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为什么飞机逆风起飞?

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   左上角为空速表(来源;Wikipedia)

  在送别好朋友时,我们经常会祝他们一路顺风。但如果他们是乘飞机离开的,一路顺风却似乎不太合适。这是为什么呢?因为啊,飞机这个怪家伙就喜欢唱反调,它们起飞的时候喜欢逆风而行。

  先让我们来了解飞机的速度吧!飞机的速度可不是简单的跑多快。当我们谈论飞机的速度时,会说到两种不同的类型:地速与空速。地速是飞机相对于地球表面的速度;而空速则是飞机相对于周围空气的速度。

  这二者哪个更重要呢?如果你只是一名乘客,那你只需关心地速就可以了。因为地速会影响飞行时间,也是飞机能否准点的重要依据。既然是相对于地面的速度,就可以将地速简单理解为飞机飞行的水平速度,而不是垂直速度。假如一架飞机能够垂直爬上天空,那么它的地面速度就可以认为是零。

  但如果你是飞行员,那么地速与空速都非常重要了。真实的空速是飞机相对于空气运动的速度。那么空速有多重要呢?我们知道,带来升力的正是机翼上下表面的空气流速差。而空速正是机翼周围空气的流速。如果没有空气流动,就算发动机给了十足的马力,飞机也不可能飞起来。因此,空速决定了升力的大小,也就是说,飞机能否飞起来取决于周围空气流速是否足够快。

  船只在河中航行时,它会受到水流的影响,有顺水与逆水的情况。与船在水中游的情况差不多,飞机也有顺风和逆风飞行。如果飞机飞行方向与风吹的方向一致,飞机就是顺风飞行;如果风与飞机飞行方向相反,飞机就是逆风飞行。

  在跑道上,飞机会选择逆风的时候起飞。这是为什么呢?首先,飞机起飞靠的并不是地速,而是机翼与空气的相对速度——空速。飞机起飞时选择逆风,会提高空气流过机翼的速度。这时的空速就等于地速与风速之和,从而获得更大的升力,让飞机以更低的地速快速起飞。

  逆风的风速越大,需要的地速就越小。这就相当于在无形中减少了它在跑道上的滑行距离,让飞机起飞得更容易。

  当然,如果逆风风速足够大,飞机就能像风筝那样,不费吹灰之力就升上天空。比如,一架飞机允许起飞的速度为100千米/时。如果逆风的速度恰好是100千米/时,就算飞机发动机不用提供动力,飞机也可以起飞了。

  但是,在讨论这些时,我们谈论的是真正的空速,又名真空速。实际飞行时使用的空速要复杂得多。飞行员通常会使用几种不同类型的空速,如指示空速、校准空速等等。如果你曾参观过飞机的驾驶舱,一定忘不了那里有很多仪表。其中就有空速表。飞行员可以根据空速表判断作用在飞机上的空气动力情况,还能通过空速计算地速,从而确定飞行的距离与时间。

  参考资料:

  https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E7%A9%BA%E9%80%9F

  https://science.howstuffworks.com/transport/flight/modern/airspeed-vs-groundspeed.htm

  https://en.wikipedia.org/wiki/Airspeed_indicator

  作者:董依明

  审稿:于颖卓,中科院地理科学与资源研究所博士