No One Can Explain Why Planes Stay in the Air

Do recent explanations solve the mysteries of aerodynamic lift?

BY ED REGIS


February 2020 Issue
The Sciences

In December 2003, to commemorate the 100th anniversary of the first flight of the Wright brothers, the New York Times ran a story entitled “Staying Aloft; What Does Keep Them Up There?” The point of the piece was a simple question: What keeps planes in the air? To answer it, the Times turned to John D. Anderson, Jr., curator of aerodynamics at the National Air and Space Museum and author of several textbooks in the field.

What Anderson said, however, is that there is actually no agreement on what generates the aerodynamic force known as lift. “There is no simple one-liner answer to this,” he told the Times. People give different answers to the question, some with “religious fervor.” More than 15 years after that pronouncement, there are still different accounts of what generates lift, each with its own substantial rank of zealous defenders. At this point in the history of flight, this situation is slightly puzzling. After all, the natural processes of evolution, working mindlessly, at random and without any understanding of physics, solved the mechanical problem of aerodynamic lift for soaring birds eons ago. Why should it be so hard for scientists to explain what keeps birds, and airliners, up in the air?


【 在 pkucannot 的大作中提到: 】
: 风阻这个东西就是物体表面有一层边界层，边界层很薄，外面是势流体。如果这个理论有问题，或者哪些现象解释不了，可以指出来。其他类比没道理的。
: 发自「今日水木 on iPhone 13」
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FROM 49.93.79.*

【 在 snowfields 的大作中提到: 】
: 之前看过文章，说飞机上升的动力一直没有搞清楚，没有 有说服力的数理模型
: by the way，你的回复 我收不到提醒
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让飞机“上升”（其实是指飞机向其纵轴垂直“上方”运动）的力微观上是非常清楚的，就是每一个流体微元沿飞机纵轴方向运动，被各种气动结构（包含虚拟结构如脱体涡甚至激波）影响后向纵轴垂直“下方”偏转，这个偏转的速度分量*微元质量取相反数，即飞机从该微元获得的“上升”动量

微观解释就是每一个流体微元与飞机之间的动量守恒定律



宏观解释由于人类总喜欢概括归纳出一些唯象公式，而飞机升力的来源是多种来源，只有极端条件下才能有一种占绝对优势因而概括出一个公式，其它大部分条件下都无法概括为一个或两个公式
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FROM 223.104.212.*

你说的叶素理论我也学过，但是现实是，所有螺旋桨、直升机旋翼、飞机固定翼，都有一个安装角
螺旋桨、直升机旋翼的安装角非常大，最小的地方有20多度，最大的靠近轴心的安装角可达60-70度，固定翼机翼的安装角，速度快的飞机有3-5度，速度慢的老飞机可以到12度，这个安装角才是关键。
如果安装角等于0，飞行员还要仰着头开飞机，如果螺旋桨、直升机旋翼安装角是0，根本没有动力输出。所以叶素理论是骗人的，在机翼上表面的附面层，厚度只有1、2mm，用来计算压力差的气体厚度，到不了1m，因为机翼厚度没那么厚，不会将气流扰动传到1m以外的空气，靠着不到1m厚空气质量，能产生600-960kg/m2承载力？


【 在 marion 的大作中提到: 】
: 让飞机“上升”（其实是指飞机向其纵轴垂直“上方”运动）的力微观上是非常清楚的，就是每一个流体微元沿飞机纵轴方向运动，被各种气动结构（包含虚拟结构如脱体涡甚至激波）影响后向纵轴垂直“下方”偏转，这个偏转的速度分量*微元质量取相反数，即飞机从该微元获得的“上升”动量  
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: 微观解释就是每一个流体微元与飞机之间的动量守恒定律  
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: 宏观解释由于人类总喜欢概括归纳出一些唯象公式，而飞机升力的来源是多种来源，只有极端条件下才能有一种占绝对优势因而概括出一个公式，其它大部分条件下都无法概括为一个或两个公式  
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发自「今日水木 on Dol Guldor Express」
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修改:williamtong FROM 183.9.65.*
FROM 183.9.65.*

标准解法应该是对入水面压强求积吧

【 在 luoxiaoyi 的大作中提到: 】
: 发信人: CiJianSN (此间少年), 信区: PreUnivEdu
: 标  题: 为什么小球的浮力方向是竖直向上，而不是垂直于水面向上？怎么证
: 发信站: 水木社区 (Thu Nov 19 17:36:56 2020), 站内
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FROM 116.235.128.*

说个例子，就拿20丝带机来说，其中对于升力具有极大贡献的，是翼面之上的拉涡。
由机头凸出的曲线和鸭翼拉出的涡旋泡儿，经过主机翼之上之时会破裂，形成类似低压区，极大增加了上下翼面的压力差，因此极大地提高了 “升力”，或者说未必算升力，因为它接近垂直飞行的时候翼面的所谓“上下”也是有压力差的，所以实际效果是形成了良好的机动力。
再举另外一个例子，地效飞行器，靠一定速度下，稳定地压缩翼下空气，使得翼面上下的空气本身就产生密度差，从而加大了飞行器的“升力”。
力的作用方式很复杂，但是大都可以归结为“翼面上下压力差”，
而翼面上下流速不同产生的压力差，只是其中的一小部分之一。

【 在 williamtong 的大作中提到: 】
: 你说的叶素理论我也学过，但是现实是，所有螺旋桨、直升机旋翼、飞机固定翼，都有一个安装角
: 螺旋桨、直升机旋翼的安装角非常大，最小的地方有20多度，最大的靠近轴心的安装角可达60-70度，固定翼机翼的安装角，速度快的飞机有3-5度，速度慢的老飞机可以到12度，这个安装角才是关键。
: 如果安装角等于0，飞行员还要仰着头开飞机，如果螺旋桨、直升机旋翼安装角是0，根本没有动力输出。所以叶素理论是骗人的，在机翼上表面的附面层，厚度只有1、2mm，用来计算压力差的气体厚度，到不了1m，因为机翼厚度没那么厚，不会将气流扰动传到1m以外的空气，靠着不到1m厚
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