大气对空中飞行物体受到那些影响?
大气对下层的所有物体都具有压力的作用,在标准大气压下,很多物体都受到大气压力的作用。天空中飞翔的小鸟不仅受到大气压力的作用,还受到空气阻力,风的侧向力的作用,鸟在飞翔的时候,受到的大气动压力比较大,停在树枝上时所受到的静压力比在空中飞翔时的静压力要大,又因为空气在流动,所以静止时动压力非常小。每年候鸟在南北方迁移的过程中,也受到标准大气压的作用。但在大气稀薄的高原上,飞行比较高的候鸟受到的大气压力比低海拔的平原要小,且受到的空气摩擦阻力也要小,但是候鸟爬升要困难很多。由于高海拔空气稀少,空气密度小,候鸟受到的顶托力也要小,飞行虽然容易,但是受紫外线,氧气偏少,总体上来说也不利于候鸟迁移。由山地向低海拔的平原迁移的时候,候鸟可以借助山脉的风口,利用气流顺势滑翔,可以节省不少体力,甚至可以借助气压脊线远距离向低压区滑翔。由于在白天,山顶受热比平原地区快,温度逐渐上升,气压变得比较低,山下平原地区受热比较慢,温度还没有升起来,气压比较高。太阳西落,在夜晚大气冷却,由于山顶温度比较低,气压升高,山下平原地区比热容比较小,温度降得比较慢,气压比较低。候鸟可以借助夜晚风向向平原迁移,在连绵起伏的山脉地形可以借助气流局部地区流向来间断飞行迁移,这样候鸟不仅节省体力,还能迁移到更远的目的地。有一种蜻蜓横穿过印度洋到达1000多公里的地方,它是怎么做到的呢?因为在顺风的季风作用下,蜻蜓不仅可以节省很多体力,蜻蜓所受到的大气静压力减少,空气阻力也减少很多,所以飞行起来毫不费力。这样比逆风飞行省太多的力,因为顺风飞行时,虽然空气气压上下表面受力不变,但是空气前后的阻力发生了变化,由于顺风,在蜻蜓前方容易形成低压区,基本上都是保持层流状态,气流由后向前层流,相当于蜻蜓所受到的空气摩擦阻力减少,气流对蜻蜓起到了一个顶托作用,所以顺着季风更有利于长途飞行,节省体能消耗。除了天空中飞翔的鸟和蜻蜓等,很多飞机也使用这种原理飞行。那么飞机在空中飞行受到那些因素的影响呢?
飞机在标准大气压力下,也受到各种力的作用,飞机能在天空中飞行跟飞机的形状有很大的关系,因为飞机上下表面跟空气接触层不一样,由于飞机上层机身成凸起的弧度,下层是平面,飞机在跟空气流动层接触,在相同的时间内,空气流动过机身所用的时间相同,但是经过的路程不一样,机身上层经过的路程要长,机身下层经过的路程要短,因为所用的时间一样,所以在机身上层空气流动越快,空气压力就越小,在下层由于受到空气浮力,也可以叫做空气向上的压力,下层受到的空气流动要慢,所以受到的压力要大,机身下层形成高压区,气流向上升,所以飞机在空中掉不下来。飞机除了上下层受力外,机尾和机头也受到大气阻力的作用。如果飞机仰角不大,那么整架飞机基本处于层流状态,此时飞机飞行比较容易,而且节省原料。如果飞机仰角比较大,由于飞机机尾部处于湍流状态,飞机上层形成低压区,飞机下层形成高压区,机尾区也形成低压区,在仰角增大的情况下,机身下层压力逐渐减弱,导致气流向机尾低压区流动,从而导致气流对飞机阻力变大,机身出现振动,不仅影响飞行员操作,而且可能有坠落的风险。飞机在大气对流层比较旺盛的情况下,也会出现空气阻力增大,特别是在热空气剧烈时,大气空气密度变小,飞机比标准大气压力下的承载量要小,在雷雨天气或是低空积雨云和碎积云的天气,大气能见度低,不利于飞行,且在低压切变力的作用下,飞机飞行空气阻力增大,飞机能耗增多,出现状况也相应的增多。
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