補充:
『流速』是氣流的速度,不是氣流的一種,『音速』則是速度的一種,約為 340 m/s。
氣流很少有達到『音速』的速度,但相對飛機而言,飛行速度加上氣流速度,若視飛機為靜止狀態,則相對的流速是有這個可能。在風洞中,不可能發動飛機引擎來飛行,只能製造出想要的風速。
在這裡提到,只不過是想告訴你,雖然風速與升力成正比,對普通飛機而言卻不是沒有極限的。
2011-08-17 05:00:36 補充:
Q:為何氣流流速快會形成低壓,反之則形成高壓?
這是流體力學之父的 丹尼爾·伯努利(Daniel Bernoulli)發現的“伯努利定律”
「伯努利效應」或稱「邊界層表面效應」:
當流體的速度加快時,物體與流體接觸的界面上的壓力會減小,反之壓力會增加。
伯努利方程:p + ½ρv² + ρgh = 常數。
對於氣體等低密度流體來說,該方程可以簡化為:p + ½ρv² = 常數。
由此可以看出,速度越大,壓力越小。
好玩的實驗:
http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/physdemo/must/m9-8/m9-8.htm
2011-08-17 05:02:29 補充:
伯努利效應:
http://www.bud.org.tw/answer/0103/0103123.htm
2011-08-18 04:05:46 補充:
「製造出想要的風速」,簡單來說,就好像你選擇風扇的風速一樣。
L = Cl × ½ρv²A
L 升力 Cl 升力係數 ρ 流體密度 v 流體速度 A 翼剖面面積
在這裡可以看出,風速愈快,升力便愈大。
不是風速達到某臨界點時,反會影響飛機的升力,是可能會破壞飛機的結構。
當 v 超過設計的速度時,飛機會先在空中像跳舞般扭擺,如果情況繼續惡化,飛機會失速或解體,如同房屋、橋樑等建築物被強風吹毀一樣。
強風也可以把飛機吹走。
2011-08-19 00:37:34 補充:
L = Cl × ½ρv²A
上式中的速度 v 其實可以是一個合速度:v = 飛機速度 + 風速。
飛機起飛時,如果當時沒有風,則風速 = 0,v = 飛機滑行速度。升力 L 純受飛機在跑道滑行速度和機翼攻角影響 (攻角 α 愈大,Cl 升力係數愈大)。
如果當時是逆風滑行,風速取正號,v = 飛機滑行速度 + 風速。
如果當時是順風滑行,風速取負號,v = 飛機滑行速度 - 風速。
2011-08-19 00:43:40 補充:
發表字數超限,不能再補充了,要用意見形式補充回答
http://www.chnwp.com/forum/attachment/9_357_dfbbb963526290f.jpg
http://static.bowenwang.com.cn/gif/airplane-naca-chart.gif
因此世界各地興建機場選址,全年風向是重要考慮因素之一,全年風向穩定的,大多是單一跑道或多條平行跑道。V、X、*等形狀跑道,是因應不同風向而建成的跑道。航空母艦為求戰機有足夠升力起飛,都採取逆風航行來增加戰機起飛升力,降低戰機起飛離艦距離及時間。
2011-08-20 18:08:49 補充:
在下也不厭其煩的答,這些問題可在你學到「合向量」、「合力」、「相對論」時獲得解答。
簡而言之,就好像你乘搭在行走中的車上,當有與你同向的車子經過,你不會覺得它的速度很快,相反,逆向而來的車子,即使的速度很慢,你也會覺得它正在快速經過,這是相對速度的問題。
如果不幸地你乘的車子發生車禍,從後面同向追撞而來的車,對你乘的車子所造成的傷害,必定不及逆向迎面撞來的車。
為何飛機起飛時逆風滑行比順風省力?為何在逆風的情況,風速要取正號,反之則取負號?與上同理。