怎样飞行

孙子曰：“善守者藏于九地之下，善攻者动于九天之上。”这里的九天，指的就是宇宙。宇宙，时间为宙，空间为宇。

大约138亿年前，发生了宇宙大爆炸，经过上百亿年的演变形成了无数的星系，星系中有恒星、行星和卫星。氢、氦、氮等生物必需的元素在我们美丽的家园出现。有了引力、阳光等基础条件，风雨雷电等自然气候逐渐形成。气流，这个飞行必备的基础条件已经成形。当人类进入科学高速发展时期，怎样利用空气进行飞行成为一百多年前科学家们集中攻关的课题。

现在我们知道了伯努利定律，知道了飞机要有发动机、有机翼，机身符合空气动力学才可以飞行。那么飞机是怎样在天空飞行的？又是如何控制的呢？

在过去一百年时间里，飞机的诞生使我们的出行方式发生了很大变化，而让这台庞大复杂的机器在天空翱翔的最大功臣还是机翼。下面我们简单介绍下机翼的重要性及飞机在天空飞行的原理。

通过机翼剖面图我们得知多数机翼都不是平直的，有一定曲率且向下，这使气流通过机翼时被向下推，牛顿第三定律在此得到印证：作用力与反作用力。当气流被向下推时，气流会以相同的幅度向反方向推动机翼，这就产生了机翼的升力，使得机翼的设计符合空气动力学原理。飞机发动机产生推力，机翼产生升力，使飞机飞向天空。

当然，这就又引出一个很重要的部分：发动机。

从莱特兄弟使用12匹小推力发动机开始一直发展至今，飞机发动机种类繁多且技术复杂，发动机更被称为“工业皇冠上的明珠”。我们熟知的二战明星战机P-40就是一种由发动机带动螺旋桨使之高速旋转产生推力的螺旋桨飞机。

到了二战后期，喷气式发动机的出现使战斗机的速度产生了质的变化，比较著名的属苏联研制的米格系列。不过，早期涡轮喷气式发动机有着油耗大、加速慢、推重比欠佳等缺点，逐渐被技术更先进的涡轮风扇发动机取代。

那么，飞机是怎样飞行，又是怎样被控制的呢？我们来讲解一下其中的奥妙。

如图所示，这架飞机的各操纵面已标识清晰。红色部分为飞机的方向舵，方向舵是飞机比较重要的一个操纵单元，一般安装在飞机尾翼安定面后缘，是一种可以使飞机产生方向偏转的装置。当飞行员蹬左脚踏板时，方向舵向左偏移，蹬右脚踏板使方向舵向右偏移，向右偏移的方向舵会在机身尾部产生向左的力，使机头向右偏航。方向舵脚踏板回到中立位置后，方向舵也回到中立位置，飞机停止偏航。

蓝色部分为飞机的副翼\襟翼。现代战斗机因为有了数字化电传操纵系统，已经将副翼和襟翼整合，形成了襟副翼系统。现代战斗机多安装有前后缘襟翼，目的是增加机翼的弯曲度，从而提高升力，在起飞降落或大迎角动作时使用。当然，还有一些使用襟副翼装置的飞机，这些在后文中都会有相应说明。襟副翼是安装在飞机机翼上，用于飞机滚转的舵面，通常安装在两侧机翼，每侧机翼一个，为对称式安装。通过左右差动控制飞机滚转，从而形成两侧机翼不同的升力差。

绿色部分为飞机的升降舵，顾名思义，升降舵就是使飞机爬升或降落的一个操纵面。升降舵向上偏转产生的力迫使机尾向下，机头向上。在恒定速度下，机翼增加的迎角会使机翼产生更大的升力，从而使飞机向上加速。升降舵向下偏转产生的力导致飞机尾部上升，机头降低。在恒定速度下，迎角的减小会降低升力，从而使飞机向下加速。

黄色部分为飞机的前缘襟翼，前缘襟翼有好几种，前缘襟翼、前缘缝翼、前缘扭转等。比较典型的苏-27战斗机采用的就是前缘襟翼，大型客机多采用前缘缝翼，美国F-15“鹰”式战斗机则采用了较独特的前缘扭转。虽然方式结构有所分别，但大致作用还是一致的，都是为了使机翼尽可能获得更多升力。其实现方式是使机翼尽可能形成一个拱形，达到最大弯曲度以获得升力。还有减速板、扰流板、翼稍小翼等，这里就不一一说明了。

现在我们将看看飞机起飞的具体操作是什么样的。

首先飞机对正跑道，将襟翼放下。起飞过程中前后缘襟翼都会放下并延伸，这就是前文中我们所表述的通过增加机翼面积和曲率，使飞机在较低速度滑行时也可获得较大升力。随着发动机推力逐渐加强，飞机速度也会更快，机翼获得的升力更高，当升力大于重力时，飞机就顺利起飞了。在达到正常巡航飞行状态的时候，飞机前后缘襟翼就可以收起了，以减少飞行的阻力。巡航飞行状态时，飞机所受的各种力会趋于平衡。即升力等于重力，牵引力等于推力。

下一步，我们讲讲飞机的飞行控制问题。

如果飞机想向下飞行，就向下调整升降舵，这会使气流产生偏转，尾部加大升力，升力产生一个向下的力矩，机头就向下了。当然，想抬升机头向上飞，反向刚才的操作就可以了。

那么，飞机在空中是如何转弯的呢？可以通过调整方向舵进行水平转弯，但直线飞行的飞机水平转弯会让飞行员或乘客感觉不适，如同突然改变你的坐姿一样，至少会有些头晕。想在飞机转弯时舒服些，副翼可以很好地解决这个问题。飞机机翼两侧的副翼能够提供一个方向差，当飞机两侧机翼的升力不同，飞机就会轻微转动了。

现代飞机大都是以数字电传操纵系统为主，飞行员在驾驶舱内调整飞机的操纵面，由计算机进行庞大复杂的计算之后发出指令，对各操纵面进行指挥控制，大大减轻了飞行员的负担。

当然，随着人类航空科技的进一步发展和大量飞行试验经验的积累，飞机外形不会是一成不变的，飞机的操纵面也会有些不同，但大致操作原理还是一致的。

现代战斗机的气动外形主要受进气方式和机翼外形影响。其中喷气式发动机的进气道布置有很多种，如机头进气、两侧进气、机腹进气、机背进气等，机翼也分为矩形翼、三角翼、双三角翼、后掠翼、边条翼、环形翼、变后掠翼、梯形翼等。

机头进气三角翼比较典型的如苏联米格-21“鱼窝”战斗机；两侧进气切尖三角翼有美国F-15“鹰”式战斗机、瑞典JAS-39“鹰狮”系列战斗机等；变后掠翼有大名鼎鼎的美国F-14“雄猫”舰载战斗机、苏联米格-23“鞭挞者”系列战斗机等；美国F-16“战隼”系列战斗机则是机腹进气切角三角翼翼身融合体的典型。战斗机气动外形和飞机设计布局不仅有设计和任务需求的原因，还有科技力量、制造实力的体现，更有动力、航空电子设备等方面的不同。

众多的战斗机中，谁的性能最好，谁的战斗力最强呢？下面，我们将走进战斗机的世界，推开这扇神秘的大门一探究竟。 zUNkCWWcGEpR0FarWcn+mcgfHhANa0huJcG5AThrSwWOx1CwGWip8CB5fk9srayB