紙飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)參考

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1、 紙飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué) 作者：KenBlac… 文章來源：www.paperplane.org 點(diǎn)擊數(shù)：5666 更新時(shí)間：2007-2-4 4:41:01 如果圖片太小，你可以在圖片上面滾動(dòng)鼠標(biāo)滑輪來放大圖片觀察，也可以在圖片上單擊右鍵選擇〔圖片另存為〕保存圖片到你的電腦上面再進(jìn)行查看。 1.介紹 這里打算介紹關(guān)于紙飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)。如果你想全面了解為什么飛機(jī)能飛行，為什么有時(shí)墜毀，可以參閱我的《世界記錄紙飛機(jī)》和《孩童紙飛機(jī)》中的任何一本書。本來打算在這里也用一個(gè)章節(jié)來寫一些這方面的知識(shí)，但限于篇幅，不能寫了。希望這些內(nèi)容不會(huì)過于專業(yè)性，其中一些細(xì)節(jié)可能

2、比較復(fù)雜，但大多數(shù)原則是很簡(jiǎn)單明了的。我的目標(biāo)是高中生能理解大部分內(nèi)容。我希望能在不久的將來在我的網(wǎng)站上放一個(gè)全面的空氣動(dòng)力學(xué)介紹 了解紙飛機(jī)和真正的飛機(jī)飛行的基本原理很重要。它們同樣產(chǎn)生升力和拖力，并且同樣會(huì)因此而穩(wěn)定或不穩(wěn)定。但紙飛機(jī)不但外形看上去和真飛機(jī)不同，它的空氣動(dòng)力原理也和真飛機(jī)有不同之處。這些不同點(diǎn)雖然不明顯，但確實(shí)影響紙飛機(jī)的飛行。 2.為什么紙飛機(jī)很真飛機(jī)外形不同 大多數(shù)真飛機(jī)有機(jī)翼、尾翼和機(jī)身（來承載飛行員和乘客）。大多數(shù)紙飛機(jī)只是將紙折出一對(duì)翅膀和一個(gè)手可以握住、投擲的部分。有以下幾點(diǎn)理由來說明這種不同： 2.1 折紙時(shí)間 造成紙飛機(jī)和真飛機(jī)外形不同的主

3、要原因是折紙飛機(jī)的人總想又快又簡(jiǎn)單地折出一個(gè)紙飛機(jī)。加一個(gè)機(jī)尾或其他部分總需要將紙折更多次，有時(shí)侯還可能需要剪刀、膠帶或膠水。最簡(jiǎn)單的紙飛機(jī)就是一個(gè)飛行的翅膀。 2.2不需要尾翼 真飛機(jī)的水平尾翼有一個(gè)升降系統(tǒng)，飛行員可以通過旋轉(zhuǎn)該系統(tǒng)使飛機(jī)抬頭而緩慢飛行，或低頭加速飛行。紙飛機(jī)通過將翅膀后端邊緣的紙折起而達(dá)到上升緩慢飛行或下降加速飛行的目的。 有一些真飛機(jī)沒有尾翼也能成功飛行。Northrop XB-35 and B-2、賀頓兄弟的滑翔機(jī)都是很穩(wěn)定，很好的飛行器。許多人都以為飛機(jī)尾翼是必要的穩(wěn)定器，但上面提到的飛機(jī)及成百萬(wàn)的紙飛機(jī)都證明沒有尾翼飛機(jī)也能平穩(wěn)。 飛機(jī)通過尾翼向前后

4、不同的方向傾斜來保持飛機(jī)的穩(wěn)定性。飛機(jī)只有在重心點(diǎn)上時(shí)才能保持平衡，而這個(gè)重心點(diǎn)會(huì)因承載的人員和貨物的多少，甚至燃料的多少而前后移動(dòng)。如果飛機(jī)的重心移到飛機(jī)的中點(diǎn)之后，飛機(jī)會(huì)不平穩(wěn)，如果重心移到中點(diǎn)之前，又會(huì)過于平穩(wěn)，需要更多的升力。升降系統(tǒng)安裝在尾翼比在機(jī)翼上更有效。所以有尾翼的飛機(jī)比沒有尾翼的飛機(jī)更好控制重心。紙飛機(jī)的重心不移動(dòng)，所以不需要尾翼。 尾翼也用來在飛機(jī)向下俯沖減緩速度時(shí)保持平衡，紙飛機(jī)飛行不需要減緩速度，所以也不需要尾翼來幫助保持平衡。 真飛機(jī)通常還有一個(gè)垂直尾翼，用來幫助保持方向。這也叫方向穩(wěn)定器。紙飛機(jī)機(jī)身（就是你手拿著進(jìn)行投擲的地方）的作用類似于真飛機(jī)的這個(gè)方向穩(wěn)定器

5、。有時(shí)，將紙飛機(jī)的翅膀兩端（翼尖）向上折有助于飛機(jī)的穩(wěn)定。紙飛機(jī)的機(jī)身和翼尖共同起到了令飛機(jī)穩(wěn)定的作用，所以不需要垂直尾翼。 2.3機(jī)翼的形狀 紙飛機(jī)通常有短而粗的機(jī)翼，我們叫做“低”機(jī)翼。從翼尖到另一個(gè)翼尖的距離叫機(jī)翼跨度，從機(jī)翼前端到后端的距離叫弦度?？缍扰c平均弦度的比例就叫“展弦比”。它是機(jī)翼的一個(gè)重要的特征。 對(duì)于亞音速飛機(jī)，增加“展弦比”，（即增大跨度或減小弦度）會(huì)減小飛機(jī)的拖力。滑翔機(jī)的設(shè)計(jì)者就很重視機(jī)翼的拖力，所以用高“展弦比的翅膀（即大跨度，小弦度）?，F(xiàn)在說回紙飛機(jī)，精確地說應(yīng)該是紙滑翔機(jī)，注意到它們的翅膀跟真的滑翔機(jī)非常不同，它們有低“展弦比”的翅膀。這是因?yàn)橐韵逻@幾點(diǎn)

6、原因： 1. 紙是一種很不結(jié)實(shí)的材料。不能用來做高“展弦比”的機(jī)翼。 2. 低“展弦比”翅膀比較容易折出來。我們做紙飛機(jī)的一個(gè)原因就是做起它們來又快又容易。 3. 紙飛機(jī)的滑翔性能并不十分重要，通常一個(gè)紙飛機(jī)能夠飛過房間就已經(jīng)夠了?！暗驼瓜冶取背岚蚰軌蚪?jīng)受住較高的落地速度。 “低展弦比”飛機(jī)看起來飛得快，尤其在要掉頭的時(shí)候。 2.4其他形狀 真飛機(jī)因?yàn)橐瓿娠w行任務(wù)，所以受到各種空氣動(dòng)力學(xué)原理的影響，要飛行就必須做成那個(gè)樣子。而紙飛機(jī)最大的任務(wù)我想使給玩它的人帶來樂趣。所以它的形狀可以說的無窮無盡的。除了傳統(tǒng)的紙飛機(jī)，我還做過其他形狀的紙飛機(jī)。例如在我書中提到的“環(huán)狀飛

7、機(jī)”，還有我1997年年歷里面的X型飛機(jī)，從不同的角度看兩個(gè)翅膀都是X型。有些飛機(jī)看起來不能飛，但它們確實(shí)能飛起來。如我的1997年年歷里的恒星飛船，看起來象天外來客，但它能飛。 3.讓紙飛機(jī)能飛得好的“秘密”是調(diào)整。 大多數(shù)人有一個(gè)錯(cuò)覺，認(rèn)為好的紙飛機(jī)折好后，就不用調(diào)整了。所有真飛機(jī)都有一個(gè)調(diào)節(jié)器，所有紙飛機(jī)也需要不斷調(diào)整使它們飛得更好。有一些基本的調(diào)整規(guī)則可以使一個(gè)玩紙飛機(jī)的新手變成一個(gè)專家。下面就是一些竅門： 4.1 最常見之一的錯(cuò)誤 就是紙飛機(jī)的翅膀向下，這減少了它側(cè)面的穩(wěn)定性。 所以要記住，折紙飛機(jī)要使它的兩個(gè)翅膀的翼尖向上翹。 就是紙飛機(jī)的翅膀向下，這減少了它側(cè)面的穩(wěn)定

8、性。 所以要記住，折紙飛機(jī)要使它的兩個(gè)翅膀的翼尖向上翹。 4.1 飛機(jī)的平衡取決于它的重心，重心在中點(diǎn)上即平衡。 如果重心在中點(diǎn)之前，飛機(jī)將過于平衡，重心在中點(diǎn)之后則不平衡。當(dāng)然所有沒有計(jì)算機(jī)控制的飛機(jī)都要求重心在中點(diǎn)之前。對(duì)矩形翅膀的飛機(jī)，其中點(diǎn)是在飛機(jī)前端到尾翼四分之一處，對(duì)三角形翅膀的飛機(jī)，中點(diǎn)是在飛機(jī)前端到尾翼二分之一處。 飛機(jī)的穩(wěn)定性只它一但受到干擾，能自動(dòng)回復(fù)到初始狀態(tài)。飛行中的穩(wěn)定性是指按一個(gè)速度飛行。一個(gè)穩(wěn)定的飛機(jī)上下振動(dòng)的次數(shù)有限，并且有一個(gè)穩(wěn)定的飛行速度。許多紙飛機(jī)在設(shè)計(jì)上是穩(wěn)定的，但僅僅穩(wěn)定還不夠。因?yàn)槲覀円笏絹碓椒€(wěn)定的同時(shí)，也希望它飛得越來越快。

9、這就需要一個(gè)升力。很少有人意識(shí)到好的飛行穩(wěn)定的飛機(jī)需要一個(gè)稍重一點(diǎn)的機(jī)頭和一些升力。許多老式紙飛機(jī)沒有升力調(diào)節(jié)也能飛，有些飛得很好，但多數(shù)飛不好，并且穩(wěn)定性很差。 我喜歡在老式紙飛機(jī)的機(jī)頭加點(diǎn)東西來提升升力。如果我有時(shí)間和材料，我喜歡貼幾層膠帶或干脆在機(jī)頭別一個(gè)回形針來增加穩(wěn)定性。然后試飛幾次，前后移動(dòng)回形針的位置，找出最佳位置。 4.3機(jī)翼的形狀 大家可能注意到真飛機(jī)的翅膀上面是有弧度的，下面則是平面的。有許多人問我為什么沒有在我的書里提到將紙飛機(jī)的翅膀也做成有弧度的。因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)紙飛機(jī)的飛行技能并不因平面翅膀而有很大的下降。 5.世界記錄 我13歲時(shí)就創(chuàng)造了紙飛機(jī)飛行世界記錄，現(xiàn)在

10、仍在想盡量精確地說明紙飛機(jī)工作原理。我總是試圖“發(fā)明”新型飛機(jī)，這樣折折，那樣貼貼。我喜歡在戶外飛行紙飛機(jī)，看著我飛出去的飛機(jī)飛得又高又遠(yuǎn)。我通讀的吉尼斯世界記錄這本書后的一、二年，我意識(shí)到我有打破紀(jì)錄的能力，于是我開始改善我的紙飛機(jī)，我的投擲方法，以挑戰(zhàn)記錄。我很幸運(yùn)我的努力得到回報(bào)。但我一直在不斷學(xué)習(xí)、不斷改善。 認(rèn)識(shí)紙飛機(jī)的飛行階段很重要，第一個(gè)是起飛階段，我以每小時(shí)60公里的速度將飛機(jī)投擲出去，然后它慢下來，接著進(jìn)入第二階段，慢慢地穩(wěn)定地滑翔。 Launch phase起飛階段 Gliding flight滑翔階段 Short wings better短翅膀好 Long wi

11、ngs better 長(zhǎng)翅膀好 Heavy better (thick paper)厚紙 Light better (thin paper) 薄紙 你可以用厚紙做一個(gè)短翅膀的飛機(jī)，它起飛快，飛得高，但滑翔不好，或用薄紙做一個(gè)長(zhǎng)翅膀的飛機(jī)，它滑翔好，但不能用力投擲。 5.1 起飛階段 竅門是盡量往高拋。我的做法是垂直方向，以最快的速度扔上去。 5.2投擲 垂直向上拋擲東西總不是非常自然地能完成的事。如果你希望紙飛機(jī)飛得高并且自然過度到滑翔狀態(tài)，一定要與垂直方向小于10的角度投出去，并且要盡可能地快。 5.3不斷重復(fù) 我前面提到過，我做的紙飛機(jī)不是每一個(gè)都能打破世界記錄。大多數(shù)紙

12、飛機(jī)能飛10-14秒，可能10%能飛15-17秒，大約1%能飛行20秒。我研究和不斷實(shí)驗(yàn)的目的之一就是在不斷重復(fù)的基礎(chǔ)上做“好”紙飛機(jī)。最好成績(jī)的方法就是搞清楚其中的物理原理，然后想出解決的辦法。我發(fā)現(xiàn)有時(shí)物理學(xué)原理相當(dāng)復(fù)雜，并且很難找到好的解決方法。我想我正在進(jìn)步，并希望能持續(xù)改善我做的紙飛機(jī)的性能。 5.4 做不同的紙飛機(jī) 有時(shí)我覺得自己落入俗套，因?yàn)?0年來我一直致力改善同樣設(shè)計(jì)的紙飛機(jī)。我確實(shí)試圖發(fā)明新的設(shè)計(jì)以挑戰(zhàn)世界記錄。到目前為止，沒有做出比以前好的，但我一直努力。我想有許多更好的設(shè)計(jì)等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，并且將來肯定能打破世界記錄。 5.5天氣、英國(guó)、世界記錄 室外的天氣影響室

13、內(nèi)的飛行。1996年我在英國(guó)倫敦參加BBC組織的紙飛機(jī)比賽。我們比賽的大廳很大，很冷，外面下著雨。紙飛機(jī)討厭潮濕。在雨天，紙飛機(jī)通常飛不好。 紙飛機(jī)飛了幾次后，翅膀會(huì)“疲勞”。問題是比賽中總要先試飛幾次，來調(diào)整紙飛機(jī)的升力和穩(wěn)定性。那次我很幸運(yùn)以17.3秒的時(shí)間贏得比賽。其他的選手也很棒！我會(huì)不斷完善我的紙飛機(jī)。New airfoil 紙飛機(jī)的歷史 作者：KenBlac… 文章來源：www.paperplane.org 點(diǎn)擊數(shù)：2264 更新時(shí)間：2007-1-28 18:00:07

14、如果圖片太小，你可以在圖片上面滾動(dòng)鼠標(biāo)滑輪來放大圖片觀察，也可以在圖片上單擊右鍵選擇〔圖片另存為〕保存圖片到你的電腦上面再進(jìn)行查看。 據(jù)紙飛機(jī)研究者介紹，鑒于紙是中國(guó)人發(fā)明的，而且?guī)装倌昵爸袊?guó)人就用紙放起了風(fēng)箏，所以一般認(rèn)為紙飛機(jī)起源于中國(guó)。倫敦大學(xué)“紙飛機(jī)協(xié)會(huì)”也認(rèn)同這一觀點(diǎn)。 “名副其實(shí)”的紙飛機(jī)是在飛機(jī)誕生之后才有的，而今能追溯到的最早年代是在1908－1909年——也就是萊特兄弟造飛機(jī)之后的五六年。 1950年，DC－03型紙飛機(jī)誕生，它的制作者宣稱它是“世界上最好的紙飛機(jī)”。DC－03擁有巨大的滑翔翼，和一個(gè)可能在所有紙飛機(jī)里獨(dú)一無二的尾翼。 紙飛機(jī)的歷史要追溯到第一張被拋擲到垃圾桶里的草紙說起。第一次用紙制作飛行器的是在兩千年前中國(guó)制造的風(fēng)箏。 早期的熱氣球，例如在法國(guó)18世紀(jì)晚期，由Montgofier 兄弟做的氣球，他們是用紙來建造的，早期樣式建造的氣球都是用紙建造的，1783年第一個(gè)載運(yùn)氣球就是用布料標(biāo)識(shí)的紙張做成的。 10 優(yōu)質(zhì)+材料