“飞来器”是什么东东?
是“飞去来器”吧?
它是象飞机机翼一样的工作原理,要它能飞回来,得加个回旋力,这与空气动力学有关;
以下摘自网络:
飞去来器飞出去又能回飞的原因,主要在镖臂的截面形状及其自旋。?]有这两点特性,飞去来器就和其他?G出去的木棍?]有两样。 镖臂的截面形状使飞去来器所受的空气升力和机翼相同,而镖的自转则令镖身稳定。由转动力学知道,飞去来器和陀螺一样,其自转轴也绕铅直线旋转。升力及稳定性使飞去来器上升,而其自旋轴之转动则令飞去来器回飞。
欲了解升力,可以传统机翼的简单模型?斫馐汀4郴淼撞科教梗霸到隙郏笤等窭ゲ客钩觥A骶矶ド系钠鹘狭骶撞空呖臁F淅碛煽?⒘鞴目掌治...全部
是“飞去来器”吧?
它是象飞机机翼一样的工作原理,要它能飞回来,得加个回旋力,这与空气动力学有关;
以下摘自网络:
飞去来器飞出去又能回飞的原因,主要在镖臂的截面形状及其自旋。?]有这两点特性,飞去来器就和其他?G出去的木棍?]有两样。
镖臂的截面形状使飞去来器所受的空气升力和机翼相同,而镖的自转则令镖身稳定。由转动力学知道,飞去来器和陀螺一样,其自转轴也绕铅直线旋转。升力及稳定性使飞去来器上升,而其自旋轴之转动则令飞去来器回飞。
欲了解升力,可以传统机翼的简单模型?斫馐汀4郴淼撞科教梗霸到隙郏笤等窭ゲ客钩觥A骶矶ド系钠鹘狭骶撞空呖臁F淅碛煽?⒘鞴目掌治嚼?砜矗焕嗍瞧髦?]有回旋,并且在机翼上下方的速率相同;另一类则是循环型,气流由顶面流向末端,再循底部回到前端。
因为空气对机翼表面的黏滞和附着力,所以气流由顶面流至末端时产生此一循环。
此二理想化气流重叠,其速度在机翼上方相加,在机翼下方则相减。结果,实际的空气速率是上方大于下方。因为气压和气流速率成反比(此种差?e对升力十分重要),故机翼上方之大压力小于下方,因此机翼获得向上之推力。
(实际机翼之气流形态,较此要复杂得多,甚至飞机高速飞行时,向上微倾以下压空气的机翼底部,亦因受气流之撞击,而获得部分升力。)
如果机翼朝气流的方向?A斜,使气流正射在弯曲的顶部,升力当然会?p小,这种入射方式叫负攻角。
升力?p小的?故是入射气流有施於上表面的下压力;也可说部分升力消失是因为气流回绕机翼的趋势?p弱,而且机翼上下的气流速率差?p少了。相反的,如果机翼?A斜,使气流稍微正射平坦的底部,这种情?r就叫正攻角,因气流向上推会使升力增加,气障也增加。
如果角度太大,不利的气障递升就会超过有利之升力,所以飞去来器镖臂迎向气流的角度,对其飞行十分重要。
镖臂的截面形状很多,但大部分都类似传统机翼。这种形状通常包括飞去来器旋转时挺进气流的钝边和尾随的锐边。
经常一面是平的,一面是凸的。以此为基本形状的变化很多,然而,却少有人系统地研究,到底何种形状在气体动力学上最好。有些飞去来器两边都是平的,但在飞行中,以扭转镖臂来使气流偏向。
飞去来器与传统机翼之升力有一主要的不同。
在最初的飞行中,“升力”几乎是水平的,向上的力只够平衡飞去来器的重量。因为飞去来器绕水平轴旋转,镖臂的弯曲部分就在近乎铅直的面上旋转,其升力亦近乎水平。这了简化,以下的讨论将不计飞去来器的重量,并假设飞去来器是由?T用右手的人掷出。
于是旋转平面在开始时完全铅直,升力朝??掷者的左方,镖在铅直面上继续旋转而向左飞去。如果只是這样,飞去来器就永远飞不回?砹恕R牢裁此峄胤桑捅匦胂攘私饣褂惺裁瓷ψ饔迷陲谏希绕湟烙缮Σ牧兀绾蔚贾滦矫娴慕<偕璺扇ダ雌鞯囊槐垡训酱镒罡叩悖硪槐奂负踉谧畹偷悖ㄖ傅氖窍憬缎蔚姆扇ダ雌鳎I媳坌较蛴腼诘闹行牡闼俣韧颍卤?t反向旋转。
流经上臂的空气速率较下臂的快(从镖臂?砜矗虼松媳鄄纳洗蟆7扇ダ雌髟谧孕校习氩渴贾帐芙洗蟮纳Γ虼吮认掳氩渴艿礁蟮牟嘞蛲屏ΑJ紫认氲降氖牵降纳Σ睿ㄔ谏媳劢洗螅┗崾狗扇ダ雌鞯淖孕?A斜,升力方向朝下(结果损失惨重)。
然而实际情形是,升力差使得飞去来器绕一铅直轴旋转,把镖往回?У恼亲孕矫娴淖ǔ=凶鼋?
要了解进动的原因,就必须研究升力产生之力矩。令飞去来器绕其中心自旋(事实上,双臂飞去来器自旋时所绕的是质心,并非镖身正中心,但那并不影响讨论的结果),上臂平均升力由其中水平向外;同样的,也令下臂平均升力由其中心水平向外。
此二升力之一所产生的力矩,是升力与镖心到力作用点距离(即上臂之一半长度)的乘积。上臂因有较大的升力,故所产生的力矩较大。如果飞去来器不自旋,此力矩差只会使其平面?A转。因上臂有较大的力矩,由??掷者看?恚矫娉史词闭敕较?A转,然而飞去来器是自旋的,结果就大大的不同。
因为这样,所以产生了角动量、而自旋平面?A斜之趋向使它自己绕铅直轴旋转。
角动量是飞去来器自旋速率和某一函数的乘积,此函数包含质量与质量分布。例如,想像你要转动载了几个小孩的旋转木马,则所加的力矩是旋转木马的半径与其边缘相切之力的乘积。
开始的时候,力矩使旋转木马产生一角加速度,自旋从零增到某一终值。要如何安排这些孩子,使得能以最小的力达到某一给定的角加速度?直觉上,你会把孩子安排在靠近中央的地方。质量当然是相同的,但是对旋转中心?碚f,质量分布却不同,质量靠近中心时,木马就容易转动。
考虑质量与其分布的函数,即所謂转动?T量,质量愈大或离中心愈远,其转动?T量就愈大,要达到某一角加速度所必?施的力就愈大。
旋转木馬只要一转动,你不再施力於其边缘,因自旋和转动?T量,它就有一角动量,通常是以一垂直转动平面的向量?肀硎窘嵌俊T谡饫铮讼蛄勘匚χ保浞较颍ㄏ蛏匣蛳蛳拢┮源畋愠档氖?荩沂稚熘钡哪分副硎荆渌闹秆锾逍较?郧R谋浯讼蛄恐笮∮敕较颍鸵晕锾辶硎┮涣亍H缥韭恚驮诒咴瞪显偌右煌屏Α#ㄈ绾位鼋嵌扛谋渲蛄浚涔娑ㄊ牵沂质持赣尚行闹赶蚴┝Φ悖兄冈蛑赶蚴┝Ψ较颉H缌钅分赣肷隙复怪保匀坏厮椭赶蚪嵌扛谋渲较颉P碌慕嵌肯蛄课惹跋蛄坑肫涓谋湎蛄慷咧汀#┰谛韭肀咴导右磺邢吡Γ碌慕嵌肯蛄咳晕χ保湓龃蠡?p小依旋转木马欲变快或变慢之目的而定。
旋转中的飞去来器有二个力矩施於臂上,一个是由上臂平均升力所产生;另一个则为下臂之平均升力所产生。因为上臂之升力较大,就以它来?Q定角动量,因此将不计下臂之升力(如果加上较小之升力,结果亦同)。
假想以右手??出飞去来器后,它逐渐远去,在铅直面上自旋,角动量的向量向左指,当飞去来器继续飞行时,上臂之平均升力产生的力矩,就会改变角动量向量的方向。要?Q定向量的改变方向,可以右手手指的适当指向?肀硎尽J持复臃扇ダ雌髦行闹赶蛏媳壑行模兄钢赶蛏媳凵χ较颍茨愕淖蠓剑蛏熘钡哪分妇椭赶蚰恪R虼耍斫嵌扛谋涞南蛄烤椭赶蚰恪S酶╊姆绞阶钅芸闯鱿蛄扛谋溆朐蛄康暮停蛄扛谋溆朐蛄看怪保铣梢恍孪蛄浚较虮仍蛄扛赶蚰恪R蛭蛄扛谋溆朐蛄看怪保嵌康拇笮〔槐洌皇欠较蚋谋淞耍顾埔磺χ敝嵝U庵纸嵌糠较虻男莆捎赏勇莸闹崛魄χ敝嵝闯?怼?
另一进动的通俗例子是摩托车的转弯,摩托车轮的转动速率甚大,有够大的转动?T量使得角动量很大。
要使摩托车转动,不能像单车转弯一样,只是转动把手,还要使摩托车向转弯的方向?A斜。摩托车受到的力矩,使车轮的角动量产生进动,才能使整个摩托车转弯。在自旋平面的进动时,飞去来器以某一速率沿一路径飞行,但不断地受到水平升力而转向。
因而路径接近一圆周。
在一成功的飞行中,飞去来器自旋平面的进动速率,与其绕一?A周路径之速率同步,其攻角略維持一正值。使攻角维持一适当的值,在此种速率同步的配合上是必?的。假设飞去来器进动大慢,则当它在路径上飞行?r,其绕一铅直轴旋转的自旋平面转速,较镖身整体沿路径飞行之速率?槁W孕矫媛浜笫保涔ソ侵鸾サ乇涓海扇ダ雌骶褪ドΑH缱孕矫嫘锰欤淙魄χ敝嶂倬徒巷谏碚逖卮?A路径飞行之速率为快。
结果攻角就逐渐变正,直到自旋平面与接近的气流垂直,於是飞行即被气障破坏无遺。进动率与飞去来器沿大?A路径飞行的速率,两者的吻合并不难,事实上,在某种程度来說,还是自动完成的,因为二者都靠升力。
??掷飞去来器,用砂?磨,并改造镖臂,再试掷,直到几乎吻合而飞去来器能回飞为止。
飞去来器之圆周路径与??掷它的速率无关,只有转动?T量和飞去来器的截面形状,才能?Q定飞行路径的半径。
因此一个飞去来器,不管你用力多大(在假定的铅直面上作相同的投掷);其路径总是不变的(当然,假设用的力足以飞完全程)。如果要改变?A周路径的大小,通常必须换个不同转动?T量或截面形状的飞去来器。
然而也可以在镖臂加上载物?碓黾幼?T量,这种技巧是想打破??远纪录的人用的。飞盘也是以同样的方式飞行。它有一个弯曲的顶面,以手腕的扭甩使其旋转,由空气的撞击或经由上下表面气流速度之不同而获得升力。
飞盘适当地在几乎铅直的平面??掷,也会像飞去来器一样的回飞。可是,飞盘通常是稍微弯曲地??給另一??人,因此??掷者只要定个自旋平面,给与足够达到此一弯曲路径的水平升力就成了。飞去来器和飞盘都可轻触地面而不影响飞行。
假想飞盘以前缘向下微?A,掠地而过。
前缘擦到地上,地面与飞盘的接触点給予飞盘一力矩,并改变其角动量,但此改变向量几乎和原?淼慕嵌看怪保孕碌慕嵌渴怯稍鹊南蛄啃谩3朔较颍嵌康闹蹈谋洳⒉淮螅虼朔膳滩⒉换崧嗌伲皇侵匦露ㄏ颍路较蚍尚邪樟恕?
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