飞机那么重为什么能飞那么高（为什么能飞起来）

我们每个人都见过大飞机，而且相信每个人通过我们初中的知识就可以简单的解释飞机是如何飞起来的，但飞机真的仅仅是依靠所谓的上下翼面的压差飞起来的？

带着这个问题，我们做简单分析，仅供交流思考。

1、升力如何产生？

升力就是向上的力，能使物体上升的力。

想象一下我们遇到的能能飞起来的东西。

放飞的风筝，抛起来的石头，吹到天上的牛（巨大的风是能把牛吹到天上的），当然还有火箭，导弹，烟花之类。

以上这些东西能够克服重力离开地面，都是升力作用的结果。

提到飞机的升力，大多数人肯定脑海中浮现了一张非常经典的图：

经典伯努利原理图

这张图是我们在教科书里见得最多的一张解释飞机升力原理的图：伯努利原理产生升力。

中学老师一般会做一个让初学者不可思议的实验：找到两张纸，双手分别拿着纸的一端让纸张自然下垂，然后对着两张纸中间吹气。这个时候我们就会发现，两张纸贴在了一起。

这个过程可以简单地概括为：在流动的流体中，流速越大，压力越小。

这么一解释就豁然开朗了：对纸张而言，吹气的时候，中间的空气流速大，所以压强小，于是内外产生压力差，纸张贴在了一起。

同样的道理，对机翼而言，上表面凸一些，气流掠过上表面的时候速度就要大一些，所以也产生了压力差，这个压力差就是升力的根源。

以上的解释再加上那张经典图，大多数人对飞机在天上飞的原理豁然开朗，原来飞机原理如此简单……

然而，有几个问题需要解决一下，

飞行表演的飞机为什么能倒着飞？

风筝就是一大平板，没有动力为什么也能飞？

火箭没有机翼，为什么也能飞？

看来飞机能在天上飞，不仅仅是那个经典翼型的原因……

当然，由于风筝这种毫无翼型的飞行器的存在，以至于存在了第二种对升力的解释：

这个解释立足于牛顿第三理论，即作用力与反作用力原理。

这种理论认为，升力来源于空气对机翼底部的反作用力，就像打水漂一样，石子在快速滑过水面时，会排开水体从而获得反向的作用力重新离开水体，飞机在飞行时不断向下推开空气，从而依靠反作用力获取升力。简单而暴力根本不用什么伯努利….

简单的说，飞机的升力可以用下面这张图做一个通常成立、但并不是任何情况下都成立、但有助于理解升力的定性解释：

在这张图里，机翼成一定角度出现，我们把这个角度叫做迎角。在机翼下表面，气流被“向下压”了；在机翼上表面，气流被“向下拉”了，这一“压”一“拉”，就会强迫机翼周围相当大的范围内的气流向下改变方向当然，实际的机翼要复杂的多，但从这个例子我们可以看出，机翼要产生升力，有两个要素就非常关键：

一、翼型：如果机翼的迎角为零，那么就不能做成对称的，只有不对称的翼型才能达到上述效果以产生升力；

一、迎角：对像风筝这样的对称翼型，要产生升力就必须有一定迎角，迎角为0的对称翼型是无论如何产生不了升力的。

现在回过头来再来看“伯努利原理”和“牛顿第三定律”的解释就会发现，这两种解释其实就像盲人摸象各摸到了一条腿：我们先来看牛顿第三定律的解释。牛顿第三定律并没有错，升力也确实可以看成是空气的反作用力，只不过前面的解释把正确的理论用错地方了。如果用反作用力解释，这个反作用力就不只针对机翼下表面而言了，而要着眼于被机翼改变状态与方向的全部空气，那将是一个十分巨大的范围。机翼下表面的气流被“向下压”了，于是这个区域就产生高压；机翼上表面的气流被“向下拉”了，于是这个区域产生低压——整个加起来就给机翼一个向上的压力差。

这和伯努利原理的压差说不谋而合（实际上伯努利原理在“流体是不可压缩地”这一前提下才成立，它只适用于低速流体）。

实际上由于飞行姿态多种多样，上表面不一定总是“拉”，下表面也不一定总是“压”，但只要上下表面可以形成一个向上的压力差就可以产生升力了。

战斗机倒扣着飞就属于这样一种状态——倒扣着飞的时候必须将飞行姿态调整到一个合适的范围——不然，如果像我们举例的“上凸下平”的机翼，倒扣过来过来迎角还保持为0的话，不但不产生升力，还会施加一个向下的气动力，飞机就超重坠地了。当然，对战机而言，在翻滚、俯冲等各种惊险刺激的机动动作时，有那么几个瞬间没有升力也无妨，只要不玩得太大坠地前改出就好。

接下来，我们来看两个极端的情况：

在不考虑翼型的情况下，以风筝为例：1、迎角为0的情况：

2、迎角为90度情况：

常识告诉我们，这两种情况下，风筝必然是无法飞起来的。迎角为0，升力为0；迎角增大到90度，升力又变为0——很显然，升力经过了一个先增大后减小的过程。

迎角的大小与升力系数的关系如下图：

在迎角持续增大的过程中，必然会存在这样一个角度：当风筝处在这个迎角时，产生的升力已经恰好不足以支持其本身的重量了，这个时候如果继续增大迎角，风筝就掉了下来。这个现象，就叫做“失速”，对应的迎角，就叫失速迎角。失速迎角是机翼的固有属性，一架正常飞行的飞机，迎角增大就会导致速度降低，反之，速度降低时，就需要增大迎角来获得更大的升力。如果迎角持续增大（伴随着速度持续降低），达到失速迎角的时候，飞机就会失速，对应的速度就是失速速度。这也是B737-8增加防失速系统的原因…..

以上这么多废话都是在强调迎角在飞机飞行升力中所起的作用。

下面再来看看另一个重要因素，推力。

话说，牛能吹上天，猪能吹上天，只要推力够，谁都能上天。假设飞机的发动机有无限推力，那么现在飞机的形式就只有火箭一种了。目前来说，对于民航大飞机而言，发动机推力是远小于飞机自重的，因此也就不可能出现垂直拉升的情况。发动机的推力只是克服阻力以获得速度，让气流高速掠过机翼以产生巨大的升力。

22、大飞机如何飞行？

以上简要的分析得到了飞机飞行产生升力的几个途径，从飞机的几个典型飞行阶段我们可以简单的归纳：

归纳

CONCLUDE

1、起飞前滑跑阶段：飞机的升力来自迎角收到的托举力（地面效应）和翼型产生的压差的综合作用。

2、抬头离地爬升阶段：飞机的升力来自地面效应、发动机推力的向上分力和翼型压差产生的向上分力。

3、巡航阶段：由于发动机的推力克服阻力在翼面产生与空气的相对运动，因此翼型上下面产生压差，当然正常情况下机翼也是有迎角的，所以迎角产生的升力也会是主要来源。

4、着陆阶段：和爬升时差不多，多是靠迎角和发动机产生的向上分力与翼型压差综合的结果。

因此，简单的说飞机的飞行升力是伯努利原理的结果是错误的，空气动力在机翼上的作用是复杂的，无法用某一个公式或原理简单解释。

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