机翼升力的秘密

机翼升力的秘密

关于机翼的升力的来历问题，人们都认为很简单，很好解释，其实并非如此。本文试图从一个新的角度对机翼的升力进行解释，并对流行的升力理论的错误进行分析和纠正。

一、基础知识

我们先将一个瓶子放在干燥的沙面上，向上拉这个瓶子，然后我们将沙子中加一些水，使沙子成为湿沙子，同样向上拉这个瓶子，我们就会发现，在后一种情形下，向上拉瓶子时所受到的阻力要大，相对的，也就更难拉起来。

这是因为向上拉瓶子时，瓶底与沙面之间的间隙变大，但由于沙子中间的水的阻碍及由于开始时瓶底与沙面之间的间隙很小，空气难以进入瓶底与沙面之间的间隙中，填补这个间隙，这就造成了这个间隙内的负压，而负压阻碍了我们拉起瓶子。干沙子由于不存在水的阻碍，相对的说，空气更容易进入瓶底与沙面之间的间隙，填补间隙，所以也就难以形成负压，所以我们拉起干沙子上的瓶子也就更容易一些。

关于负压的力量，假如瓶底的直径是5厘米，那么瓶底的面积就是约20平方厘米，大气的压力为每平方厘米1公斤。所以，若是在瓶底下形成了绝对的真空，也就是说拉起瓶子时，整个瓶底一点空气都无法进入，那么拉起后面的瓶子就要比拉起前面的瓶子增加20公斤的力量！就是负压为大气压的百分之95，那也要多花约4公斤的力量。可见负压具有着不可忽视的力量。

当瓶底与沙面的间隙比较大以后，无论是干沙还是湿沙，所需要的拉力就不再有什么差别了。这是因为，此时瓶底与沙面有了比较大间隙，空气进入瓶底与沙面的间隙变得同样容易了，所以，在瓶底与沙面之间不再会产生负压了。

二、实验

1、水中乒乓球实验

我们用绳子拴住一个乒乓球，然后用水管向这个乒乓球喷水，我们发现，只要喷出的水的流量及流速控制的适当，乒乓球就会向上升起。

这是因为甲点的水流的方向是沿着蓝色的箭头的方向的，但沿着水流的方向，乒乓球上表面的截线为凸曲线，所以甲点的水流就会有离开球面的趋势。这种趋势就如同我们在沙面上拉起瓶子一样，会在水流与乒乓球的上表面之间产生负压，这个负压一方面使水流向乒乓球的上表面弯曲，另一方面也使乒乓球受到向上的作用力（注意，乒乓球下表面是大气压，而不是负压）。同样，水流流过的乒乓球的上表面的其他的点也会产生负压，这些负压的合力也就使乒乓球升了起来。

2、气流中的纸条

我们将纸条的一头固定在一个立方体上，纸条的另一头自由搭在桌面上。我们发现，当左边的电吹风向右吹出气流时，纸条就会向上升起。

这是因为甲点的气流的方向是沿着蓝色的箭头的方向的，但在重力的作用下，沿着气流的方向，纸条的上表面的截线为凸曲线，所以甲点的气流就会有离开纸面的趋势。这种趋势就如同我们在沙面上拉起瓶子一样，会在气流与纸条的上表面之间产生负压，这个负压一方面使气流向纸面弯曲，另一方面也使纸条受到向上的作用力（注意，纸条的下表面是大气压，而不是负压）。同样，气流经过的纸条的上表面的其他的点也会产生负压，这些负压的合力也就使纸条升了起来。

三、结论

因为机翼上表面是凸曲线，所以，通过机翼上表面任意一点的气流都有离开机翼上表面的趋势，因为这一趋势，在机翼与气流之间也就产生了负压，这一负压一方面使气流贴向机翼，另一方面也使机翼受到向上的力的作用（因为机翼下表面是大气压）。机翼各点的负压的合力就是所谓的机翼的升力。升力就是这么来的，这也就是机翼升力的秘密。

如同瓶底与沙面距离太大时，不再会产生负压一样。若机翼上表面的气流的离开趋势太大了，也将不会再产生升力，这也就是所谓的失速现象。

四、对以往的理论的批驳