坐过飞机的人应该都注意到,飞机起飞后刚开始会大速度爬升,一段时间后却缓慢爬升。这是什么原理呢?今天就来聊聊这个话题。

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我们知道,飞机能够起飞主要是利用升力,虽然发动机可以产生推力,而这个推力主要是赋予飞机机翼产生升力效应。飞机的机翼下翼面近似一个平面,上翼面是弧形的,也就是机翼曲率。发动机推动飞机滑跑时,空气经过机翼产生上下两股气流,下气流由于机翼下翼面是平的,因此气流流速慢,压强大,而上翼面由于有曲率,气流会发散,流速快,压强小。力都是作用力反作用力平衡存在的,因此机翼下面的力会向上转移,这就是升力效应。

客机通常发动机的推重比小,也就是发动机的推力低于飞机的重量,为什么能飞起来,就是靠机翼产生升力效应。客机在起飞段需要在跑道上滑行,速度越快机翼产生的升力越大,当升力大于飞机的重力时,飞机就起飞了。此时,受地球吸引力的作用客机需要开足马力才能摆脱地球吸引力。地球吸引力越是接近地面吸引作用越大,飞机需要大马力爬升,这个阶段是飞机最耗油的阶段,也是发动机磨损最严重的阶段。飞机之所以起飞段都是大马力爬升就是为了摆脱地球吸引力。

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客机最佳的飞行高度是万米以上点,这个高度处于对流层的顶端。对流层是接近地面的这个空气层,根据地形、纬度不同高度距地面约8~18公里,对流层空气气流扰动严重,飞机飞行容易受气流干扰,能耗高。平流层气流稳定,民航客气通常飞行在平流层面内,这个高度从8公里左右以上至50公里左右。民航客机需要保持氧气由外面供应。因此民航客机通常飞高度都处于对流层和平流层交界处,大型客机会爬升到更高的高度,但基本都处于一万多米的高度。

民航客机起飞时的动力开到最大,随着爬升高度越来越高,并不需要始终大油门爬升,会减小油门继续爬升,主要是飞行平稳性以及油耗和动力磨损的要求,大油门既费油又费发动机。另外进入巡航高度也要有一个逐渐改平的过程,民航客机不像战斗那样机动灵活,也不像战斗机那样活泼,舵效好,客机上是有乘客的,舒适性也是民航客机追求的目标。爬升到一定的高度会改出,减小油门,保持高度进入巡航飞行阶段。这个时候民航客机飞行平稳,油耗小,发动机也处于最佳动力状态。