直升机悬停 12 小时,是不是可以到达地球的另一面?

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丁尹的回答

"Ryan, where's that helicopter we were training with last night?"
"Sir, reporting, sir. Forgot to give the RTB order, sir. It's been hovering for 12 hours, sir."
"Well, get it back here, soldier!"
"Sir, it's kinda... already in China, sir."
"Son of a..."


因为是儿童节,所以提这么有童趣的问题吗?

先说结论:不可以!直升机悬停相对地面基本保持静止,所以不可能停着停着到别的地方去了。

直升机悬停 12 小时,是不是可以到达地球的另一面?

逻辑链条

  1. 地球自转过程中,在引力场和摩擦力作用下,会带动大气层随地球一起自转。
  2. 直升机工作在大气层中,凭借与空气的相互作用产生升力,以抵消地心引力,维持受力平衡状态。
  3. 为此,直升机会随着大气层,和地球一起自转。
  4. 结论:地球悬停到燃油耗尽,也不可能达到地球的另一面。

概念解释

直升机悬停 12 小时,是不是可以到达地球的另一面?

直升机悬停概念的专业释义

直升机悬停Helicopter Hovering)是指直升机在空中保持一个固定位置,既不前进、后退、上升或下降,且相对于地球表面保持静止的飞行状态。悬停时,直升机的所有主要各向速度(前后、左右和上下)均为零。这个状态通过精确的飞行控制和持续的动力输出来维持。【我说明一下,各向速度为零是个理论状态,一般都有轻微速度扰动,但可以及时抵消,另外,在实际操作中,一般0~15m/s以下的速度也称为悬停,具体数值根据具体任务确定,国内搞数值模型很多会取7.5m/s这个中间值,作为计算中判断是否达成悬停的依据】

  • 升力与重力平衡:
    • 直升机的旋翼产生的升力必须与直升机的重力完全平衡,使得直升机能够在空中保持不升不降的状态。
  • 推力与扰动平衡:
    • 直升机的推力需要与任何可能的空气扰动平衡,以确保直升机不会在任何水平方向上移动。
  • 稳定性和控制
    • 直升机的飞行控制系统(包括主旋翼和尾桨的调整)必须持续调整,以保持其稳定性并应对空气扰动或其他外部因素。
    • 飞行员或自动飞行控制系统需要对直升机的姿态(俯仰、滚转、偏航)进行微调,以确保悬停的精确度。
  • 能量消耗
    • 由于直升机悬停需要持续的动力输出,其发动机必须不断提供足够的能量,导致燃料持续消耗。

直升机悬停的应用

  • 搜救任务: 在难以降落的地形中,直升机悬停可以用于搜救人员或物资。
  • 空中摄影: 悬停提供稳定的平台用于空中拍摄和勘测。
  • 军事行动: 悬停使直升机能够在特定地点进行监视或攻击任务。

影响因素

  • 气象条件: 风速、风向等气象因素会影响悬停的稳定性,飞行员需要相应地调整操作。
  • 地面效应: 在接近地面的低空悬停时,地面会对旋翼下洗流产生明显影响,增加升力并改变气流形态,需要飞行员特别注意。
  • 直升机性能: 不同型号的直升机具有不同的悬停性能,包括悬停高度、悬停时间、悬停稳定性等。

地球自转与大气层运动

直升机悬停 12 小时,是不是可以到达地球的另一面?
  • 地球引力:
    • 地球引力将大气层保持在地球表面附近。大气层的气体分子受到地球引力的作用,无法脱离地球,因此随着地球自转。
  • 摩擦力:
    • 地球表面的摩擦力影响大气层的底层空气。当地球自转时,其表面的摩擦力将带动底层空气一起运动。
    • 随着高度增加,摩擦力的影响减弱,但大气层整体仍然受到底层空气的牵引,从而随地球一起自转。
  • 大气层的粘性
    • 大气层具有一定的粘性,这种粘性使得不同高度的空气层之间存在相互影响。底层空气被地球表面带动,上层空气也会被粘性作用牵引,从而整体随地球自转。
  • 气压梯度
    • 地球自转形成的科里奥利效应会影响气压梯度力的方向,从而影响大气运动的方向和速度,但不会改变大气层随地球自转的整体趋势

总的来说,大气层随地球自转的主要原因是地球引力和地表摩擦力的作用,以及大气层本身的粘性特性。这些因素共同作用,使得大气层整体随地球一起自转。

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