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風箏的空氣動力學原理是什麼

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風箏大家都很熟悉,但是有很多人都不知道風箏的一些科學原理。下面是本站小編為你精心推薦的風箏空氣動力學原理,希望對您有所幫助。

風箏的空氣動力學原理是什麼

  風箏的空氣動力學原理

風箏是中國古代發明的與竹蜻蜓一樣聞名於世界的最古老的“飛行器”。風箏的飛行與原理與現代的固定翼飛機基本相同,均是依靠自身的升力面產生升力,克服重力,實現飛行。

在放飛風箏的時候,需要高舉風箏,逆風進行助跑,然後放飛,這是因為風箏與飛機一樣,都需要一個最小起飛速度(風箏與風速之間的相對速度),高於這個速度,風箏所獲得的升力才足夠大,才能有足夠的克服自身重力的升力。根據升力產生的原理,在低速狀態下,速度越高,升力面面積越大,所產生的升力越大,但同樣也會帶來阻力升高的後果。固定翼飛機主要依靠發動裡產生的推力(拉力)來克服阻力,而風箏則依靠人力來拉動風箏線克服空氣阻力。

有經驗的人放風箏的時候,在風箏飛行過程中,會抖動手中的風箏線,不斷的拉扯風箏,使其前後擺動。這實際上是在迫使風箏在做有規律的非定常俯仰運動,從而使得風箏獲得非定常的升力。由於風箏在飛行中迎角(風箏縱軸線與風向之間的角度)較大,存在於風箏上表面的渦既不穩定,很容易發生分離或脫落,如果迫使風箏作俯仰運動,將使得渦穩定的存在或推遲渦的脫落,從而獲得更大的升力。這樣,採用這種方法會使得風箏越飛越高。

一般風箏的'尾部都會加配重,這是為了平衡升力中心與重心之間的位置,防止因為風箏迎角過大,發生過失速現象或發生翻滾。

  風箏的原理

1、風箏飛昇的“墜重”(墜飄)平衡原理

採用“墜重”平衡的風箏,一般為平板式的,討論“墜重”平衡這一原理,根據力學中物體受力的平衡原理,由圖3可知,力F1、F2是忽左忽右的風流形成的,故F1≠F2,從而給風箏形成了旋轉的力矩;力F3是人為加上的“墜重”力,且此力通過風箏中心,從而給風箏形成了較大的重力矩,該力矩是反抗風箏旋轉力矩的,只要重力矩≥旋轉力矩,風箏就可達到飛昇的平衡,F3的大小起決於風箏尾巴的長短、寬窄及材料,且應隨著風的大小而適當改變其中某一因素。

2、風箏飛昇的“橫杆”平衡原理

採用“橫杆”平衡原理的風箏,一般為平板串式風箏,當然,單個平板串子亦可放飛,其原理與串式的相同。下面,我們以單個串子為例,討論“橫杆”平衡這一原理,根據力學中物體力的平衡原理,

風箏運動原理

操作原理

眾所周知,風箏上天有兩個必要的條件:

(1)風箏要在有風的天氣下,風箏才能放飛,但是盤鷹風箏除外。

(2)風箏都

放風箏

放風箏

需要有提線的牽引,“斷線的風箏”在短暫的飄遠之後必定會掉下來。

揚力作用

揚力的產生:風箏在空中受風,空氣會分成上下流層。通過風箏下層的空氣受風箏面的阻塞,空氣的流速減低,氣壓升高;上層的空氣流通舒暢,流速增強,致使氣壓減低;揚力即是由這種氣壓之差而產生的,這正是風箏能夠上升的原因。

以上可知,揚力的產生有2個要素:(1)風力;(2)牽引力;這就解釋了開頭提出的問題。在風力、牽引力和由此產生的揚力三個力的作用下,風箏在空中基本上是達到受力平衡的。

風箏在空中的受力:風力的方向基本上是水平方向,而風箏受風的角度和上揚力的大小,可以由提線方便地控制。幾次練習後放風箏者會很快掌握控制風箏的技巧:放風箏的時候,一般是一抽一放。

抽的時候,因為風箏提線一般放在風箏面靠上的位置,加大牽引力可以控制風箏角度變小,上揚力增加,風箏穩步上升;放的時候,即平衡的風箏牽引力變小,在風力和揚力的合力作用下,風箏會飛高飛遠,但是必須很快又抽,以再次保持風箏的角度穩定。

風力正盛的時候可以多放線,當風力稍有下降,就收一些線。

  放風箏的好處

春天放風箏,對人的身體健康是非常有益處的。傳統中醫認為,放風箏者沐浴和煦的陽光和春風,有“疏洩內熱,增強體質之益。”史書《續博物志》也有“放風箏,張口仰視,可以洩熱”之說。現代保健醫學的研究也表明,在明媚的春光裡踏青放風箏,可以舒展筋骨,讓身體隨著放飛的風箏而不停地移動,從而活動四肢百骸;同時,由於盡情呼吸著新鮮空氣,吐故納新,能促進人體的新陳代謝,改善血液迴圈狀態,從而獲得消除冬日氣積鬱、祛病健身之功效。此外,放風箏時,雙眼面對藍天,飛行的風箏千姿百態,可以消除眼肌疲勞,調節和改善視力,預防近視和弱視。

近年來,國內外有些醫院和療養院採用“風箏療法”治療精神抑鬱、神經衰弱、小兒智力不全等症,也收到了神奇的療效。

放風箏也是一項健腦運動,需要全身心地投入。僅僅處理好放風箏和風向風速的關係,就得讓放飛者動一番腦筋:風箏飛起來的必要條件是地面有風,但風速過大也不好放飛,因為這時空氣水平方向力量過大,風箏不易“抬”上來,也很難控制;放風箏最怕的是風向不定,因為此時風箏最容易“栽”下來。古人認為放風箏的較高境界是:放時相牽,一線相連,未放之時,如馬臥槽,放飛後如同進了賽馬場,要精神抖擻,把線看作韁繩緊拉,如同馴馬一般,然後望天入靜,隨飄移而前後奔走。

放風箏能使人情緒開朗、心境愉悅。放飛時,大腦高度集中,無疑會消除人的內心雜念;放飛者極目藍天,其心胸也會感到開闊;此外,春季草長鶯飛,觸目皆景,放飛風箏,是一次人與自然的美好對話。