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图 4-2 攻角。

攻角是机翼弦线与相对风力的夹角。相对风力指的是吹向机翼的风。

在升力的秘密公开之前，你只剩下另一个定义需要理解。这个专业术语叫做“相对风力”

（relative wind）。

相对风力

飞机的运动会对机翼产生风阻，这称为相对风力，因为它对应（且来自于）飞机的运动而产生。例如我们可以在图4－3中看到，无论这位慢跑者朝哪个方向跑，他可以感觉到一股风相对于（相反且对等）他运动的方向吹袭。

图 4-3 相对风力。

相对风力伴随物体运动而产生。即使自然风的风向是从跑者的身后往

前吹， 这位跑者还是会因为自身的运动，感觉到一股风力迎面袭来。

相对风力的作 用永远相对于物体运动的方向（相反且对等）。

相对风力就是伴随运动而产生的风。与飞机的运动方向相反且对等。为了说明这点，你可以在车子行驶时，将手固定放在车窗外头，你会感觉到风由车子运动的相反方向吹。

飞机前进时，如图4－4 中的 A 飞机所示，风会朝着机头吹袭。

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图 4-4 所有的图解说明了，相对风力与飞机的运动方向相反且相等。

飞机爬升或下降，相对风力同样会阴魂不散地追着机头吹（参见图中 B 飞机与 C 飞机）。让飞机机腹贴着底下的空气向下直落，风就会吹向机腹部位（参见图中 D 飞机）。

相对风力的风向与飞机的运动方向相反，与飞机正朝着哪个方向飞行无关。接下来，请务必牢记这个重要的原则：相对风力不受飞机飞行方向的限制，它相反且对等于飞机速率的方向。现在就让我们看看，风究竟是怎么“攻击机翼而产生升力的。”

攻击空气

这里需要了解的最重要一点是：机头（连带和机翼弦线）会对着与实际爬升路径不同的坡度来飞行。机翼的向上坡度大小与爬升路径的角度之间，还夹着一个 角度。因为相对风力永远与飞行路径相反且对等，所以，这里就有个角度存在于弦线和相对风力之间。这个角度就叫做“攻角”（angle of attack），请参阅图 4－5 。

图 4-5 攻角。

图4－6显示出 A 飞机的机翼（弦线）与相对风力方向之间夹了5度夹角。一般我们会说（描述为），机翼的攻角为5度。我们可以在图中 B、C、D 飞机上看到更大的攻角，分别为10、30、45度。机翼弦线与相对风力的夹角愈大，攻角相对愈大。同时，接下来你即将会看到，机翼的升力与攻角有直接的关 联。

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图 4-6攻角。产生升力的原理。

机翼切割起空气来毫不留情，其威力可比武士刀，直追空手道。机翼本身是一种精密装置，以特定方法来切割迎面而来的空气。设计机翼的用意，就是要用来 “划”过空气分子，让这些空气分子顺着上下两路分离开来，同时避免在水平方向产生太大阻力。水平方向的阻力会减缓机翼的速度（也就是先前提过四种基本作用 力中的阻力），当然了没，这个力量愈小愈好。

机翼的升力

图4－7显示机翼在10度攻角状态下如何将风切割开来。

图 4-7 流过机翼上下方的气流。 机翼的升力由这两道气流作用产生。

气流撞击机翼的前缘后，迫使部分空气往机翼上方流动，其他的部分则顺着曲线朝机翼下方流动。这两股分别朝机翼上下两侧分离运动的气流，就是升力的来源。我们先看气流如何撞击机翼底面，因而产生部分总升力的过程。

撞击升力与压力升力

当汽车正在行驶的时候，将你的手伸出到车外（如图4－8所示），

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图 4-8 撞击升力。气流吹袭手掌后，会转往手掌下方流动，因而产生

一股相反且对等的力量作用于你的手掌上。手掌受到空气分子撞击，

就会产生高压。

不妨现在将你的手掌想象为机翼。牛顿先生告诉我们，每股作用力都会带来方向于力道正好相反且对等的反作用力。沿着机翼向下流动的气流，将产生一股让 机翼向上（相反方向）运动的力。这股力量，是由数以亿万计的微小空气分子撞击机翼底面所产生的撞击能量。同时，机翼底部的高压也是源于这样的分子撞击。因 此，机翼会向上移动，就像被什么人从底下给抬起来一样。

这种升力就是一般所称的“舱门（barn door）升力”，也称为撞击（impact）升力。它在机翼所获得的总升力中只占了一小部分，这表示飞机不是单单借着舱门升力就能飞行。

更微妙、力量更大的升力，就是来自机翼上方的那股曲线气流。

用机翼来弯曲风的路径

在“航空动力学”看来，机翼是让风朝下改变路径、或以流线来行进的一种精密装置。然而，改变风吹过机翼的路径，又是怎么获得升力的呢？让我们一起把答案找出来。

图4－9是机翼的剖面示意图。

图 4-9 小角度攻角状态下，气流从机翼上、下方流过的情形。 攻角小，

流过机翼上方的气流路径比较弯，机翼下方的气流路径比较平直。

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请仔细观察它的形状。以小角度攻角飞行时，机翼上方的气流被机翼的形状改变弯曲，非常精确地沿着机翼上曲面向后流动。机翼的底面相对之下比较平坦， 气流路径的弯曲程度也就相对小了许多。如果机翼上下两侧的风要同时流抵机翼后缘（科学实验也证明了它们的确是同时流抵的），上面的风可得要加点油快跑，才 能跑完相对比较长的路径距离。

举一个例子来说明，你牵着狗出门散步，你走在人行道上，而你的狗却走在马路边上的水沟盖上（或许水沟下面正好有一只老鼠吸引了它的注意力），前面遇到一辆停在路边的小汽车（如图4－10）。

图 4-10 狗沿着汽车顶部走过，会比你在地面上走的距离长。

而你的狗竟然跳上了车顶，在车身上面走过去。显然，沿着车顶的曲线路径走过，会比你在地面走过的距离长。狗如果不想被长度有限的绳子勒紧脖子，它必须紧跑几步，才能在同一时间内把这段较长的路走完。

你是否留意到，车子顶部的外缘曲线与机翼曲面有些相似之处呢？车子顶部的上缘表面比较凸曲，车子底部比较平。

空气流过机翼时，它所流动的路径会弯曲，流速会增快。流过表面的空气速度增加时，会出现一个特殊现象，物理学家白努利（Bernoulli）指出，空气流过表面的速度愉快，作用于表面的压力愈小。高速率运动的气流通过机翼时，机翼上方的压力会稍微下降。 换言之，机翼上方的压力比下方所承受的要低（它与动能转换原理相关）。 这个奇妙的现象就叫做“白努利定理”，它道尽飞机可以翱翔天空的秘密。

大多数飞机的机翼设计，机翼上表面是弯曲流线，下表面则相对较为平坦。因为这样的形状构造，即使攻角角度不大，有弧度的翼面依然可以为空气带来一些曲度，以及加速的效果。这就产生了你正慢慢懂得去怜爱去珍惜的升力，尤其是在你体会到飞机不应该从天上掉下来的时候。

攻角和升力的产生

当你搭上飞机，在跑道上出发的时候，不知是否注意到了，飞行员总会在飞机达到最基本的飞行速度后，稍微将机头拉高并开始爬升？这个动作称为“仰转”（rotation）.