Question

【題目】2018年9月13日，“鯤龍”AG600在荊門漳河水上機場完成了水上低、中速滑行任務。（如圖甲）“鯤龍”翱翔九天，暢游四海，這是一艘會飛的船。“鯤龍”AG600采用懸臂式上單翼、前三點可收放式起落架、單船身水陸兩棲飛機布局形式，選裝4臺國產渦槳6發動機，機長37米、翼展38.8米、機高12.1米（外部尺寸與波音737相當），最大起飛重量53.5噸。

“鯤龍”AG600工作水域要求長1500米，寬200米，深2.5米。具有航程遠、續航時間長的特點，在不高于兩米海浪的海況執行著水救援任務�！蚌H龍”可在水源與火場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�？稍诰嚯x樹梢30到50米高度處進行投水。單次投水救火可覆蓋20米×200米的面積，即可對4000余平方米火場進行有效撲滅。

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

(2)在機翼兩側下方各裝有一個浮筒，設計要求單側浮筒的三分之一在水中至少要產生4×104N的浮力才能防止側翻，機翼才不被巨浪卷入水中，求每個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，“鯤龍”號所受浮力是多少_____？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】流體壓強與流速的關系 5.35×105N 12m3 5.35×105N 2.675m2

【解析】

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

[2]飛機處于勻速直線運動時，受重力和升力一對平衡力的作用，平衡力大小相等，即

F=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N

(2)[3]兩側浮筒的體積

V排==4m3

單側浮筒的體積為

V′=3V=3×4m3=12m3

(3)[4]投水滅火后“鯤龍”回到水面暢游時，“鯤龍”號所受浮力是

F浮1=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N

[5]“鯤龍”號排開水的體積

V排1==5.35m3

“鯤龍”吃水面積約為

S==2.675m2