这是what if上很多年前的一个问题了。答案是如果跑步机足够长(很可能需要比正常的跑道还要稍长一点),那飞机是可以飞起来的。正如各位所说,固定翼飞机需要流过翼面的气流才能产生升力,因此必须有一个离地速度(实际上是“空速”——机翼相对于空气的速度)。但是,无论是采用何种发动机(喷气、螺旋桨、火箭发动机……),飞机推动的介质是空气,而不是靠发动机带动轮子产生速度。飞机的起落架(轮子)充其量只是个带轮子的支架,是无动力的,滚动摩擦造成的阻力可以小到忽略不计,在跑步机上起飞,和在正常地面上起飞没有什么两样,只要前面有足够的距离留给飞机加速就可以起飞,只不过,在后推的跑步机上,轮子比正常时要转得快的多。
这T 你要来一件么?
有些朋友说的,提问者的本意是让飞机相对于地面不动。我觉得首先,我们不能揣摩提问者的意思;第二,要么提问者诡辩,要么是他不了解飞机推动的是空气。其实飞机/空气与轮子/地面这是两个参考系,飞机的飞行,无论是在空中,还是在地面起飞阶段,参照物都应是空气,轮子只是起到支撑作用,有些飞机是雪橇、浮筒,和轮子一样都是无动力的,只是为了尽量减少摩擦。而汽车什么的才需要轮子获得速度,此时轮子的参照物才是地面,这是问题的关键所在。这两个参考系互相关联的部分,只有一点点轮子的滚动摩擦力。
如果飞机真的相对于地面不动,能不能起飞呢?答案是不一定哦,请不要忘了空气,固定翼飞机获得升力的来源是空气相对于机翼的流动,如果此时吹来一阵稳定持续的大风让机翼产生足够的升力,飞机一样会离开“跑步机”,实验室里的“风洞”就是这样的,我们放的风筝也是如此。飞行器相对于地面静止不动,但相对于空气是运动的,也能产生升力,同样的,飞机起飞和轮子、地面或跑步机没有任何关系。
风洞试验
说到轮子与跑步机的摩擦问题,我们就再科学一点,讨论一下轮子的滚动摩擦力。实际上相对于发动机推动空气产生的推力来说,轮子的滚动摩擦造成的阻力非常非常非常小。查了一些资料:滚动阻力系数,是用来计算滚动阻力的一个系数,它是车轮滚动时所需的推力(即滚动阻力)与车轮载荷的比值,它的数值是由试验测定的。试验表明,滚动阻力系数与路面的种类、轮胎的构造、材料、轮胎压力及行驶车速都有密切的关系。 良好的沥青及混凝土路面的滚动阻力系数最小,不到0.02。也就是说,车轮载荷为1000N时,滚动时所需的推力(滚动阻力)只需要20N。一架重量12吨的F-16战斗机,静止时给地面的压力是102kN,大约只需要2.04kN推力就可以让它前进,而F-16发动机的推力是76.3kN,加力推力128.9kN(使用通用F110-GE-100发动机),也就是说,只损失一点很小的推力,就可以克服跑步机那点摩擦力。所以,飞机还是能随便起飞,只不过滑跑距离要稍微长一点点。
其实,一般飞机的推重比少说要0.2,因此0.02的滑动摩擦系数简直九牛一毛。举个极端的例子,现在很多战机的推重比都大于1,也就是说,不需要“翅膀”就可以产生向任何方向的力。你也可以把火箭也理解为是一种变态的飞机。不管放在什么上面,不管初始时相对于地面的速度是不是0,这些“飞机”都可以直接起飞,原因就是发动机推动的是空气,而不是该死的轮子~!
有些朋友说:跑步机是自动调速,永远跟飞机轮子一样的速度。飞机、跑步机、空气都市相对静止的。实际上是做不到的,我们可以做一个非常贴近的实验:一个传送带上有一只小汽车玩具,如果小汽车不开动动力,会跟着传送带后退;如果此时有一个小挡板档在后面,小汽车同样不开动动力,小汽车可以相对于地面不后退,轮子会随着传送带后退而转动;如果此时小汽车开动动力,轮子转动速度与传送带后推的速度一致,这样即使移开后面的挡板,小汽车也刚好可以保持在“原地”,这就是有些朋友所说的情况啦:小汽车加速,跑步机也加速,永远和轮子转动的速度一致。但是这时候,你可以用手推着小汽车逆着传送带的方向向前推,是不是?因为你的手的力是直接作用于小汽车车体,而不是作用于轮子,和轮子的转速没有任何关系。同样的,飞机发动的推力作用于空气,而前进的动力来自于空气对于它的反作用力,和轮子一点关系没有。当然,绝大多数飞机不会有两套动力系统(既驱动轮子,又使用螺旋桨或喷气装置向后推动空气),不过,飞机发动机只需要付出飞机重量0.02倍的推力,就可以相当于那个小挡板,抵消无动力的轮子被跑步机拖拽的向后的摩擦力,而飞机发动机的推力通常是飞机重量的0.2、0.4、0.6倍甚至1倍以上,因此还有足够的动力向前推进。
沿着“提问者的本意”,如果问这样一个问题:一架水上飞机(使用浮筒支撑在水面上起飞的飞机),在一条河中逆流起飞,如果水流足够快,那么飞机能不能起飞?这样问题就更科学了,也更加实际,当然情况就更加复杂:如果水流对浮筒的阻力系数足够大,飞机油门全力时,相对于空气(或地面,此时地面和空气一样都是静止的)不能前进,那飞机当然不能起飞咯。但实际上,人们会吧浮筒做的尽量流线型以减少阻力系数,水流的速度也比发动机推动空气的速度慢得多的多,因此大多数情况下,水上飞机也可以逆流起飞。
没有轮子的水上飞机
最后一句总结:忘掉轮子和地面吧,只要空气你就能飞翔~
答案从果壳复制过来的,不谢