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机翼的工作原理   

引擎的动力还不足以使你离开地面，你还得感谢机翼。即便是高速运动也无法阻止你下坠的趋势。试想你站在地面上，一只手拿着一颗子弹，另一只手拿着枪，枪里也装着一颗一模一样的子弹。松手让子弹下坠，与此同时，扳动手枪，枪里的子弹水平射出去。哪颗子弹会先落地呢？我们本能的反应是手中的子弹先掉在地上，但事实上，两颗子弹会同时坠地，而且它们落地的速度也是一样的。

由此可见，光有速度是不够的。飞机还需要升力——它是一种向上的力，能对抗重力，使飞机腾空。机翼的存在就是为了获得这种升力。当鸟扇动翅膀在空中飞翔时，升力的来源显而易见。挥动的翅膀将空气向下推，获得向上的反作用力（见牛顿第三定律），就像飞机引擎那样。但是，当鸟处于滑行状态时，升力从何而来呢？或是就飞机而言，它的机翼是固定的，不能挥舞着来推动空气，怎样才能获得升力呢？实际原因有可能与你最初的直觉有所偏差。

给自己来点上升力

我们很容易就能模拟出飞机在空中受到的升力。撕一张纸。如果你用的是A4规格的打印纸或信纸的话，沿着最长的边将它对折，然后，沿着同一个方向再对折，现在，你的实验工具就完成了。把纸展开，拿住纸张的一端，使它自然下垂。现在，把嘴凑在纸被你握住的那头。最后，长长地吹一口气，让气流平稳地经过纸张表面。

下垂的纸被气流托起。你制造了一个升力，就像机翼给飞机制造了升力。正如我们看到的那样，空气以不同的方式在物体上方和下方扩散，产生了一个上升的力。在纸的实验中，空气只在纸张上方流动，下方则没有空气流动，不过，机翼和纸张还是有些不同的。

图4　使纸张获得升力

机翼顶部弯曲，而底部相对较平。就像实验中的纸片一样，当空气通过这些弯曲的表面时，升力就产生了，飞机被向前推动。机翼的形状被称为翼面（airfoil），它们能劈开空气，改变气流的方向。由于机翼施力于空气（你猜得没错，还是牛顿第三定律），它们也受到了空气的反作用力。我们马上就会向你展示这一切是如何发生的，不过令人尴尬的是，在很长一段时间内，那些用来解释飞机升力的最常见的说法都是错误的。

你也许听过这样的说法，机翼的形状很特别，空气从机翼上方通过的距离要大于从下方通过的距离。按照这个假设，为了追赶上下方的空气分子，上方的空气分子会加快运动速度，这样两者才能同时在机翼前端汇合，这样一来，机翼上方的空气就变稀薄了。由于空气变少，它在机翼上方产生的压力就会减少。这意味着，机翼获得了向上的升力。

如果机翼上方的空气运动得更快，飞机就能获得升力，这个说法并没有错。但是，这绝不是由于机翼上下两个平面不同的长度导致的。没有理由说，机翼上方的空气分子就一定要追赶上下方的空气分子。而事实是，通过机翼上方空气的速度远远超出了那个需要追赶的速度，导致该现象的原因也和机翼上下两面的长度没有任何关系。真正的原因是流体（空气）复杂的运动方式。

为了让你能更好地理解这一切，让我们再来回顾一下牛顿的第二定律吧。牛顿告诉我们力等于质量乘以加速度。如果加速度存在，力就存在。但加速度又是什么呢？我们习惯于认为加速度就是发生了改变的速度。例如，在6秒钟内，从0加速到60英里/时。但事实上，加速度指的是速度（velocity）而非速率（speed）的改变。两者的区别在于速度涵盖了速率和方向。速度是一个矢量。所有发生了改变的速度都可以被当做加速度，哪怕它只改变了方向，而速率不变。当某物体以相同的速率转圈时，它就处于加速状态中，而加速度的产生必须以力的存在为前提。

想象一下空气正在通过机翼。弯曲的机翼表面使空气方向发生改变。这意味着空气被加速了，而当它沿着弯曲向下运动时，加速度的方向向下。机翼给空气施了一个向下的力，而机翼则受到空气向上的相等的反作用力。