汽車在高速公路上行駛,需要依靠地面的支撐,克服地面阻力,才能往前行駛;輪船在海上航行,需要海水給它的一個浮力;飛機(jī)飛行全部依賴空氣獲得上升力,飛機(jī)才能懸在空中,還可以像汽車一樣往前行駛。
既然如此,人類的交通工具,需要依賴于地面、水、空氣等介質(zhì)獲得動力,介質(zhì)的變化對交通工具正常行駛影響很大,如汽車行駛的路面是硬化路面還是松較的沙土,飛機(jī)所處的大氣中,空氣含量多少,密度大小等。
地球表面有高原、平原等地貌類型,海拔差別很大,對于我國來說,東部三大平原海拔多在200米左右,而青藏高原卻在4000多米,兩者相差4000米上下。受地球引力影響,海拔高度不同,空氣密度發(fā)生很大變化 。大氣質(zhì)量的四分之三集中在近地面層,越往高空空氣越稀薄,密度越小。
汽車在啟動時要克服地面的阻力,通過多燃燒油發(fā)動機(jī)獲得較大的前行動力,我們經(jīng)常會看到汽車啟動時,油耗數(shù)值突然增大,加速過程中油耗也是居高不下,一直到正常行駛后,速度雖然很快,但油量卻沒有啟車時消耗大。這是因為汽車啟動以后,獲得了較大慣性,啟車時把過多油耗能量轉(zhuǎn)儲到汽車動力中,油耗就會慢慢降低,最后油耗維持在一定水平。
飛機(jī)也是如此,飛機(jī)在開始飛行時要克服飛機(jī)的重力,才能往上爬高,發(fā)動機(jī)通過較高的轉(zhuǎn)速,輸出較大的功率使得飛機(jī)獲得最大的升力,飛機(jī)才慢慢地離開地面,一旦離開地面以后,地面阻力就會消失,只需要獲得飛機(jī)升力和前行的動力,飛機(jī)就可以慢慢地升高和前行,由于飛行已經(jīng)有了較大的慣性,飛至上萬米高空就會變得輕松了許多。
飛機(jī)無論是升至上萬米還是上升到幾千米,起飛和降落才是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),是飛機(jī)能否正常航行的關(guān)鍵。而飛機(jī)要正常起飛,從空氣中獲得的升力尤為重要,而這個升力大小除與飛行的發(fā)動機(jī)輸出功率大小有關(guān),還依賴于空氣密度大小,就象乒乓球放在鹽水還是普通水中,下浸深度是不一樣的。
對于青藏高原海拔4000米的地區(qū),空氣密度約為海平面的60~70%,較平原機(jī)場下降了30~40%,空氣稀薄也會導(dǎo)致飛機(jī)獲得的升力不足,沒有空氣的支撐就象水托不住鐵球一樣,飛機(jī)難以升空。其次高原海拔高含氧量低,燃燒不充分,發(fā)動機(jī)的功率下降40%左右,發(fā)動機(jī)獲得不了較好的動力,起飛困難重重。
為了解決高原地區(qū)空氣密度小,飛機(jī)功率不足兩方面的問題,只能提高發(fā)動機(jī)的功率和增加直升機(jī)的葉片數(shù),通過兩方面的補(bǔ)償來抵消高原地區(qū)空氣稀薄和含氧量低的問題,我們把這種飛機(jī)稱之為高原專用飛機(jī),例如發(fā)動機(jī)燃燒同樣需要空氣,高原空氣密度低,就要吸入更多的空氣。進(jìn)氣扇和旋翼速度都要提高,或安裝更多的葉片,這就需要變速發(fā)動機(jī)和變速進(jìn)氣扇來適合高原大氣環(huán)境。
為什么飛機(jī)在萬米高空可以飛行,而在高原上卻動力不足呢?
這是因為飛機(jī)起飛時的高度不同,在平原上起飛海拔一般200米左右,升至10000米,而高原機(jī)場海拔4000米,飛至10000米,這是兩個不同的高度,低海拔起飛空氣密度及含氧量正常,發(fā)動機(jī)輸出功率正常,而高海拔大氣環(huán)境卻不同,為此在高原上起飛,飛機(jī)動力就出現(xiàn)了不足。
假如飛機(jī)都處在高度4000米高空,升至10000米,一個是平原上起飛后獲得的慣性的飛機(jī),另一個是處在高原海拔4000米待起飛的飛機(jī),需要發(fā)動機(jī)輸出的功率大相徑庭。高原上飛機(jī)初始慣性為零,輸出的功率出現(xiàn)了不足。
由此看來,飛機(jī)初期起飛非常重要,往往決定著這次航行的成功與失敗。