远航固定翼飞机穿云（固定翼飞机升力解释）

近日刷到一篇头条文章还在用伯努利定律解释飞机升力，想起自己很久以前写过一篇文字，内容是努力澄清飞机升力不是因为伯努利定律，结果找了半天没找到，只好重写一遍

搜索了一下，发现某乎上有比较完整的答案,但我觉得我有独特的理解，似乎更清晰。

先说最简单一句话结论，固定翼飞机的机翼靠向下偏折气流以提供升力

最直观的是直升机，直升机靠扇叶产生向下的气流，根据牛三定律，空气会给扇叶向上的反作用力，这个升力用于平衡了直升机的重力。

其实固定翼飞机也一样，不过固定翼飞机的常态是匀速直线运动，固定翼飞机的机翼会把迎着飞机而来的气流改变方向，改为斜向下，根据牛顿第二运动定律，物体速度方向的改变的原因也是受到力的作用

也就是气流受到了机翼向下的力的作用，根据牛三定律，空气也就给了机翼向上的升力。

科普解释就可以到此结束，具体计算，那就是空气动力学，什么NS方程，得靠计算机来仿真。

为什么不宜用伯努利定律来解释机翼升力？

我的理解是，伯努利定律是由现象倒推原因，解释力不强， 考察水流过两段流管，截面积之比假设是2：1，那么水的流速之比是多少？显然相同时间内两段流管流过相同体积的水，截面积之比2：1

那么流过的水的长度之比是反过来，即1：2，也就是狭窄的流管水流速度是宽管里的水流速度的2倍

也就是说，水流从宽的流管进入窄的流管期间有加速的动作，也就是必然受到力的作用，这个压力差，就来源于宽管的水流压力大，窄管的水流压力小，这个压力差使水流加速。

伯努利定律的推导其实不需要微积分的数学基础，如下图，假设水管水平放置，无需考虑重力势能，水从宽管流向窄管。

水从左流到右

想象梯形截面的宽窄衔接处是一个神奇系统，它从左边接收进水，从右边释放水，单位时间内，假设进水是ΔV，那么出水也是 ΔV，假设进水管截面积为S1，出水管截面积为S2 ，

假设进水的流速是V1，出水流速是V2

ΔV=S1* L1 =S2* L2

可以把水流进和流出想象成是这个神奇系统瞬间加速。即，单位时间内，系统把左边ΔV体积的水从V1加速到V2

假设左边宽管水的压强为P1，右边窄管水压强为P2

单位时间内，左边宽管有长度为 L1（截面为S1）的水被压进系统 ，也就是左边水压对系统做功 P1*S1*L1

同理，右边窄管有长度为 L2（截面为S2）的水被压出系统 ，也就是右边水压对系统做负功 P2*S2*L2，右边水压是阻碍水从系统流出，所以是做负功。

根据动能定理，外力对 ΔV体积的水做的功等于这部分水的动能的增加。

即， P1*S1*L1- P2*S2*L2=1/2 *ρ*ΔV*V2*V2-1/2 *ρ*ΔV*V1*V1

因为，ΔV=S1* L1 =S2* L2， 所以每项都有乘以ΔV，可以约去

所以， P1- P2=1/2 *ρ*V2*V2-1/2 *ρ*V1*V1

移项整理得到，P1 1/2 *ρ*V1*V1= P2 1/2 *ρ*V2*V2

这就是伯努利定律要表达的内容， 即，P 1/2 *ρ*V*V=constant

物理意义表达就是，流管中流速大的地方动压强小

从推导过程可以看出，伯努利定律其实是由现象反推原因， 实际上是压力差使水流速度有差异，力是使物体速度改变的原因，压力差使流管液体速度有差异，然后反过来，根据流管液体速度反推压力大小。

回到飞机升力解释，机翼和气流相互作用造成压力差，然后导致机翼上表面气流速度高于下表面。当然你也可以这样表达，观察到机翼上表面气流流速高于下表面，从而得知，机翼下表面压力高于上表面，即机翼获得了升力。

比如，机翼和气流相互作用造成压力差，其中一个重要原因是康达效应

康达效应： 流体（水流或气流）有偏离原本流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时（也可以说是流体粘性），只要曲率不大，流体就会顺着该物体表面流动

比如，飞机迎角过大造成的失速：当机翼迎角大于一个临界值以后，机翼上表面的气流会发生严重分离。产生的升力也迅速降低，这同样被称为失速。

总之，机翼和气流相互作用造成压力差，是复杂的空气动力学，根据气动力学，比如，有如下几个结论：

机翼正常工作时，

1：机翼上表面提供的升力大于下表面。

2：机翼上表面气流速度大于上表面路径更长的理论计算，同时，气流在上表面流过的速率也是变化的。

3：机翼不同位置的压强差别很大

最后，用几张图结束这个话题

机翼上表面的白雾

下洗的机尾气流

机翼的压强分布图