Question

20．如圖所示是我國首艘航母“遼寧艦”上正要起飛的艦載機(jī)“殲-15”戰(zhàn)機(jī)，該戰(zhàn)機(jī)起飛質(zhì)量為27t，正常飛行航速為300m/s．它在飛行中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力約為2.4×10⁴N，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為40%（g=10N/kg，飛機(jī)燃油熱值取q=5×10⁷J/kg）．求：
（1）“殲-15”戰(zhàn)機(jī)起飛前靜止在水平航母甲板上時(shí)，輪胎與地面的總接觸面積為900cm²，則戰(zhàn)機(jī)對(duì)航母甲板的壓強(qiáng)是多大？
（2）戰(zhàn)機(jī)正常飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力做功的功率多大？
（3）若戰(zhàn)機(jī)最大航程為3.5×10³km，飛行員在出發(fā)前要給飛機(jī)加多少kg燃油．

Answer 1

分析 （1）戰(zhàn)機(jī)起飛前靜止在水平航母甲板上時(shí)，對(duì)甲板的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出戰(zhàn)機(jī)對(duì)航母甲板的壓強(qiáng)；
（2）知道發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和戰(zhàn)機(jī)航行的速度，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出戰(zhàn)機(jī)正常飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力做功的功率；
（3）知道發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力和航程，根據(jù)W=Fs求出推力做的功，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出飛機(jī)燃油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)Q_放=mq求出所需燃油的質(zhì)量．

解答 解：（1）戰(zhàn)機(jī)起飛前靜止在水平航母甲板上時(shí)，對(duì)甲板的壓力：
F=G=mg=27×10³kg×10N/kg=2.7×10⁵N，
戰(zhàn)機(jī)對(duì)航母甲板的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2.7×1{0}^{5}N}{900×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=3×10⁶Pa；
（2）由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，戰(zhàn)機(jī)正常飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力做功的功率：
P=F′v=2.4×10⁴N×300m/s=7.2×10⁶W；
（3）推力做的功：
W=F′s=2.4×10⁴N×3.5×10³×10³m=8.4×10¹⁰J，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%可得，飛機(jī)燃油完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{8.4×1{0}^{10}J}{40%}$=2.1×10¹¹J，
由Q_放=mq可得，所需燃油的質(zhì)量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{11}J}{5×1{0}^{7}J/kg}$=4200kg．
答：（1）戰(zhàn)機(jī)對(duì)航母甲板的壓強(qiáng)是3×10⁶Pa；
（2）戰(zhàn)機(jī)正常飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力做功的功率為7.2×10⁶W；
（3）飛行員在出發(fā)前要給飛機(jī)加4200kg燃油．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)、功率、燃油質(zhì)量的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等．