升力的产生

飞机飞行的基本原理是：飞机必须产生比其自身重力大得多的升力才能起飞。先前我们已经提到过，飞机可以分为轻于空气的飞机和重于空气的飞机两大类，轻于空气的飞机，如气球、飞船等，它们的主要部分是一个巨大的气囊，中间充填的气体比空气中密度较小(例如热空气、氢气等)，这样就可以像我们小时候的氢气玩具球一样，依靠空气的静浮力上升。距今一千多年前，我们的祖先便发明了孔明灯这一借助于热气升空的精巧器具，可算得上是轻过空气的飞行器的鼻祖。

但是，对于重于空气的飞机等飞行器，是靠什么力量飞上天空的呢？

认为每个人都玩过风筝或竹蜻蜓，这两个小玩意的结构非常简单，但是其中包含着深刻的飞行原理。飞行器的机翼包括固定翼和旋翼，风筝的升空原理与滑翔飞行器相似，它们都是通过迎面的气流吹来的上升力，但与固定翼飞行器有一定的区别；而旋翼飞行器与竹蜻蜓有异曲同工之妙，都是通过旋翼旋转来产生上升力。

翅膀是如何产生升力的？首先，我们来做个小实验：把白纸的一头拿在手上，白纸的另一头会因为重力而自然地垂下来，然后把它拿到嘴前，沿水平方向吹，看会发生什么情况。哈哈，白纸并没有被吹开，而垂下来的一端却飘落下来，这是什么原因？水动力学的基本原理告诉我们，流动缓慢的大气压力较大，流动迅速的大气压力较小，白纸上的空气被吹动，流动较快，压力比白纸上的空气要小，所以把白纸托起来。这种基本原则在足球比赛中也有体现。每个人都听说过足球中的“香蕉球”，在发角球时，优秀的球员可以让足球绕过球门和守门员，直接飞进球门，因为足球的飞行路线是弯曲的，就像香蕉一样，所以叫香蕉球。这种神秘的力量让足球变得扭曲，它同样来自于空气的压差，因为足球踢出后向前飞行时，它仍然绕着自己的轴旋转，所以在足球两面相对空气的运动速度不同，所受空气的压力也不同，是空气的压差蒙蔽了守门员。

对固定翼飞机而言，当其在空中以一定速度飞行时，根据相对运动原理，机翼相对于空气的运动可视为机翼不动，而气流则以一定速度流过机翼。在日常生活中，空气的流动是看不见的，但是低速气流的流动却和水流很相似。生活经验告诉我们，当水流以相对稳定的速度流过河床时，在河宽处速度慢，而在河窄处速度快。通过翼面的流动速度与河床内的流动速度相似，因为翼面一般是非对称的，上表面比较凸起，而下表面比较平坦，流过翼面上表面的流动速度就像水流经过翼面狭窄处，流动速度快，而流过翼面狭窄处的流动速度则相反，流过翼面狭窄处的流动速度慢。从流体力学的基本原理看，流动缓慢的大气压力大，流动迅速的大气压力小，所以机翼下表面的压力要高于机翼上表面，也就是说，大气压力与机翼下表面的压力(方向)相比，机翼下表面的压力要大(方向)，两者之间的压力差便形成了飞机的升力。

机翼呈对称形状时，气流沿机翼的对称轴流动，由于机翼两个面的形状相同，因此气流速度相同，产生的压力也相同，此时机翼不产生升力。但对称翼在空中以一定的倾角(攻角或迎角)移动时，会出现类似于非对称翼的流动，使上下表面的压力不一致，因而也会产生升力。