Question

【題目】2018年9月13日，“鯤龍”AG600在荊門漳河水上機(jī)場(chǎng)完成了水上低、中速滑行任務(wù)。（如圖甲）“鯤龍”翱翔九天，暢游四海，這是一艘會(huì)飛的船。“鯤龍”AG600采用懸臂式上單翼、前三點(diǎn)可收放式起落架、單船身水陸兩棲飛機(jī)布局形式，選裝4臺(tái)國(guó)產(chǎn)渦槳6發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)長(zhǎng)37米、翼展38.8米、機(jī)高12.1米（外部尺寸與波音737相當(dāng)），最大起飛重量53.5噸。

“鯤龍”AG600工作水域要求長(zhǎng)1500米，寬200米，深2.5米。具有航程遠(yuǎn)、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，在不高于兩米海浪的海況執(zhí)行著水救援任務(wù)。“鯤龍”可在水源與火場(chǎng)之間多次往返投水滅火，單次汲水最大為12噸，只需要20秒就可完成。可在距離樹梢30到50米高度處進(jìn)行投水。單次投水救火可覆蓋20米×200米的面積，即可對(duì)4000余平方米火場(chǎng)進(jìn)行有效撲滅。

(1)“鯤龍”可以飛行的原理是_____，若該飛機(jī)以最大起飛質(zhì)量在空中水平勻速直線飛行，求飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的最大升力？_____

(2)在機(jī)翼兩側(cè)下方各裝有一個(gè)浮筒，設(shè)計(jì)要求單側(cè)浮筒的三分之一在水中至少要產(chǎn)生4×104N的浮力才能防止側(cè)翻，機(jī)翼才不被巨浪卷入水中，求每個(gè)浮筒的體積不得小于多少立方米？_____

(3)投水滅火后“鯤龍”回到水面暢游時(shí)，“鯤龍”號(hào)所受浮力是多少_____？如“鯤龍”下底面平均入水深度2m，則“鯤龍”吃水面積約為多少_____？

Answer 1

【答案】流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系 5.35×105N 12m3 5.35×105N 2.675m2

【解析】

(1)[1]機(jī)翼的形狀是上凸下平，相同時(shí)間內(nèi)空氣通過機(jī)翼上方的路程大于下方的路程，則機(jī)翼上方的空氣流速大于下方的空氣流速，機(jī)翼上方的壓強(qiáng)小于下方的壓強(qiáng)，從而產(chǎn)生向上的升力作用，所以“鯤龍”可以飛行的原理是流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。

[2]飛機(jī)處于勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受重力和升力一對(duì)平衡力的作用，平衡力大小相等，即

F=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N

(2)[3]兩側(cè)浮筒的體積

V排==4m3

單側(cè)浮筒的體積為

V′=3V=3×4m3=12m3

(3)[4]投水滅火后“鯤龍”回到水面暢游時(shí)，“鯤龍”號(hào)所受浮力是

F浮1=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N

[5]“鯤龍”號(hào)排開水的體積

V排1==5.35m3

“鯤龍”吃水面積約為

S==2.675m2