1.1 飞机

图1-1所示为一个简单的螺旋桨驱动飞机的示例。飞机上有四种力：主要由机翼提供的升力，基本完全由风提供的阻力，由螺旋桨提供的推力，以及重力。

升力是由于翼面上下表面所受气压的不同形成的。翼面是一个通用术语，这里指的是飞机的机翼、水平尾翼或垂直尾翼。图1-2显示了经过一个翼面（机翼）的气流流线。机翼上表面的空气比机翼下表面的空气传播速度更快（因为距离更远）。由于速度的差异，机翼上表面所受的气压要小于机翼下表面所受的气压。由此产生的向上的力就是我们所说的升力。我们把升力称为空气动力。图1-3显示了在风洞中流过机翼的气流流线。

图1-4中的水平圆柱形玻璃管（文丘里管）用于实验证明空气压力随着空气速度的增加而降低。文丘里管中来自右侧的原始气流被迫流过一个瓶颈进入直径减小的管。虽然不明显，但当速度低于超音速时，空气基本上是不可压缩的，所以瓶颈两侧空气的密度是相同的。瓶颈导致空气通过时速度增加。也就是说，单位时间内两根管子中流动的空气质量是相同的（因为空气不可压缩），因此它必须在左侧加速，因为那里的管的横截面更小。在文丘里管下方的U形管中充满水（称为压力计），并显示出左侧的空气压力小于右侧的空气压力的实验事实 。当空气加速时，它的压力会下降，这被称为伯努利原理。翼面的关键是机翼的形状导致机翼上表面的空气速度增加，使机翼上表面所受压力降低，从而产生升力。

图1-5中，左图显示了与空气速度 v 对齐的机翼中心线。空速就是飞机相对于空气的速度。图1-5的右侧显示了机翼中心线与空速成角度 α 。只要 α 不太大（8°～20°之间，取决于飞机类型），升力随 α 的增加而增加。我们把 α 称为迎角。

让我们回到图1-6所示的飞机。机翼、水平尾翼和垂直尾翼统称为翼面。机翼上的副翼、水平尾翼上的升降舵和垂直尾翼上的方向舵称为操纵面。

如图1-7所示，操纵面通过铰链连接到翼面。飞行员可以围绕铰链旋转操纵面。如果操纵面向下偏转（相对于中心线），则由于操纵面上的（气动）力，翼面将向下低头。相反，如果操纵面向上偏转，将会导致翼面向上抬头。