第一章 飞行前需要了解的小知识

第一节 飞机为什么能飞？

1.飞机是如何飞起来的？

很久以前，人类就憧憬能够飞上蓝天，人们曾编织“嫦娥奔月”、“女娲补天”等神话故事来圆自己的飞天梦。到了东周春秋时期，人们发明了风筝（纸鸢）。风筝距今已有两千多年的历史，被称为人类最早的飞行器。

风筝有着悠久的历史，起初是军事上用来传递情报的。从唐宋开始，中国的风筝向世界流传。在欧洲工业革命形势的影响下，中国的风筝开始向飞行器发展，经过英国的凯利、澳大利亚的哈格瑞夫和德国的李林达尔等人的改良，到1903年12月17日，美国的莱特兄弟成功制造了人类第一架载人的飞机。

1909年9月21日，一名来自中国广东恩平的爱国青年冯如，经历重重坎坷，凭借不懈努力，发明制造了第一架属于中国人自己的飞机，被后人誉为“中国航空之父”。

众所周知，鸟儿依靠翅膀飞上蓝天，飞机产生升力依靠的便是机翼。根据伯努利原理，由于机翼上表面的受力面积小于机翼下表面的受力面积，飞机在空中飞行时空气流动速度不同，从而使上表面的空气流动速度大于下表面的空气流动速度，让飞机产生升力。

鸟儿可以依靠振动翅膀飞行，但是飞机不能振动机翼，那该怎么办呢？这里就要提到飞机的主要动力源——发动机。它是飞机动力的主要来源，俗称“飞机的心脏”，为飞机在地面滑行达到起飞速度提供推力或拉力。

2.伯努利定理

飞机能够飞起来，运用的最主要的原理就是伯努利定理。

1726年，瑞士的丹尼尔·伯努利提出：“在低速流动的流体中，一条流管内气（液）体流速越大，其静压越小；流速越小，其静压越大。”这个定理被后人称为“伯努利定理”。伯努利定理可以用一个简单的实验来验证。我们拿着两张纸，往两张纸中间吹气，会发现纸不但不会向外飘，反而会被一种力挤压在一起。这是因为两张纸中间的空气流动速度快，压力就小，而两张纸外侧的空气流动速度慢，压力就大，所以外侧空气就把两张纸“压”在了一起。

那么，飞机起飞跟伯努利定理有什么关系呢？

飞机的机翼翼型都是经过特殊设计的。在飞机起飞时，机翼周围空气的流线分布上下不对称，机翼上方的流线密，流速大；下方的流线疏，流速小。所以机翼上方的压强小，下方的压强大。这样就产生了机翼向上的升力。

不难想象，大飞机质量大，要想飞上天，所需要的升力自然要比小飞机所需要的升力大。

那么，飞机升力的大小又跟哪些因素有关系呢？

通常，飞机升力的大小跟飞机的机翼面积、空气密度、飞行速度及飞行迎角等有关。

3.生活中的伯努利定理现象

（1）列车站台的安全线。大家有没有注意到，在列车站台上都划有黄色安全线。这是由于列车在高速驶来时，靠近列车车厢的空气会被带动而快速运动起来，压强就会减小；站台上的旅客如果离列车过近，旅客身体前后会出现明显的压强差，身体后面较大的压力将会把旅客推向列车而使之受到伤害。

地铁同理，有的地铁还会设有玻璃护栏，这也是为乘客的安全着想。大家以后不论乘坐列车、地铁还是高铁，记住，千万不要跨越那条黄线哦！

（2）船吸现象。1912年秋天，“奥林匹克”号轮船正在大海上航行，在它不远处有一艘相对于它来说较小的船正在向前疾驶，两艘船似乎在比赛，彼此靠得比较近，平行着驶向前方。

忽然，正在疾驶中的那艘小船好像被大船吸引似的，一点也不服从舵手的操纵，竟一头向“奥林匹克”号撞去。小船的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上，撞出个大洞，酿成重大海难事故。这究竟是怎么回事呢？经研究，原来是“伯努利定理”现象。

我们知道，根据流体力学的“伯努利定理”，流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。用这个定理来审视这次事故，就不难找出事故的原因了。

当两艘船平行着向前航行时，在两艘船中间的水比外侧的水流得快，中间的水对两船内侧产生的压强，就比外侧对两船产生的压强要小。于是，在外侧的水的压力作用下，两船渐渐靠近，最终相撞。又由于小船的体积相对于“奥林匹克”号轮船的体积较小，在同样大小的压力的作用下，它向两船中间靠拢时速度要快得多，从而造成了事故。这种现象称为“船吸现象”。

（3）刮风掀翻屋顶或压垮大桥。当刮风时，屋面上的空气流动得很快，而屋面下的空气几乎是不流动的。根据“伯努利定理”，在刮风时，屋面下空气的压强大于屋面上空气的压强。要是风越刮越大，则屋面上下的压力差也越来越大，一旦风速超过一定程度，这个压力差就会掀起屋顶！正如我国唐代著名诗人杜甫《茅屋为秋风所破歌》所说的那样：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”

台风吹垮大桥也是“伯努利定理”的作用：台风经过大桥，会从桥面上和桥洞里吹过。由于桥洞相对于桥面比较小，所以风经过的时候，风速比较快，压强较小，而桥面上的风速比较慢，压强较大。这样，就产生了压强差。桥梁如果承受不了这样的压力，就会被压垮塌。