题目
飞机在飞行中,若飞行高度增加,空气密度减小,为了维持相同的升力,飞机应如何调整飞行速度?A. 增加飞行速度B. 减小飞行速度C. 保持速度不变D. 无法判断
飞机在飞行中,若飞行高度增加,空气密度减小,为了维持相同的升力,飞机应如何调整飞行速度?
A. 增加飞行速度
B. 减小飞行速度
C. 保持速度不变
D. 无法判断
题目解答
答案
A. 增加飞行速度
解析
考查要点:本题主要考查飞机升力与飞行参数之间的关系,涉及流体力学的基本原理。
解题核心思路:
飞机的升力公式为 $L = \frac{1}{2} \rho v^2 S C_L$,其中 $\rho$ 是空气密度,$v$ 是飞行速度,$S$ 是机翼面积,$C_L$ 是升力系数。当高度增加导致 $\rho$ 减小时,若要保持升力 $L$ 不变,需通过调整 $v$ 进行补偿。
破题关键点:
- 公式变形:将升力公式变形为 $v = \sqrt{\frac{2L}{\rho S C_L}}$,明确 $v$ 与 $\rho$ 的平方根反比关系。
- 逻辑推导:当 $\rho$ 减小时,为维持 $L$ 不变,$v$ 必须增大。
根据升力公式 $L = \frac{1}{2} \rho v^2 S C_L$,若保持升力 $L$ 不变,当空气密度 $\rho$ 减小时,需增加飞行速度 $v$。具体推导如下:
-
公式变形:
将公式改写为 $v^2 = \frac{2L}{\rho S C_L}$,进一步得 $v = \sqrt{\frac{2L}{\rho S C_L}}$。 -
分析变量关系:
- $\rho$ 减小时,分母变小,整体分数值增大,因此 $v$ 必须增大。
- 速度 $v$ 与空气密度 $\rho$ 的平方根成反比,即 $v \propto \frac{1}{\sqrt{\rho}}$。
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结论:
当高度增加导致 $\rho$ 减小,飞机需增加飞行速度以维持升力不变。