为什么飞机在万米高空可以飞行,而在高原上却动力不足呢?

汽车在高速公路上行驶,需要依靠地面的支撑,克服地面阻力,才能往前行驶;轮船在海上航行,需要海水给它的一个浮力;飞机飞行全部依赖空气获得上升力,飞机才能悬在空中,还可以像汽车一样往前行驶。

既然如此,人类的交通工具,需要依赖于地面、水、空气等介质获得动力,介质的变化对交通工具正常行驶影响很大,如汽车行驶的路面是硬化路面还是松软的沙土,飞机所处的大气环境中,空气含量多少,密度大小等。

地球表面有高原、平原等地貌类型,海拔差别很大,对于我国来说,东部三大平原海拔多在200米左右,而青藏高原却在4000多米,两者相差4000米上下。受地球引力影响,海拔高度不同,空气密度发生很大变化 。大气质量的四分之三集中在近地面层,越往高空空气越稀薄,密度越小。

汽车在启动时要克服地面的阻力,通过多燃烧油发动机获得较大的前行动力,我们经常会看到汽车启动时,油耗数值突然增大,加速过程中油耗也是居高不下,一直到正常行驶后,速度虽然很快,但油量却没有启车时消耗大。这是因为汽车启动以后,获得了较大惯性,启车时把过多油耗能量转储到汽车动力中,油耗就会慢慢降低,最后油耗维持在一定水平。

飞机也是如此,飞机在开始飞行时要克服飞机的重力,才能往上爬高,发动机通过较高的转速,输出较大的功率使得飞机获得最大的升力,飞机才慢慢地离开地面,一旦离开地面以后,地面阻力就会消失,只需要获得飞机升力和前行的动力,飞机就可以慢慢地升高和前行,由于飞行已经有了较大的惯性,飞至上万米高空就会变得轻松了许多。

飞机无论是升至上万米还是上升到几千米,起飞和降落需要输出较高的功率,是飞机能否正常航行的关键。而飞机要正常起飞,从空气中获得的升力尤为重要,而这个升力大小除与飞行的发动机输出功率大小有关,还依赖于空气密度大小,就象乒乓球放在盐水还是普通水中,下浸深度是不一样的。

对于青藏高原海拔4000米的地区,空气密度约为海平面的60~70%,较平原机场下降了30~40%,空气稀薄也会导致飞机获得的升力不足,没有空气的支撑就象水托不住铁球一样,飞机难以升空。其次高原海拔高含氧量低,燃烧不充分,发动机的功率下降40%左右,发动机获得不了较好的动力,起飞困难重重。

为了解决高原地区空气密度小,飞机功率不足两方面的问题,只能提高发动机的功率和增加直升机的叶片数,通过两方面的补偿来抵消高原地区空气稀薄和含氧量低的问题,我们把这种飞机称之为高原专用飞机,例如发动机燃烧同样需要空气,高原空气密度低,就要吸入更多的空气。进气扇和旋翼速度都要提高,或安装更多的叶片,这就需要变速发动机和变速进气扇来适合高原大气环境。

为什么飞机在万米高空可以飞行,而在高原上却动力不足呢?

这是因为飞机起飞时的高度不同,在平原上起飞海拔一般200米左右,升至10000米,而高原机场海拔4000米,飞至10000米,这是两个不同的高度,低海拔起飞空气密度及含氧量正常,发动机输出功率正常,而高海拔大气环境却不同,为此在高原上起飞,飞机动力就出现了不足。

假如飞机都处在高度4000米高空,升至10000米,一个是平原上起飞后获得的惯性的飞机,另一个是处在高原海拔4000米待起飞的飞机,需要发动机输出的功率大相径庭。高原上飞机初始惯性为零,输出的功率出现了不足。

由此看来,飞机初期起飞非常重要,往往决定着这次航行的成功与失败。

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