没有翅膀的飞行:升力有多种形式

奥运会跳台滑雪运动员都是尖头无翼,那么他们是怎么做到的呢?

来源:飞行杂志

NBC 在报道冬奥会跳台滑雪比赛时,还附上了一张图表,以侧面视图显示一名跳台滑雪运动员俯卧在滑雪板上的示意图,一排粗箭头沿着他们上方的弯曲路径行进,第二排箭头在下方直线经过。

这是机翼的经典解释——顶部弯曲、底部平坦、顶部空气流速更快、伯努利等等。它可能是从高中物理教科书中抄袭来的。

我必须抗议。

这种解释至少在应用于飞机机翼时与事实相似——应用于跳台滑雪运动员时,这是无稽之谈。原因是翼展,或者更确切地说是缺乏翼展。正常的机翼具有足够的跨度,尖端周围的溢出不会极大地影响机翼大部分区域的流动。

如果你对机翼中部附近的气流进行垂直切片,它看起来就像那些教科书上的翼型流动图片,无论你从中得出什么结论都或多或少是正确的。这种流动被称为“二维”。只有在翼尖附近,气流才会增加侧向尺寸——沿着下表面向外,在顶部向内——并卷曲成从翼尖溢出的旋转涡流。在那里,流动是三维的,将翼展方向分量与垂直和弦向分量相结合。

如果减小机翼的跨度直至其成为弦的一小部分,则流动将失去其二维特征。跳台滑雪运动员就是这样——他们都是尖头,没有侧翼。然而,它们仍然设法产生一些升力,事实证明它们比纯粹的弹道轨迹飞行得更远。他们是如何做到的?

它们升力的作用是减慢它们的下降速度。通常,一个下落的物体,即使是最初向上发射的物体,也会以由重力决定的速度向下加速。如果部分重力被空气动力升力或阻力抵消,则向下的加速度会成比例地减小。