大家好，今天小編關(guān)注到一個(gè)比較有意思的話題，就是關(guān)于復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)原理的問題，于是小編就整理了3個(gè)相關(guān)介紹復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)原理的解答，讓我們一起看看吧。
考研機(jī)械類的難嗎？都考什么啊？
考研機(jī)械類不難。具體考的內(nèi)容包括: 理論力學(xué)，材料力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械零件，機(jī)械設(shè)計(jì)，金屬材料與熱處理，自動(dòng)控制原理，電工和電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)原理。這些課程看起來多，其實(shí)內(nèi)容只要掌握了并不復(fù)雜。關(guān)鍵是理論聯(lián)系實(shí)際。將機(jī)械理論用到真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景中。
飛機(jī)靠什么原理那么重都可以在空中飛行？
首先感謝邀請(qǐng)~
有這么一句話，“只要發(fā)動(dòng)機(jī)給力，板磚都能飛上天”如果發(fā)動(dòng)機(jī)的推力足夠大，理論上沒有機(jī)翼也能飛。就比如說火箭，它沒機(jī)翼但卻能垂直發(fā)射升空。而飛機(jī)之所以能飛，除了有強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，還要借助大氣。引擎提主要供前進(jìn)的動(dòng)力，而氣流流過機(jī)翼產(chǎn)生升力。
題主可能會(huì)覺得空氣輕飄飄的，怎么能提供那么大的升力。如果好奇機(jī)翼的升力是如何產(chǎn)生的，網(wǎng)上有大量的資料可查閱。所以這里就不再講什伯努利原理了，主要解釋為什么空氣（流體）能產(chǎn)生的數(shù)十噸甚至更大的升力。
我們類比一下水，因?yàn)樗饕彩且环N常見的流體。當(dāng)我們用手在水中劃動(dòng)的時(shí)候，能夠明顯感受到阻力，并且劃動(dòng)地速度越快，阻力越大。這一點(diǎn)其實(shí)對(duì)空氣是一樣的，氣流的力量不容小覷。一旦有了極高的相對(duì)速度，氣流、氣壓差，它們的力量也是驚人的，想想颶風(fēng)、臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)就可以知道?；氐絾栴}上來，一般民航飛機(jī)的起飛速度可是在200~300公里每小時(shí)啊。
想像一下200~300公里每小時(shí)的風(fēng)吹在身上會(huì)是多大的力。算了還是不想了，太冷。
飛機(jī)能飛得那么高，那么重可以在空中飛行的原理，這個(gè)其實(shí)是非常復(fù)雜的一件事情，因?yàn)檫@個(gè)包括阿動(dòng)力學(xué)和空氣學(xué)這樣的一個(gè)，知識(shí)在里面，其實(shí)如果說是他根據(jù)飛機(jī)的機(jī)翼來看的話，如果在一定的動(dòng)力條件下，在一定的速度下，飛機(jī)是根據(jù)上下機(jī)翼的氣流的不同來進(jìn)行一個(gè)拖住的這樣的一個(gè)原理，簡(jiǎn)單的來說就是上面氣壓比較低，下面的氣壓比較高，這樣的話呢，通過壓力才能夠把這么重的飛機(jī)托舉上去，飛機(jī)才能在空中飛行，如果說是，根據(jù)飛機(jī)起飛前要加速度也是這個(gè)原因，只有他的速度加起來了他才能夠升空，如果他的速度達(dá)不到一定的程度，那飛機(jī)他是不可能飛起來的，所以說我們往往看到月中的飛機(jī)，它滑行起飛的距離呢，就越常因此說我們就可以看出來，飛機(jī)它是跟速度有關(guān)系的，第2個(gè)如果速度起不來的話，那它機(jī)翼上下所感覺到的壓力也不同，所以說我們一般情況下來說的話，飛機(jī)的機(jī)翼上面的壓力要小于，下面的這個(gè)速度越快飛機(jī)的速度越快，這樣的壓力呢就變得越大，因此說下面的壓力呢要大于上面的壓力，多少飛機(jī)才能夠飛起來，并且在空中能夠平穩(wěn)的飛行，所以說這是空氣動(dòng)力學(xué)的一個(gè)方面吧，普通人都是認(rèn)為知道飛機(jī)能飛，但是根據(jù)什么原理來飛的就不知道了啊，飛機(jī)呢是根據(jù)加速度啊，是機(jī)翼上下的氣流產(chǎn)生不同的壓力。所以說這里面有很多的科學(xué)知識(shí)啊，空氣動(dòng)力學(xué)就是應(yīng)用的極好的一個(gè)方面。
題主所問的應(yīng)該是固定翼飛機(jī)的飛行原理，對(duì)于旋翼飛機(jī)（直升機(jī)那種）其原理比較容易理解，這里就不做解釋了。
固定翼飛機(jī)的機(jī)翼是固定的，雖然有兩個(gè)大翅膀，但并不能像鳥類那樣扇動(dòng)。但卻能飛上天，著實(shí)有點(diǎn)不可思議。飛機(jī)能在天上飛，其水平方向上前進(jìn)的動(dòng)力來自于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力，這一點(diǎn)容易理解。但是在垂直方向上，那個(gè)抵抗飛機(jī)自身重力的力來自于哪里呢？其實(shí)我們仔細(xì)觀察飛機(jī)的翅膀就會(huì)發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵。
注意到了沒？機(jī)翼的上、下表面形狀是不一樣的。上表面是個(gè)弧面，而下表面接近平面。這樣，在飛機(jī)向前飛行過程中，空氣氣流在流經(jīng)機(jī)翼上下表面時(shí)所走的路程就不一樣。上表面氣流所走的路程要長(zhǎng)一些，所以氣流流速就比下表面快。
在物理學(xué)中，有個(gè)著名的伯努力定律，簡(jiǎn)單概括就是流速快的地方，壓強(qiáng)小。于是飛機(jī)機(jī)翼的上表面氣體壓強(qiáng)小，下表面氣體壓強(qiáng)大。上、下表面之間就有了壓力差，而這個(gè)壓力差為飛機(jī)提供了向上的托舉力，以抵抗飛機(jī)自身的重力。
聽磚業(yè)科普，漲科學(xué)姿勢(shì)，歡迎關(guān)注“稻殼張”
流體連續(xù)性定理和伯努利定理。流體連續(xù)流過一個(gè)切面時(shí)，流過切面面積大的地方流速減慢，壓力增大，流體流過切面面積小的地方，流體流速加快，壓力減小。
飛機(jī)在空中飛行，空中的流體就是空氣流，空氣流通過飛機(jī)機(jī)翼前切面流向機(jī)翼后面分為機(jī)翼上表面流體和機(jī)翼下表面流體，流體從機(jī)翼前切面流到后面，空氣流先分開從機(jī)翼切面上表面流過去和機(jī)翼切面下表面流過去，然后在合為一體，就在這個(gè)過程中，空氣流連續(xù)性的從機(jī)翼切面的上下表面流過去，空氣流連續(xù)流過機(jī)翼上表面，機(jī)翼上表面比較凸出，面積減小，流速加快，壓力減小；同時(shí)空氣流連續(xù)性流過機(jī)翼前切面下表面，機(jī)翼下表面空氣流受阻擋流體面積增大，流體流速減慢，壓力增大，就這樣空氣流連續(xù)性流過機(jī)翼前切面上下表面的過程中，機(jī)翼上表面壓力減小，機(jī)翼下表面壓力增大，空氣流流過機(jī)翼切面的前后過程中就產(chǎn)生了一個(gè)向上的壓強(qiáng)差，給飛機(jī)一個(gè)向上的升力，流體流速不斷的加快，飛機(jī)向上的升力就不斷的增大，超過飛機(jī)自身的重力之后，飛機(jī)就慢慢的從地面飛到天空中了。
推力作用下飛機(jī)前行，達(dá)到一定速度，機(jī)翼和機(jī)身切開空氣時(shí)飛機(jī)重量被空氣向上的浮力消除而飛機(jī)在推力作用下前行不變，速度越快浮力越大，浮力大于重量，飛機(jī)就上浮。飛機(jī)本身在推力作用下，前行始終不變。
航母核動(dòng)力到底是什么原理來驅(qū)動(dòng)的？
核動(dòng)力航母驅(qū)動(dòng)原理其實(shí)和常規(guī)動(dòng)力航母沒什么區(qū)別，無非就是燒開水的方式不同罷了，核動(dòng)力使用的是“原子鍋爐”，而常規(guī)動(dòng)力航母使用的則是“燃油鍋爐”，但是歸根結(jié)底二者都是一種被稱為蒸汽輪機(jī)的動(dòng)力裝置，原理都是通過燒開水然后產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，通過蒸汽驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)運(yùn)行，最后推動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)。以美軍尼米茲級(jí)航母為例，它的動(dòng)力裝置就是兩具西屋電氣公司生產(chǎn)的功率各130000馬力的A-4W反應(yīng)堆以及4具蒸汽輪機(jī)，所以別再說什么蒸汽輪機(jī)落后了，核動(dòng)力也不過如此！
航母用核動(dòng)力反應(yīng)堆雖然是燒熱水，但是與傳統(tǒng)的燃油鍋爐不同，它具有兩個(gè)回路系統(tǒng)，并且反應(yīng)堆燒的熱水并不直接生產(chǎn)水蒸汽。反應(yīng)堆的核燃料棒發(fā)生核裂變反應(yīng)釋放出大量熱量，這些熱量會(huì)加熱反應(yīng)堆中的高壓純凈水，這些純凈水通常被稱為冷卻劑，在被加熱后會(huì)由冷卻泵推動(dòng)至蒸汽發(fā)生器，然后將熱量傳導(dǎo)至二回路中的水，這些水被加熱后產(chǎn)生水蒸汽，然后水蒸汽經(jīng)由輪氣機(jī)的狹小噴嘴后增壓增速，最后噴射至輪氣機(jī)葉片使其轉(zhuǎn)動(dòng)，輪氣機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)航母前進(jìn)。
那怎么控制航母的航速呢？航母的航速取決于螺旋槳的轉(zhuǎn)速，而這個(gè)轉(zhuǎn)速又是由蒸汽的產(chǎn)生量決定的，蒸汽的產(chǎn)量則是由反應(yīng)堆燃料棒的核裂變速率決定的，那怎么有效控制燃料棒的裂變過程呢？這就需要說到插入反應(yīng)堆中心的控制棒！核反應(yīng)堆控制棒通常是由硼和鎘這些容易吸收中子的材料制造而成，當(dāng)它完全插入反應(yīng)堆中心，由于吸收大量中子會(huì)讓反應(yīng)堆停止裂變反應(yīng)，而抽出一點(diǎn)就能讓反應(yīng)堆低功率運(yùn)轉(zhuǎn)，如果要增加反應(yīng)堆功率，那就再拔出一點(diǎn)，減少吸收中子量，讓更多中子參與裂變反應(yīng)，這樣就能產(chǎn)生更多熱量和水蒸汽，也就直接提高了螺旋槳的轉(zhuǎn)速和航母航速，所以核動(dòng)力航母的航速實(shí)際上是由反應(yīng)堆控制棒的插入深度控制的！
使用核動(dòng)力的好處顯而易見，一公斤鈾235燃燒產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2500噸煤炭，因此核動(dòng)力航母具備了幾乎無限續(xù)航性，1964年美國(guó)的“企業(yè)”號(hào)航母就曾經(jīng)在全程不進(jìn)行燃料補(bǔ)給的情況下，用64天完成了全球航行！
（企業(yè)號(hào)核動(dòng)力航母與長(zhǎng)灘號(hào)核動(dòng)力巡洋艦環(huán)球航行）
但是與民用發(fā)電站的核燃料棒（二氧化鈾陶瓷芯塊）不同，航母因?yàn)轶w積相對(duì)狹小，換裝核燃料棒相當(dāng)麻煩，而且成本極高，因此一次裝填燃料最好能做到像福特級(jí)一樣永久性不更換燃料棒，即使再次也要如尼米茲級(jí)一樣13年才需要換一次燃料棒，這樣做自然減免了核燃料棒繁復(fù)的燃料棒更換過程，但是這也要求核燃料棒的鈾235豐度特別高！
（航母核反應(yīng)堆）
民用發(fā)電站的鈾棒只需要達(dá)到3%的豐度就行了，而航母和核潛艇所使用的則是高濃度鈾甚至是武器級(jí)鈾，比如尼米茲航母的A-4W壓水反應(yīng)堆使用的是豐度40%的鈾燃料棒，而俄亥俄級(jí)核動(dòng)力潛艇則使用的是豐度在90%以上的武器級(jí)鈾。（俄羅斯失事的庫(kù)爾斯克號(hào)核動(dòng)力核潛艇中的核燃料棒）
除了核動(dòng)力裝置之外，為了防止單一的動(dòng)力裝置出現(xiàn)故障，核動(dòng)力航母通常還會(huì)配備備用常規(guī)動(dòng)力，以防不時(shí)之需！尼米茲級(jí)航母一共有四個(gè)五葉螺旋槳，在每個(gè)螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸上都配備了一個(gè)功率8000KW的柴油機(jī)作為備用動(dòng)力，在核動(dòng)力反應(yīng)堆出現(xiàn)故障時(shí)就可以馬上啟動(dòng)柴油機(jī)運(yùn)行，未雨綢繆，有備無患！
（尼米茲級(jí)航母螺旋槳）
到此，以上就是小編對(duì)于復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)原理的問題就介紹到這了，希望介紹關(guān)于復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)原理的3點(diǎn)解答對(duì)大家有用。
