飞行的基本原理

  这裡是復兴虚拟航空公司的地面学校，在我们飞上青天前这些功课是一定要做的，这些常识一定要懂，这样才称得上是机师。首先就來說說升力吧！什麽是升力？升力从何而來等种种问题，我们会在本篇及以后慢慢地向各位学员介绍，千万不要睡著了喔！

  升力简单來說就是机翼在飞行时拨开空气所集结的力。飞机在飞行时会同时有四股力作用在机体上，它们兩兩成对相互作用，机体下方是重力，很明显地机体上方就是昇力，作用在机翼上以保持飞机浮在空中；机体前方是推力，推或拉著飞机穿过空气的力，通常是由各种发动机所提供(滑翔机不算)，相对地机体后方就是阻力，与推力相反试图阻挡飞机前进的力。（事实上作用在飞机上的作用力有五种，这第五种力虽也看不見但无所不在，我们称它为＂财力＂，这就是为什麽我们只能飞 FS，而不是真飞机的原因了）。

  当我们水平往前飞行，并保持固定的速度，上述四种力是保持在平衡的狀态。飞机的重量（重力）正好相当于机翼所产生的昇力，所以才不会上升或下降。阻力，一部分來自于机翼为了保持飞机的高度；一部分來自于飞机往前飞时撞击空气所产生，正好被发动机的推力所抵消，所以速度不会提升也不会下降，直到我们稍微动了一下，例如转弯或爬升或以上动作的组合，那麽事情就要开始複杂了。机翼所产生的昇力，就事实上而言，产生于机翼正确的角度。举例來說：侧翻飞机开始转向，昇力也昇力也会随之侧翻；此时昇力同时也将飞机拉向内弯，而非一直朝前作用，事实上这就是飞机能转向的最重要因素。当然这也指飞机用來对抗地心引力的昇力变少了，故一般而言飞机在转向时高度都会下降。为了避免上述情形以及在飞行中可能遭遇的种种变數，我们必须要能控制机翼产生的昇力大小。举例來說，在转向中，我们必须增加足够的昇力，方能同时达到转向的目的又不致使飞机高度下降。要达到此目的，我们要採取〝增加攻角〞的方式。

  至于何谓〝攻角〞我们用以下简单的說明相信各位会更清楚。

  任何机翼产生昇力的大小取决于二个主要因素：一是穿越空气的速度，另一是气流与机翼中心线的角度。中心线是一条由机翼最前端与最末端的中心点連起來的假想线。

我们应该都做过最典型的空气动力学体验〈可能各位都只是觉得好玩而已，而不知道这玩的过程正是空气动力学的基本体验〉：把手掌心朝下伸出行驶中的車窗外〈谨记：这是危险动作，叔叔有練过喔！〉，将手掌前端徐徐向上翻〈此即增加攻角〉，你的手臂就会上升；反之，手臂会往下沉。另你会发现在車速低时，要支撑手臂所付出的力量很明显的比高速时大得多，而事实上，当速度低到一定的程度时，不会再有昇力产生，你的手臂也将随之重重地摔在窗缘，这就是失速的最低速度。

  飞机机翼所产生的昇力，功用不仅只于支撑飞机浮在空中，更是在空中转向的唯一作用力。汽車转向的原理在于輪胎作用于柏油路面，而反作用回來的侧向力。但是飞机能作用的只有空气，而对空气施力的工具就是机翼。要使飞机朝向你预定的方向移动，包括上下及左右移动，你必须将机翼产生的昇力导向正确的方向或是改变昇力的大小，然而这又正是飞行控制装置存在的目的。你使用这些控制装置将飞机导向指定的方向，然后利用机翼所产生的昇力将飞机飞向你的目的地，只要气流稳定且所有的控制装置都保持在正中央，飞机会飞得十分平稳，持续往指定方向飞行而不需要飞行员的调整〈定位精准的汽車行驶在平坦的道路上也将会是一样的情况〉。

  我们已经解释过昇力不只支撑，同时也负责飞机的转向，接下來换解释昇力产生的原因。我们认为机翼必须对空气施以相等的下压力以保持飞机在空中，其实它并不是真正的「下压」。欧洲人白努力发现流体〈无論是气流或水流〉流动的速度越快，产生的压力越小。以下是一个简单的实验：拿起一张薄纸，抓住一边的兩端，放在嘴巴下方，朝该纸上方吹气，你会发现虽然是朝纸的上方而非下方吹气，但纸却是朝上方飘动。为什麽呢？因为在纸上方流动的气流流速高于下方流速，故其压力小于下方，因而会令纸往上飘。机翼的工作原理也一样，其上表面「拉扯」气流的作用比「下压」气流來得多，这也就是机翼要採弧度造型的重要原因了。

  机翼能产生的昇力大小取决于四个要素：机翼及翼面设计、机翼穿越空气的速度及攻角大小。一般來說，较厚且弧度较大的翼面在低速时能产生较多的昇力，对低速轻型的飞机相当理想。反之所产生的昇力较小，但是在高速时较有效率，你可以在喷射机上看到这种设计。〈喷射机在起飞或降落这种低速时该怎麽办？答案是藉由改变机翼的型狀因应，例如各种襟翼，辅助翼及類似的可移动翼面。〉另外在高速时，只需少许的攻角即可产生足够支撑飞机的昇力。我们飞行的速度越低，要产生相同大小的昇力就必须有更大的攻角。下次你到机场附近看飞机进场时，可发现虽然他们正朝著跑道降低高度，但是机鼻却略微提高，此时进场速度很低，所以需要较大的攻角以获得足够的昇力。

在落地前的几英呎，机鼻会抬得更高些，这个动作是由于飞行员试图使飞机的触地更加平稳，在跑道上降低速度的同时，增加攻角的目的也在于减缓降落速度，以避免重落地。