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伯努利原理(两种飞行原理，你站哪边？)

机翼,升力,气流伯努利原理(两种飞行原理，你站哪边？)

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

飞机为何能起飞？

前言：关于飞机的飞行原理，普遍人都认为是机翼的上下压差提供的升力，原理即伯努利定律，但实际上，这种理论虽然传播的广，却分析的非常片面。

关于飞机是如何起飞的，在搜索网站上很容易搜到好几篇科普飞机飞行原理的文章。

为了更好地介绍飞机飞行所需的升力如何产生，而普遍科普“流速大的地方压强小”的文章如何的不严谨，我们先来看一下，大部分的科普文章是如何介绍飞机的飞行原理的。

大部分的科普文章认为，飞机的上升是根据伯努利定律。

即流体（包括液体和空气）的流速越大，其压强越小；流速越小，其压强越大。飞机飞行时机翼周围空气的流线分布随机翼横截面的形状不同而上下不对称，机翼上方的流线密，流速大，下方的流线疏，流速小。由伯努利方程可知，机翼上方的压强小，下方的压强大。这样就产生了作用在机翼上的方向的升力。

而飞机的机翼上下两侧的形状是不一样的，上面的要凸一些，下面的则要平一些，空气流经翼剖面时，相同时间内，翼剖面上侧的空气比下侧的空气流过了更多的路程，也就是说上侧空气流速快、压强小，下侧空气流速慢、压强大，这就使飞机产生了一个向上的升力。这正是飞机升力产生的奥秘所在。

而飞机的机翼上下两侧的形状是不一样的，上面的要凸一些，下面的则要平一些，空气流经翼剖面时，相同时间内，翼剖面上侧的空气比下侧的空气流过了更多的路程，也就是说上侧空气流速快、压强小，下侧空气流速慢、压强大，这就使飞机产生了一个向上的升力。这正是飞机升力产生的奥秘所在。

事实上，这两种观点都是不严谨的。正确的理解应当是：

1.飞机的升力大部分来自于机翼上部气流的下洗流（因机翼所产生的下降气流）的结果，所依据的原理是牛顿第三定律。而应用伯努利原理，机翼上下表面压力差产生的升力只是总升力的一小部分，认为机翼上下表面压力差是总升力的唯一来源的设想是错误的。

2.翼型与升力的产生是没有关系的。

那正确的理解究竟是怎么一回事呢？请看下面的详细介绍。

首先解答，为什么翼型与升力的产生没有关系。这很容易举出例子，有些飞机可以倒飞，此时机翼的形状倒置，如图雷鸟战斗机（雷鸟战斗机的机翼几乎没有任何厚度），飞机一样可以飞的很好。

还有非常现代化的翼型——惠特科姆超临界翼型。这种翼型的顶部基本是平坦的，而底部则是弯曲的。显然，这与前述观点中流行翼型的形状相反，但这种翼型正是现代客机机翼设计的基础。

还有非常现代化的翼型——惠特科姆超临界翼型。这种翼型的顶部基本是平坦的，而底部则是弯曲的。显然，这与前述观点中流行翼型的形状相反，但这种翼型正是现代客机机翼设计的基础。

喷气式发动机和螺旋桨通过将气流推向后方而产生推力，直升机的旋翼通过将气流推向下方而产生升力。（如图，悬停水面的直升机，产生的下洗流清晰可见）。同样地，固定翼飞机的机翼也是通过将气流推向下方而产生升力的。总之，喷气式发动机、螺旋桨、直升机旋翼、固定翼飞机的机翼都是通过相同的物理学原理工作的，即将气流向相反的方向加速而产生所需要的的升力或推力。

为了更容易让广大读者理解，接下来的讲解不做过多细节介绍，也尽可能避免公式或者难理解的专业名词出现。

我们从分析升力主要是一种反作用力出发，介绍升力在物理学上正确的原理。牛顿三大定律是理解飞行原理的最有利的工具。

先来了解一下牛顿第三定律：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

这一定律很容易理解。当你坐在椅子上时，你就对椅子施加了一个力，而椅子也会施加一个大小相等、方向相反的力给你。你对椅子施加的力是作用力，而椅子施加给你的力就是反作用力。也就是说，椅子把你施加的力反作用于你。

我们再来看另一个例子，是关于机翼上气流的流动转向的。从牛顿第一定律得知，气流的转向一定受到了外力的作用，而牛顿第三定律又告诉我们，气流一定会对造成它转向的物体施加一个大小相等、方向相反的力，而这个物体就是机翼。气流转向下方时，一定受到了一个向下的力的作用，根据牛顿第三定律，气流同时对机翼作用一个大小相等的向上的力。使空气流动的力是作用力，而作用于机翼上的力就是反作用力，即升力。

我们来看一下机翼周围气流的流动情况。图1-2所示为机翼周围的气流流动图，气流先是接近机翼，然后在碰到机翼后发生分流，最后在机翼的后方汇合，并沿最初的方向流动。这种情况下机翼是没有升力的，因为没有施加于空气上的作用力，因此，机翼上也就没有受到反作用力（升力）。如果机翼没有对空气施加净作用力，空气也就不可能对机翼产生作用力。

现在再来看图1-3所示的机翼周围空气流动的照片。图示的气流在机翼周围分离，经过机翼后以稍微向下的角度离开机翼。这种下行的气流称为下洗流，产生下洗流的作用力的反作用力即为升力。在这幅图中，气流经过机翼后，受到了一个净作用力，因而气流受到作用力后产生一个反作用力作用于机翼上。这个反作用力就是升力。

如果用一句话来总结机翼是如何产生升力的，那么可以表述为：机翼是通过把气流推向下方而产生升力的。

关于机翼上表面气流为什么会流向下方？在解释飞行原理时如何用到的牛顿第一定律，牛顿第二定律？为什么气流在机翼周围会转向？机翼的迎角.......这些问题我们不在此做过多讨论，感兴趣的朋友可以进一步查看书籍，获得更多关于升力的内容。

以上内容参考自两本书：

《认识飞行》【美】D.F.安德森【美】S.埃伯哈特

《Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge》 美国航空管理局FAA公开出版物

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。