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氣。相反的，當一定容積上空氣的壓力降低時，空氣會膨脹且占據(jù)更大的空間。那是因為較
低壓力下的最初空氣體積容納了更少質(zhì)量的空氣。換句話說，就是空氣密度降低了。事實上，
密度直接的和壓力成比例。如果壓力增倍，密度也就增倍，如果壓力降低，密度也就相應(yīng)的
降低。這個說法只在恒定溫度條件下成立。
溫度對密度的影響
增加一種物質(zhì)的溫度的效果就是降低其密度。相反的，降低溫度就有增加密度的效果。這樣，
空氣密度就和絕對溫度成反比例變化。這個說法只在恒定壓力的條件下成立。
在大氣中，溫度和壓力都隨高度而下降，對密度的影響是矛盾的。然而，隨著高度的增加壓
力非常快的下降是占主要影響的。因此，可以預(yù)期密度是隨高度下降的。
濕度對密度的影響
前面段落的敘述都假設(shè)空氣是完全干燥的。實際上，空氣從不是完全干燥的。空氣中的少量
水蒸氣在特定情況下幾乎可以忽略，但是在其它條件下濕度可能成為影響飛機性能的重要因
素。水蒸氣比空氣輕，因此，濕空氣比干空氣要輕。在給定的一組條件下，空氣包含最多的
水蒸氣則其密度就最小。溫度越高，空氣中能包含的水蒸氣就越多。當對比兩個獨立的空氣
團時，第一個溫暖潮濕（兩個因素使空氣趨于變輕）的和第二個寒冷干燥(兩個因素使得空
氣變重)的氣團，第一個的密度必定比第二個低。壓力，溫度和濕度對飛機性能有重要的影
響，就是因為它們直接影響空氣密度。
運動和力的牛頓定律
在17 世紀，哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家 牛頓提出了三個基本的運動定律。它在這樣做的時候腦子里
確定無疑的沒有飛機這個概念，但是幾乎所有已知的運動都可以回到這三個定律。這些定律
以牛頓的名字命名如下：
牛頓第一定律：一個靜止的物體有維持其靜止狀態(tài)的特性，運動中的物體有維持其原有速度
和方向的特性。
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簡而言之，本質(zhì)上，一個物體一直保持其運動狀態(tài)知道有外界力量改變它。停機坪上的靜止
飛機會一直保持靜止除非施加一個足夠強的克服其慣性的力。然而，一旦其開始運動，它的
慣性會讓它保持運動，克服施加于飛機上的各種其它力量。這些力量或推動其運動，或減慢
其速度，或改變它的方向。
牛頓第二定律：當一個物體收到一個恒定力的作用時，其加速度和物體的質(zhì)量成反比，和物
體的所施加的力成正比。
這里所涉及的就是克服牛頓第一定律的慣性的因素。其包含方向和速度的改變，有兩層含義：
從靜止到運動（正加速度）和從運動到停止（負加速度或者減速）。
牛頓第三定律：無論何時一個物體對另一個物體施加力量，那么另一個物體也對這個物體施
加力量，這個力的大小是相等的，而方向是相反的。
開火時槍的反作用力是牛頓第三定律的形象化例子。游泳冠軍在折回時對游泳池壁施加反作
用力，或者嬰兒學(xué)步－都會失敗，但是現(xiàn)象都表現(xiàn)了這個定律。飛機上，螺旋槳轉(zhuǎn)動向后推
動空氣，所以，空氣向相反的方向推螺旋槳－飛機前進。在噴氣式飛機上，發(fā)動機向后推動
熱空氣氣流，作用于發(fā)動機的反向等大小的作用力推動發(fā)動機，使得飛機前進。所有交通工
具的運動都形象的演示了牛頓第三運動定律。
馬格努斯效應(yīng)
通過觀察氣流中旋轉(zhuǎn)的圓柱可以很好的解釋升力的原因。靠近圓柱的局部速率由氣流速度和
圓柱的旋轉(zhuǎn)速率共同決定，距離圓柱越遠其速率越低。對于圓柱，頂部表面的旋轉(zhuǎn)方向和氣
流方向一致，頂部的局部速率高，底部的速率低。
如圖2－2 所示，在A 點，氣流線在分支點分開，這里有個停滯點；一些空氣向上，一些空
氣向下。另一個停滯點在B 點，兩個氣流匯合，局部速度相同。現(xiàn)在圓柱面前部有了升流，
后面有降流。
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表面局部速度的差別說明壓力的不同，頂部壓力比底部低。低壓區(qū)產(chǎn)生向上的力稱為“馬格
努斯效應(yīng)”。這種機械降低的循環(huán)演示了旋轉(zhuǎn)和升力之間的關(guān)系。
正迎角的機翼產(chǎn)生的氣流使得機翼尾部的停滯點稱為尾部邊緣的尾巴，而前面的停滯點前到
機翼邊緣的下方。
壓力的伯努利原理
牛頓發(fā)表其定律的半個世紀之后，一個瑞士數(shù)學(xué)家伯努利先生解釋了運動流體(液體或者氣
體)的壓力是如何隨其運動速度而變化的。特別的，它說道運動或者流動的速度增加會導(dǎo)致
流體壓力的降低。這就是空氣通過飛機機翼上曲面所發(fā)生的。
可以使用普通管子里的水流來作個模擬。在恒定直徑的管子中流動的水對管壁施加一致的壓
力；但是如果管子的一段直徑增加或者降低，在那點水的壓力是肯定要變化的。假設(shè)管子收
縮，那么就會壓縮這個區(qū)域里的水流。假設(shè)在一樣的時間流過收縮部分管子的水量和管子收
縮前是一樣的，那么這個點的水流速度必定增加。
因此，如果管子的一部分收縮，它不僅增加流速，還降低了所在點的壓力。流線型的固體(機
翼)在管子中同一點也會得到類似的結(jié)果。這個一樣的原理是空速測試和機翼產(chǎn)生升力能力
分析的基礎(chǔ)。
伯努利定理的實踐應(yīng)用是文氏管。文氏管的入口比喉部直徑大，出口部分的直徑也和入口一
樣大。在喉部，氣流速度增加，壓力降低；在出口處氣流速度降低，壓力增加。如圖2－4
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機翼設(shè)計
在討論牛頓和伯努利的發(fā)現(xiàn)的章節(jié)里，我們已經(jīng)一般性的討論了飛機比空氣重而機翼為什么
能夠維持飛行的問題。或許這個解釋能夠最好的簡化為一個最基本的概念，升力就是機翼上
空氣流動的結(jié)果，或者用日常語言來說，就是因為機翼在空氣中的運動。
由于機翼利用其在空氣中的運動產(chǎn)生力量，下面降會討論和解釋機翼結(jié)構(gòu)以及前面討論的牛
頓和伯努利定律的材料。
機翼是一種利用其表面上運動的空氣來獲得反作用力的結(jié)構(gòu)。當空氣收到不同的壓力和速度
時，其運動方式多種多樣。但是這里討論的是限于飛行中飛行員最關(guān)心的那些部分，也就是
說機翼是用來產(chǎn)生升力的。看一下典型的機翼剖面圖，如機翼的橫截面，就可以看到幾個明
　
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