各种飞行器原理
飞行器可分为在地球内飞行与太空中飞行两种。在地球内的飞行原理主要是靠大气的流动方式来促成飞行,而外太空的飞行原理除了利用星球间的引力来推进。底下介绍几种地球内与太空中的飞行器的原理。
卫星
卫星升空,是要借由火箭或是导弹把卫星载到特定的轨道,因为卫星没有升空或是推近的效果,所以当把卫星在到特定的轨道之后,是借由向心加速度与地球引力的平衡,使卫星可以在地球外面运转,再利用开普勒定律可以算出他的周期与速度。如果升空的时间越短是越好的,因为卫星只占整个总重的1%,里面占最多的为燃料,为总重的80%,因为单靠马达的推进器是没有办法把火箭推到外太空的,所以要马达加燃料才有办法,所以减少升空的时间,可以减少总重,这样成本也可以下降。
太空船
在太空中的飞行器(太空船)飞行,主要是利用火箭助推法来改变飞行器的轨道及速度。不过使用火箭助推需考虑燃料及重量负载的问题。如果想节省燃料,飞行器在飞往离地球较近的行星(火星和金星)可以使用赫曼转移轨道法。此方法虽然可以减少燃料的消耗,但是速度太慢,需考量时间的成本。另外,还可以使用重力助推法,借由飞行器与行星之间的引力,可实现不需要消耗燃料就可以改变飞行器轨道及替飞行器加减速。如果条件事宜,也可以配合大气制动来替飞行器减速。不过重力助推在使用上需考量星球间的位置关系,等待一个理想的位置关系出现可能需要耗费数十年的时间。
地效飞行器
主要是利用地面效应的作用,来增加升力、减少燃料推进力,以达到高承载、低耗能的一种飞行器。
地面效应
当飞行器飞至距水面或地面一个翼展以下的高度,飞行时翼面下的下洗作用受到阻挡,使地面或水面与飞行器升力面之间的气流受到压缩,根据牛顿第三运动定律,作用力越大,反作用力得到一个更大的上升力,同时翼尖涡流的被抑制破坏,减少诱导阻力的作用,两种空气作用的特性促成。
诱导阻力
因为机翼的翼端部分因上下压力差,空气会从压力大往压力小的方向流动,部分空气并不会往后移动,而从旁边往上翻,因此在两端产生涡流,抑压上翼面,越接近翼端,涡流越强(称为翼尖涡流)此作用力为诱导阻力,也可说是升力诱导出来的。