科學人雜誌
物理學

飛機升力不只白努利

2020-08-01 撰文/瑞吉斯(Ed Regis)
飛機為什麼能在空中飛行?單憑牛頓運動定律或白努利定律都無法詳盡解釋,即使在今日,各方專家仍然不能提出完整的理論。

重點提要

  1. 工程師透過嚴謹的數學,能設計出飛上天空的飛機,但透過方程式無法解釋飛機升力
  2. 憑藉白努利定律和牛頓第三運動定律皆可說明升力來源,但仍因有所缺陷而備受爭議
  3. 儘管空氣動力學專家近年來試圖提出飛機升力的原理,眾人依然莫衷一是
2003年12月,《紐約時報》紀念萊特兄弟首次飛行100週年,刊登了一篇報導〈遨遊空中:飛機何以飛上青天?〉。報導重點是一個相當簡單的問題:飛機為什麼能在空中飛行?他們為了解答這個問題,探訪美國國家航空太空博物館空氣動力領域的研究員安德森(John D. Anderson, Jr.),他撰寫過數本相關教科書。然而安德森的答覆是,飛機升力的原理其實沒有一致的解釋。他告訴《紐約時報》:「這個問題無法一言以蔽之。」這篇報導刊出至今超過15年,飛機升力的原理仍然眾說紛紜,每種答案都有一群忠實支持者。飛機已經發展這麼多年,這個現況有點難以理解。畢竟早在千萬年前,自然演化就幫空中翱翔的鳥類解答了飛行升力的力學問題,既不用思考、也不用懂物理學。科學家為什麼難以解釋鳥類和飛機能在空中飛行的原理?更令人費解的是,關於飛機升力的解釋包含技術性和非技術性兩個抽象層面。技術性層面純屬數學理論,分析工具是方程式、符號、電腦模擬與數字,適用的方程式或方程式的解幾乎一致。技術性數學理論的目標是精確預測,以供航空工程師從事複雜的飛機設計。但這些方程式和方程式的解都不算是解釋。另一個層面則是提出實際的知識來解釋升力,目...

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# 關鍵字:物理學白努利飛機
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