一百多年没搞懂原理,飞机能飞为什么是未解之谜?

作者: 量子位分类: 科学科普 发布时间: 2023-07-21 14:56:47 浏览:382774 次

一百多年没搞懂原理,飞机能飞为什么是未解之谜?

小木鱼SP:
不能解释的意思是不能完全解释,不是完全不能解释。事实上工程学上这种现象几乎无处不在,我们根本就不可能得出一套完美的理论来解释现实世界的任何现象。但我们的模型越完善,我们计算出的结果就会越精确,这才是现代科学的核心逻辑。

【回复】回复 @玲儿胖胖 : 科学是认知方法,不是科学要求尽量认知自然规律,而是人的天性就是要认知自然规律。事实上我们所谓的自然规律只是人类对于自然现象的一般性总结,并不是真正意义的自然规律。 从概率论和信息论的角度来说,我们本质上只是在追求这个世界的确定性。比如投掷一枚硬币,正面和反面向上的概率都是50%,那我们就可以确定投掷100枚硬币,大约会有50枚左右是正面向上的,我们从不确定事件中找到了确定性,概率论就是我们的认知模型。
【回复】昆虫小鸟不学空气动力学,但是他们飞了多少个千万年
【回复】回复 @Isaac0525 :就算有神,神也不会搭理你,你信与不信对于神和对于你都根本不重要,如果真有神,那神也大概率不是地球之神,而是宇宙之神,整个宇宙都是高维生命程序员做出的一个模拟游戏,高维生命程序员就是所谓的创世神,人家只是设置了我们这个宇宙的一些初始参数和物理规则,然后游戏一载入就宇宙大爆炸让这个宇宙自行繁衍,之后高维生命程序员就基本不管了,就算管也是修修bug,升级一下版本,但都是很宏观的,宏观到连银河系都是角落里非常不起眼的一小团灰尘,神根本就没工夫也没那时间精力去管茫茫宇宙中一团灰尘中的一粒尘埃上的一群微生物其中的一个单独个体,无论你对神有多虔诚每天求神拜佛多少次,神也不可能有什么动容,你会对你家一粒灰尘上的一个细菌关心么?会对那个细菌的要求有回应么?家里有那么多灰尘,灰尘上有那么多细菌你挨个关心它们活得幸不幸福最近遇没遇到什么难事需要你出手帮其解决?那你可真闲的蛋疼……[doge]
阿卡托什の剑:
不只是飞机,包括自行车是怎么在骑行中不倒这种看似简单的问题,至今也没有完全满意的答案

【回复】自行车的原理差评君有做视频,简单点说就是可以用好几种理论综合起来解释,这些理论都是对的,而且可能随着更深入的研究,还会发现新的理论解释自行车的问题
【回复】自行车原理可以简化,和硬币滚动过程一样。没有那么复杂的原理,一方面是角动量守恒,转动倾斜有阻力,另一方面是硬币倾斜时,受重力影响,就会变成圆周运动,离心力使得硬币不容易倒。最重要的是人具备调整能力,调整前轮方向,可以很容易通过地面摩擦力和离心力调整位姿。
【回复】回复 @老光棍O :你这话就像别人问你哥德巴赫猜想怎么证明,你说很简单,因为1+1=2。好像说了又好像没说
御坂14741号:
流体力学比量子力学还难,量子力学都有不少成果了,流体力学还只有一堆经验公式[笑哭]

【回复】甚至还有在宏观产生微观分子运动效果的紊流[笑哭]
【回复】我将在不同的湍流模型里给出相同的结论(我不知道啊)
【回复】回复 @林疋的雅 :我也是,学的一头雾水,考试一头雾水,只能归结于老师高抬贵手了
噢耶怕他:
傻啊,靠引擎飞起来的啊。你把引擎关了看它还能不能飞。力大砖飞,只要推力够,什么空气动力都是假的[doge]

【回复】火箭:确实,要那么大的翅膀干嘛
【回复】力大砖飞直接第一宇宙速度起飞[doge]
Alkaidddd:
玩航模的都知道,飞机是可以上下颠倒飞的,这至少说明机翼形状在起飞这件事儿上起到的作用很小。因此,可能迎角就是能起飞的关键。

【回复】你要不看看航模升阻比有多变态,你说的那种可能是板机
【回复】回复 @Aviamer :特技表演里面倒飞(上下颠倒)是基础
【回复】航模那推重比和机体刚度跟真飞机无法相提并论,平板翼型产生的升力几乎全靠迎角产生的反作用力(kfm翼型除外),再加上发动机的垂直方向分力,这样产生足够升力的前提是变态的推重比,这在真飞机上是做不到的。此外,你再玩玩航模滑翔机再说翼型重要不重要吧[脱单doge]
凉拌茶叶:
7:17 “但是我们在怎么确保让飞机飞起来的实践层面却有十足的把握”给了737MAX的画面[笑哭]

【回复】回复 @网瘾少年诺里斯 :你就说坠没坠毁吧[脱单doge]
【回复】回复 @Ethereal1love :在地面上也没法坠毁嘛,要想坠毁也得先飞起来[doge]
朱小改:
对,感觉你说的挺透彻的。骑电动车,外卖餐箱紧挨着后背,速度快的时候餐箱盖子经常被吸到后背进而打开餐箱。这地方有个低压区

【回复】原来送外卖也能送出知识[脱单doge]
【回复】回复 @乐你把我带走吧 :50多,主要冬天路上有风,还能加一点相对速度
lulu404:
后半段问题比较大,up这么一说搞得好像做理论和计算流体力学的人都没干活一样....我还是介绍一下理论和计算方面的一些大致情况以及对于“人们至今没有搞清楚飞机为什么能飞”这个观点谈一谈个人的一点浅见吧。首先,对流动状态的数学描述根据是否把流体看做连续的物体,(即连续性假设)分为Navier-Stokes (下面简称N-S)方程和Boltzmann方程两种,前者一般描述分子密度较大的流动,实质上就是通过质量守恒,动量守恒和能量守恒来建立某个流体微团和周围区域之间物理量的一个微分方程组。Boltzmann方程则一般是对应稀薄大气之类的分子密度小的环境,这时候主要是以气体分子之间的相互作用力构建的一个碰撞模型。以上就是人们通过数学工具建立起来的对于流体运动的认知。飞机的飞行由于不怎么涉及稀薄大气所以主要遵从N-S方程。然后N-S方程的局限性目前主要在于两点,其一是N-S方程目前没有解析解,只能通过数值方法得到近似解(这里需要额外解释一下,目前的数值方法一般都是通过把空间划分成一个个小网格来求解,近似解能够保证其与精确解的差距正比于网格尺寸的K次方,也就是说只要网格足够密,近似解和精确解的差距就会足够小。)。其二是N-S方程的求解涉及到流场的粘性系数,粘性系数由层流粘性系数和湍流粘性系数两部分组成。湍流粘性系数怎么算这件事情就突出一个百家争鸣百花齐放。(有一部分研究者最近还倾向于这部分索性用AI机器学习一下猜一猜)但就算流体力学的理论和计算的头上密密麻麻全是乌云(x),计算流体力学的方法还是在飞机的设计中起到了很重要的作用的,毕竟设计好外型扔到电脑里跑一段时间就能知道受力分布和周围的气流速度了(虽然不一定全对但大多数情况都是准确的),然后等到设计基本搞定了再去拿到风洞做进一步的测试。(造一个风洞超贵的,而且每开一次实验都会烧掉不少钱来着)

【回复】另一方面风洞实际上也不是万能的,其一是风洞没法模拟一些特殊的流动条件(这部分他们做实验的也有在努力完善,什么高超声速风洞啊结冰风洞啊之类的),其二是对于流动的测量本身就会对流场的状态产生影响,测量的结果也存在误差(比如说有一种实验方法是微小颗粒示踪法,就是往空气中加入大量发光的小颗粒然后拍照看颗粒的流动,微粒肯定会对流动产生影响的)。总之,我想说的是,人们对于流动的具体机理没有完全搞懂并不意味着对流动就完全没有办法从理论和计算上去预测和模拟,飞机能安全的飞行计算模拟和实验验证各起到了一定的作用。
【回复】主要是后面又扯到神经网络了,这玩意没有数学公式严谨的证明,就跟炼丹一样。跟飞机的理论真不能放一起比较
【回复】回复 @涵涵han233 :流体的话,层流问题数学模型还是很清晰的,湍流问题由于涉及到湍流粘性系数的计算就要引入湍流模型,湍流模型虽然也是基于物理构建的,但各自做了一些假定和取舍,这部分的理论基础就不太坚实了,而且计算结果相差很大就比较玄学,湍流算命了解一下(x)【湍流算命,各算各的,不过份吧-哔哩哔哩 https://b23.tv/uWuUooF 总之我觉得流体理论是有黑箱的,但和您说的类似,黑箱程度肯定是远低于ai的
基里0号:
不论什么公式什么原理,总归就是空气压强差挤压抬升的。人要做的就是用最小的力推动最大的压强差。如果能用上蝴蝶效应那最好。[滑稽]

【回复】知乎上已经有反驳这个理论的了,哎,然而我只能看懂当初初中老师教的理论
【回复】回复 @水煮拉拉肥 :但是显然,飞机起飞时的速度没有这么快
【回复】回复 @水煮拉拉肥 :查一下第一宇宙速度有多快
Green葱了:
呃,想了解一下的可以看一下这本书 《飞机飞行原理破折号对飞机飞行物理原理的一种描述》 里面讲述的还比较清晰易懂

【回复】回复 @小泽玛丽空井饭 :那我就先简单说几点……
【回复】回复 @棋怪l : 我补充两点..
【回复】回复 @-蓝色的风 : 总结之后再提三点注意事项..
兴兴和棠棠:
有没有可能不是靠一个理论能解释清楚的,而是多种因素综合在一起才能实现飞行呢

【回复】本来也没有限制你啊,你可以把这些理论综合到一起,提出你的新见解啊。。因果关系的推导,从来不是有一个果就必须对应一个因,你可以多个因得出一个果。。现在的果是飞机起飞,因你可以综合起来,没禁止你必须用一个理论。。就像你做数学题一样,为了得出最终的结论,你可能会用到很多数学公理和定理。。。别人用了你的综合因素,计算或者实验中如果能得出错误的结果是不行的。
【回复】最大的因素就是“大力飞砖”
【回复】科学并不是和稀泥,那我再提一个部分符合的理论出来,是不是也可以跟上面的理论一起综合?
账号已注销:
同理还有两轮的车骑起来后为什么不会倒

【回复】是的,虽然有很多理论可以解释两轮车骑起来为什么不倒,听上去也很有道理很科学,但是至今为止,没有任何人能计算出让两轮车不倒的最低速度。
【回复】回复 @项羽在人海 : 这个命题是错的,理论上如果只有地球引力和自行车存在,且自行车重心在车轮和地面接触点的连线上,如果没有其他作用力,自行车不需要动也能保持平衡。自行车动是为了克服其他作用,比如风、地面、以及骑行者自身的运动
【回复】回复 @十二林 :没有人也会这样,比如“放飞机”。就是说你骑的比较快的时候突然跳车自行车还是会保持前行一段时间的,知道动力势能减弱后才会失去平衡倒下
虾饺困困:
cfd虽然是经验学科,但是现在des les模拟好像在网格满足要求的情况下比较保真的(?大概)。跟视屏里说的一样,想解释的通俗易懂很难,相当晦涩,但是不是完全解释不了。()

【回复】这些模型里有很多经验公式啊,很多参数要靠实验来校准
【回复】控制方程理论依据还是很扎实的,就是现在的算力不能直接解,只能用结果去反推残差。
向上的桌子:
伯努利原理是对的,视频里用烟雾做实验是不严谨的。 根据牛顿第一定律,空气在保持禁止状态时,机翼快速穿透空气,空气还保持惯性状态。也就是说空气由于牛顿第一定律的关系,几乎会保持禁止状态。也就是说机翼划过后,刚接触的空气还停留在原地,也就是几乎会同时到达翼尾。压力差就出现了。

【回复】但凡学过流体力学就知道伯努利公式的限制有多大了,根本不能用在机翼的流动上。
【回复】那你说说飞机为什么倒过来来还能飞?按照伯努利原理,如果飞机倒过来,那么升力就变成了向下的力,不应该坠毁吗?然而特技飞行员却能在飞机倒过来的情况下平稳飞行并完成各种特技动作
簖桥嗯:
我还想知道两轮的电瓶车为什么在骑行的时候可以不摔倒[doge]

【回复】有论文分析过,本质上是反馈调节导致的,只要有足够量符合条件的反馈就行,这个反馈可以是骑手,可以是角动量,可以是主销角后倾,也可以是多个因素叠加[doge]
【回复】回复 @我一心为你 :有没有可能有些人骑静止不动也能不倒[doge]
【回复】前后方向的平衡,靠两个轮子的支撑以及地面的摩擦力。左右方向的平衡靠调节龙头来获得转向的加速度,以此来抵消重力的影响
crescent-fox:
有没有一种可能,低速靠博努力原理,高速靠发动机,大攻角靠漂石、真空、发动机[脱单doge](纯物理门外人勿喷

【回复】你的思考方向比上面一堆人都正确多了!在不同场合有不同的原因。比如杠精会问,倒飞怎么解释。。。吃饭用嘴,排泄怎么不用呢,所以嘴不是食物真正的通道。
【回复】微观世界量子力学,宏观世界经典力学,时空级别广义相对论?
【回复】有些公式,如黑体辐射的红外光波和紫外光波的公式,都只适用与该区间,并且超出区间后会出现严重的混乱,此时可能就需要某个如普朗克一样的大佬出手把它俩揉一起去,形成统一的理论。
鴏麚斖纔鼊:
飞设专业,我空气动力学老师也说过这件事并不像我们高中时理解的那么简单。他给的解释是基于动量定理的,机翼附近的空气经机翼后流速产生一个向下的分量,相当于机翼在向下排出空气,由动量定理产生给机翼向上的力,不同翼型根据弯度等不同导致向下排出空气的能力不同就会影响升力系数。

【回复】那不就是牛顿的反作用力么,漂石理论?
小wei:
我突然就理解物理学不存在了的恐惧了,如果明天醒过来,流速差不会导致压力差了,这会是一种什么感受?

【回复】回复 @兴兴和棠棠 :你没有理解人们质疑的核心点。 等时理论的成立前提是要等“时”,也就是上下气流在尾同时汇合所以有风速差压强差。 上下压强差我们是知道的因为有风洞试验这是已知结果,现在是想通过结果推理原因。或者简单点说,人们就是想知道为什么上面流速大。等时理论想用相同时间不同距离来解释,然而视频里说烟雾实验中发现上下气流并不是等时到尾端,所以这个理论不成立。 是,烟雾实验证明上面比想象的还快,但这又只不过又是一个新的上面流速快的结果罢了,它证明了上面比想象的等时理论中的还快,但还是无法精确解释为什么快这个核心问题。
【回复】你难道没有发现,在他的解释下,流速差更大了?上边压力更小,下面压力更大。跟上下气流有没有同时汇合有个啥关系
【回复】休谟:有一个火鸡农场,农场主定期投喂食物……[doge]
坦率的不败鲤鱼:
飞机要通过跑道飞上天,那为什么不把跑道建在天上呢?这样不是更方便吗[哦呼]

【回复】跑道能建在天上还要飞机干嘛
Lapiuta:
简单概括,有一些理论支持,我们知道怎么能飞,但不知道这样为什么能飞,主要还是实验和实践,让我们会造飞机了。

【回复】回复 @我说笑笑呢 :牛顿爱因斯坦理论是牛魔的理论
【回复】[无语]在人类四大力没统一之前,怕是这种都是没法算出来
【回复】我听人说牛顿爱因斯坦理论可以解释

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