机翼是如何工作的?

飞行已经成为我们生活中不可或缺的一部分。自莱特兄弟首次登上飞机以来的一百年里，航空业飞速发展。如今，满载800多名乘客和数吨货物的飞机例行公事地进行长途飞行。但是，是什么让这些金属管留在天空中呢?

在学校的科学课上，关于飞机机翼如何工作的物理学是一个必不可少的——如果不是经常被误解的话。对于好奇的读者来说，仔细听老师讲课，上述问题的答案似乎很容易。我们被告知，机翼的特殊形状是隆起的原因。弯曲的顶部表面上的空气需要比沿着直底部的气流传播得快。由于空气速度和压力之间存在物理关系，以数学家丹尼尔·伯努利命名的著名伯努利方程描述了这一关系，流体速度的上升会降低压力。

对于机翼来说，这意味着，在顶部表面，压力低于底部表面。这种压力差产生了升力。听着，我们飞吧!问题解决了，我们去喝茶吧!但是，等一下:纸飞机是如何在机翼两侧产生相等距离的力的呢?在这种解释下，杂技式的倒立飞行怎么可能呢?

我们如何识别理论中的问题?首先，我们可以分析所使用的公式，并希望有一些调换的数字或变量可以解释问题。其次，我们可以检查公式所基于的假设和想法，并质疑它们是否适用于特定情况。例如，“水在100°C沸腾”这句话是正确的。但前提是水壶处于海平面，压力为一个大气压(巴)。在珠穆朗玛峰上泡茶将证明上述评论是错误的，并对这一论点提出挑战。

就机翼的物理特性而言，我们假设两股气流(一股在机翼表面上方，另一股在机翼表面下方)需要迎头赶上，并在机翼后缘汇合;因此，上面的那个需要加速，因为它要走得更远。这就是问题的关键。当两个空气粒子被翅膀的前缘分开时，它们之间没有终身的联系，这种联系不会迫使它们再次寻找配偶。这是空气，不是企鹅。一些研究甚至证明，来自上表面的气流到达机翼后缘的时间远远早于下表面。所以我们需要找到另一种方法来解释隆起是如何产生的。

当机翼——或者确切地说是翼型——在空气中运动时，空气会分裂，当空气在机翼周围流动时，机翼两侧的压力会发生变化。压力的变化来自于这样一个事实，即通过的空气不能沿直线流动，而是需要弯曲。这是因为机翼的上表面是弯曲的。有了这种弯曲，同样数量的空气需要散开来占据更大的体积，这就是导致压力下降的原因。在机翼的底部，整个情况颠倒过来，接近的空气量被压缩成一个较小的体积。这种压力减缓了气流在低表面的速度，加速了气流通过上翼表面的速度。而且机翼的后部越向下倾斜，这种效果就越强。这是因为，除了由机翼周围的压差产生升力外，气流还会在机翼后缘处向下偏转。牛顿第三定律说，每一个作用力，都有一个大小相等方向相反的反作用力。所以如果翅膀向下推动空气，空气就会向上推动翅膀。

伯努利方程的解释仍然缺乏的是为什么气流跟随翼型的原因。这可以用另一种理论来解释:科安德效应。罗马尼亚科学家亨利·科安德发现，流动的液体会附着在弯曲的表面上。在我们关于机翼的问题中，气流在机翼末端产生了一个向下的力，因为它推断了它所遵循的曲率。但就像伯努利方程的解释一样，coandu现象也有局限性和一些假设。空气“粘”在机翼表面的原因通常归因于它的粘度。如果是这样的话，如果表面粗糙，水流就会保持得更好;如果表面涂了油，水流就会保持笔直。与伯努利解释一样，这是一种误解。粘度根本不起重要作用。更确切地说，是空气的不可压缩性，加上机翼的滑动边界，产生了升力。

所以看来伯努利和科安德都不能给出一个无懈可破的答案。深入研究文献，更多的名字和理论浮出水面，比如库塔-茹科夫斯基，或者普朗特拖拽理论等等。机翼空气动力学是一个活跃的研究领域，丰富多彩的理论丛林完美地代表了这一领域。科学家们喜欢给未知的事物起一个奇特的名字，通常，他们用得越多，他们就越不了解!

简而言之，研究人员仍然不知道飞机为什么会飞。但是不用担心你的下一个航班。这不是一个科学家设计的飞机:它是一群狡猾的工程师的产品，他们只是让它工作起来。

如果你没有猜到，我是一名职业科学家，但内心却是一名工程师!