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如果你拿起一样东西，举在空中，然后放手，它通常会下落。但有些东西就不会下落，比如小鸟。那是因为它们知道如何利用周围的空气在空中停留，甚至飞得更高。看到小鸟飞翔，你自然感觉很美，而看到一架载重达79吨的波音737-900飞机在空中翱翔，你一定会觉得震撼，对吧？你有没有想过为什么飞机会飞呢？让我们来告诉你吧。
让物体飞起来的一种办法，是运用阿基米德定律：如果把一个物体放在密度比它大的液体中，它就会受到一个向上的力。所以，假如你有一个气球并给它注入了比空气更轻的气体，没有抓紧的话，这个气球就会升上天。注入氦气的气球就是如此。热气球也会升空，即便它里面只是空气，但顾名思义，那是热的空气，热的气体比冷的气体稀薄。可飞机里既没氦气，也没热气，它又是怎么停留在空中的呢？
飞机如何在空中“停留”是个很有意义的问题。我们知道，若是关掉一辆火车的发动机，火车会静静地停下来；但如果关掉飞机的发动机，飞机会坠落。为了停留在空中，飞机必须动起来。因此，飞机会飞的秘密与它的速度有关。我们从飞机飞行的开端，即还在地面上的那部分说起吧。飞机和汽车不一样，它没有能通过轮子转动来启动的发动机（越来越多的飞机开始使用“电动滑行”技术，通过这种方式，在电动机的配合下，短暂的滑行可以让飞机移动到跑道上，也可以节约燃料）。飞机是通过涡轮机（或者螺旋桨，你还可以用火箭）前进的，即便在地面上也是如此。空气会被高速推出涡轮机。根据牛顿定律和动量守恒定律，这个力会产生相反方向的反作用力。被向后推出的空气会对飞机产生向前的推力。就这样，飞机动了。如果我们从飞机的角度来看，它是静止的，但是空气却在飞机周围流动。作用在飞机上的不仅有推力，还有让它飞上天的升力；想要理解这一点，关键在于理解飞机机翼周围气流的具体情况。让我们看一下机翼的形状吧。每个机翼的形状都是非对称的。特殊的非对称形状会导致气流向下偏转。没有力就没有偏转！同样，涡轮机产生的空气的反作用力对飞机产生向前的推力，而偏转气流的反作用力会对飞机产生升力！
机翼的形状导致空气向下偏转，然后产生升力，同时你还可以通过让机翼倾斜至某个“迎角”来增强上升效果。通过这个迎角——尤其是在飞行中调整后的迎角——可以让飞机仰面飞行。如果没有迎角，机翼的形状则会产生相反的效果，飞机就会坠落。另外，“越大的倾斜将产生越大的升力”这一原则只在一定范围内适用。如果超过了这个范围，气流就会与机翼分离，升力也将随之消失，飞机便会坠毁。
除了气流的向下偏转之外，还有一个效果起着重要作用。机翼的特殊形状会让机翼上方的气流比下方的速度更高。如果你还记得关于流体流动和紊流那节里的伯努利定律，你就知道速度较快的气流会产生较低的气压。机翼上方和下方的气压差也会增加升力。
那么，伯努利效应（机翼上方比下方的气流速度更大）的总和加上空气的向下偏转，再加上本书知识范围没有涵盖的其他效果，我们就得到了一个总的升力。飞机向前的速度越高，升力就越大。飞机还在地面上时，推力一定要持续增加，直到飞机的速度使升力超过把飞机拉回大地的重力才行。等你达到理想的高度，你可以把速度和机翼配置调整到升力正好与重力抵消的状态。
有时候你可能会在飞行中遇到气流颠簸。这种情况会在意料之外的力突然作用到飞机上时发生，力的来源可能是强风或者上升暖气流，也就是地球大气层中从较低点升到较高点的暖空气流。
现在我们知道了飞机是为什么以及如何飞上天的。不过，你当然还会想将飞机导航到某个地点，再安全地回到地面上。让我们来告诉你操纵飞机运动的最基本的选择吧。要想形容飞机是如何机动飞行的，最佳方式就是描述它绕着哪个轴旋转。“滚转轴（纵轴）”是从飞机头部贯穿到尾部的轴；“俯仰轴（横轴）”是从一侧翼尖贯穿到另一侧翼尖的轴；“偏航轴（垂直轴）”则是从飞机重心出发向上的轴，与双翼垂直。为了实现滚转、俯仰和偏航这些活动，飞机需要有更多一些的活动部件。
“升降舵”是小小的水平翼面，它们通常位于飞机尾部。通过操纵其向上和向下偏转，可以改变飞机与气流间的总迎角。如果你让它们离开平行于水平面的默认位置，就会产生一种力，使得尾部翘起（若操纵升降舵向下偏转）或下沉（若操纵升降舵向上偏转）。这就会通过让飞机头部向下或向上做出俯仰运动，使飞机随之向上或向下运动。主机翼上连接着“副翼”，即位于机翼后方的总是相互之间反向摆动的一对小翼面。移动这个部件会让一边的机翼抬升，同时让另一边的机翼沉降，这就使得飞机做出滚转的运动。
第三种类型的翼面“方向舵”通常直立地安装在飞机背侧的尾翼上。如果你让方向舵向左或向右偏转，流经尾翼的空气就会推动方向舵，产生导致偏航的力。偏航就是飞机在不滚转的前提下向左或向右转动。
你还可以把多个运动结合起来：飞机快速转向可以通过操纵副翼和方向舵让飞机进行滚转和偏航来实现。你可以在网络上找到表现这一过程的动画，它们一定能帮你深入理解飞机的这些运动。
