很多人不明白，飞机结构大部分是金属材料，整机又大又重，轻则几十吨，重则一两百吨，满载四五百吨，它究竟是怎么飞起来的？

本文要讲的对象是固定翼飞机，也就是我们经常看到的带“翅膀”的大飞机。下面我们就进入正题，一起来了解一下飞机的飞行原理。

我们都知道，一个物体想悬在空中，就必须要有某种力将重力克服掉，当它在垂直方向上的受力达到平衡时，它便会悬在空中。

当这种力大于重力时，物体便会向上飞。

倘若这个物体在向上飞的同时，还要向前飞，那就还需要一个水平方向上的推力，用来克服空气对物体的各种阻力。

因此，一个物体想要在空中飞行，必须要有向上的升力和向前的推力。

比如，一个氢气球，当我们松手时，它便会向上飘，原因就是氢气比空气轻，向上的浮力大于重力所致。

当我们轻轻用力一弹，氢气球便会飞走，这就是给它施加的推力大于其阻力所致。

飞机在空中飞行的原理也是大同小异。

升力和推力就是飞机能飞起来的前提，升力是空气作用在飞机身上的力，阻力也是如此，推力则是飞机发动机施加给飞机的力。

图1 飞机的空气动力、升力和阻力

如图1所示，我们将飞机看成一个整体（刚体），它就会有一个中心点，也叫压力中心。

空气作用在飞机各个部件上的合力，称为空气动力，就是图中R所表示的力。

将合力R进行分解，垂直方向上的力L就是我们所说的升力，水平方向上的力D就是阻力。

升力用来克服重力，发动机的推力用来克服阻力，这便是飞机能飞起来的大原理。

可能有人会问，这个空气动力R是怎么产生的？接着往下看。

• 升力的产生

升力是由飞机机翼，也就是飞机“翅膀”产生的，我们先来看一下机翼的形状。

经常坐飞机的人，可能对机翼比较熟悉，大致形状是前端比较圆钝，后端比较尖锐，上表面拱起，而下表面比较平滑，参看图2。

这种设计就是为了获取最佳的空气动力，机翼产生升力的总原理，就是空气流过机翼表面时，在上下表面产生了压力差而形成升力。

结合图2来看，α叫迎角，1是压力中心，2是前缘，3是后缘，4是弦线。Rj是空气动力合力，Lj是垂直方向上的分量升力，Dj是阻力。

图2 机翼剖面空气动力

当气流以正迎角（从弦线下方吹来）吹向机翼时，机翼上表面的流管变细，流速加大（与前方流速相比），压强下降（与前方气流压强相比）。

再看机翼下表面，情况恰恰相反，气流流管变粗，流速变小，压强变大。

此时，机翼上下表面就产生了压力差，下表面的压力大于上表面的压力，这个向上的力就是我们所说的升力。

我们再结合图3，清晰的认识一下压力差究竟是如何产生的？

机翼上表面的压力小于大气压力，这时会产生一个向上的吸力，这便是负压。下表面的压力大于大气压力，产生向上的挤压力，即正压。

一个往上吸，一个往上托，升力就产生了。

图3 机翼压力分布

举个简单的例子，两个相距很近的飘在空中的氢气球，在它们中间吹一口气，两个气球就会迅速靠拢，这与机翼原理相似。

吹气后，两气球中间的气流加快，压力小于周围的空气压力，产生吸力使两气球靠拢。

可能有人会问，为什么气流流速加快，压强就会变小，这是什么原理？

这个东西理解了，飞机飞起来的核心原理也就掌握了。要解释这个现象，就必须提到一个人，他便是瑞士数学家伯努利。

在1726年，伯努利发现了在水流或气流里，如速度小，压强就大，速度大，压强就小。这就是后来大名鼎鼎的伯努利原理。

这个原理核心是机械能守恒定律，即动能、重力势能、压力势能三者之和为常数。当速度增大时，动能变大，那势必压力要变小。

具体可以研究一下伯努利方程，对大众而言，不必深究这个，你只需知道这个现象就行了，伯努利早就为什么证明过了。

图4 飞机各部位名称

反过来再去看机翼升力，估计就很容易理解了。

• 阻力的产生

飞机的主要阻力有摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力和诱导阻力。这些了解一下就行了，克服这些阻力就靠发动机的推力。

飞机的姿态主要有俯仰、横滚、航向，分别通过水平尾翼上的升降舵、机翼上的副翼、垂直尾翼上的方向舵来控制。

俯仰姿态包括飞机抬头、低头，横滚则有左右滚转，航向也分左右偏航，前两者是飞行员通过驾驶杆来操纵相应舵机来改变舵面。

航向是通过脚蹬操纵航向舵机来改变方向舵面来实现。

飞机姿态控制里面内容很多，此处就不一一详解了。

小结一下，上述仅是飞机飞起来的大的原理性内容，若是上升到理论，那内容可就不止这些了，不过对大众来讲，容易理解就行了，没必要上升到公式理论。