作用力 为什么飞机能够飞上天？
沐阳|作者
公元1903年，莱特兄弟发明了世界上第一架飞机“飞行者”号，自此飞机便逐渐成为了人们生活中不可或缺的交通工具之一。
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莱特兄弟的“飞行者”号飞机
看到这里你可能会想：飞机飞行是向上的升力来达到飞行的目的。这是一个人尽皆知的原理。但是，升力又是由什么产生的呢？
目前在学术界有两个理论来解释飞机飞行时升力的由来。
两大原理之一：伯努利原理
关于伯努利原理，如果大家没有学过流体力学方面的知识，可能会感到陌生，但是大家在初中的物理课堂上一定都做过这样的实验:
【 作用力|为什么飞机能够飞上天？】将两张纸放在两边，用嘴在两张纸中间吹气，这时我们会发现两张纸靠拢在了一起。
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简单验证“伯努利”原理
就是这个简简单单的实验验证“伯努利”原理，这个原理指出——“流体的压力会随着速度的增加而减小，反之亦然。”
如果大家观察过飞机的机翼就会发现，飞机机翼一般都不是平的，而是下面平，上面是曲线。这样飞机在高速滑行时机翼上下表面气流的流速是不同的，下表面产生的气体流速要低于上表面，再根据伯努利原理我们就会知道，机翼会因为上下的压强差而获得一个向上的浮力。
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飞机机翼上下气压差示意图
在飞机正常平稳飞行时即机翼是近似处于水平情况的，在这种情况下，我们才可以正常的使用伯努利原理进行分析。但是，一些战斗机在摆脱敌机纠缠时，需要运用各种特殊的飞行动作——例如垂直翻滚等。这些动作从理论上是无法用伯努利原理解释的。在这些特殊情况下，我们就需要使用到飞行的第二大原理——牛顿第三定理来解释了。
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战斗机翻滚动作
两大原理之二：牛顿第三定理
牛顿第三定律的定义是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，其作用在同一条直线上。
应用到飞机上就是：当机翼向下推空气，有质量的空气会产生一个大小相等、方向相反的向上推力，也就是升力。因此，理论认为机翼是通过推动空气（作用力）使飞机产生升力（反作用力）的。
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飞机机翼上的牛顿第三定律
同时这个理论在实际中的应用情况也比伯努利原理要多，例如伯努利原理不能解释的飞机翻过来飞行也可以用它解释。
看到这里可能你可能会发现，我们所解释的飞机飞行原理都是基于带有机翼的飞机，而现实生活中另一种比较常见的飞机——直升机，那么没有两侧机翼的直升机又是如何起飞的呢？
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直升机
直升机的升力获得原理也是基于伯努利原理而实现的。首先我们来观察直升机的叶片，直升机大多数会在顶部安装两片以上的细长桨叶。其形状可以视为缩小版的飞机机翼——同样是上表面呈一个曲面，下表面则较为平缓。直升机飞行时，旋翼不断旋转，空气流过桨叶上表面，空气流速加快，压力减小；空气流过桨叶下表面时，空气流速变慢，压力增大。这样以来桨叶的上下表面就形成了压力差，从而使桨叶获得产生一个向上的升力。
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直升机旋翼叶片示意图
同时直升机还有一个特殊的飞行动作——空中悬停。这又是怎么实现的呢？直升机飞行时，旋翼的桨叶会形成一个带有一定锥度的底面朝上的大锥体，我们可以将其称为旋翼椎体。旋翼形成的升力是垂直于这个旋翼椎体的底面，当向上的升力大于直升机自重，直升机就上升，小于直升机自重，直升机就下降，当向上的升力恰好等于飞机的自重时，直升机就悬停。
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直升机悬停原理图
看到这里想必你已经了解了飞机是如何飞行的，在文章的末尾我会给大家留一个富有挑战性的问题，感兴趣的朋友可以在评论区讨论一下嗷！
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