布衣杂谈：昂贵的飞行和廉价的飞行

疯狂的蝼蚁

我记得当年好像是美国的一个富翁蒂托，搭乘俄罗斯“联盟”飞船飞向太空，虽然有动力的飞行仅三四百公里，但蒂托却支付了2000万美元的费用，这真的是太贵了！要知道，从北京到纽约飞行距离达六七千公里，票价却不过万元（人民币！），与飞向太空的费用真是天壤之别！！为什么会有这昂贵的飞行和廉价的飞行呢？做为一个布衣，业余级的航空爱好者，我用最通俗浅显的语言用自己所理解的方式来表述一下。

                                  

在布衣眼里，飞行是昂贵还是廉价主要和飞行原理、飞行方向及大气状况有关。我们知道，现在成熟的飞行原理主要有两种，一是利用在有效大气内与空气相互作用产生的动力来克服重力飞行，如飞机一类；一是可以不依赖空气，利用喷气反作用力克服重力飞行，如火箭的飞行；当然，这两种飞行原理也可以联合起来应用。美国富翁蒂托搭乘的俄罗斯火箭飞离地球三四百公里的太空，这里基本上没有可以借助的力量了，其实早在离地面30多公里以上的空气在飞行上就几乎没有什么利用价值了。所以火箭的飞行只能靠自己，即利用反作用力，喷气反作用力飞行。那么如此昂贵就不难想象了。

火箭飞离地球，要利用喷气反作用力给火箭持续不断的反作用力克服重力飞行，这样火箭就摆脱空气和地球引力的束缚高速冲出大气了。正是这喷气，飞行的昂贵就不可避免了。想想喷的这气体是哪来的？当然是自身携带的燃料，而且是专用的，生产的费用是很高的。因为它的飞行方向基本与地球表面垂直，它很快会飞出大气层，所以还要氧化剂，这也是一笔巨大的花费。由于反作用力与作用力大小相等，方向相反，所以火箭要想能飞行必须产生比本身重量大的向下的力，这样才能产生同样的向上的推力。就像“神九”起飞质量近500吨，那起飞推力就得大于500吨，从起飞画面上就可以看出是多么猛烈的狂喷呀（似乎有一种浪费的可惜），这得多少燃气的喷出呀？所以火箭从燃料和氧化剂上的费用就是巨大的，另外其它的辅助措施也很多，侦测呀，遥控呀…，所以火箭一次发射的费用成万上亿的就不足为奇了。

神九也就是飞三百多公里，而飞机从北京到纽约飞行距离是六七千公里，花费却天地之差，飞机的飞行为什么这么廉价？

与火箭相比，飞机等飞行器的飞行主要也是三点，一是与地球表面常态下是水平的飞行，二是利用与空气相互作用产生的动力来克服重力飞行，三是在有效大气内的飞行。因为水平飞行了，所以克服地球引力不能像火箭那样利用反作用力了，那用什么呢？这就是利用与有效大气内的空气相互作用产生的动力来克服重力飞行，也就是利用机翼快速平移所制造的机翼上下表面不同的空气密度产生的空气压差力（升力）来克服重力飞行。

你可能注意到我并没有说利用“伯努利”原理，我对机翼在空气中前进采用“伯努利”原理解读升力的产生是有微词的，以前我曾写过采用“伯努利”原理解读机翼升力原理是不合适的文章，今天我再“捞干的”再“宣泄”一下。“伯努利”原理解读机翼升力原理时说机翼在前进中，气流快速流经上凸下平的机翼表面时，气流流经的上表面比下表面路线长，所以上表面气流速度比下表面快，上表面压力就比下表面小，从而产生向上的升力。

  

但从事实上讲把“伯努利”原理生搬到机翼升力的产生上是有些牵强的。在用“伯努利”原理解读升力的产生时总是拿左上图向两纸之间的空隙吹气等例子说事，但你会发现两纸外的空气是不流动的，而机翼在飞行时空气是从机翼的上下表面通过的，这就是“条件不同”。另外，飞行时所说的气流也是假定的，也就是假定机翼静止，那么空气就流经机翼成为气流。左图吹出的气流中自由运动的空气分子被动力规范了行动方向，所以对周围的压力减小，于是两纸外静止的空气的压力大于两纸内的，两纸就靠近；而机翼在飞行时遇到的空气是静止的，机翼上下表面的空气分子自由运动性质是相同的，你不能假定它流动就改变了机翼上下表面空气自由运动的性质，事实就是事实，这就是“事实不同”。还有，如果按照机翼升力原理用“伯努利”来解读，机翼运动越来越快，上下表面的气流速度也越来越快，那么上下表面的压力都越来越小，机翼上下表面的两个越来越小的压力产生的压力差也越来越小，那岂不是发生了飞行速度越来越快，升力却越来越小了的与事实相反的怪事？所以不能用“伯努利”原理解读机翼升力原理是很矛盾的，而要用事实存在的机翼上下表面空气密度压力差来解读机翼升力原理。我们有些国人就是好孩子，对洋理论都深信不疑，不知哪个洋人把 “伯努利”原理生搬硬套到百年后的莱特兄弟的飞机上，而我们国人对泊来品不加批判地继承，那物理教科书到现在还愚弄一批又一批可怜的师生们，网上飞行也是一片“伯努利”呀，杯具呀…。

但无论采用什么原理解读机翼升力原理，都不妨碍这样的一个事实，也就是本文的关键——飞行是如何廉价的，这就是飞机发动机在水平方向以较小的推力，利用机翼与空气相互作用的升力原理，产生远远大于发动机推力的垂直方向的升力。也就是说，机翼在飞行时能产生比发动机推力大若干倍的升力，让很小推力的发动机就能带动比发动机推力大若干倍重力的飞机的起飞，实现推重比小于1。比方说波音737-300，发动机推力大约19吨左右，可最大起飞重量却是60多吨，瞧，19吨的推力能推动60多吨重的飞机飞上蓝天，以水平方向的小力换垂直方向的大力，这比火箭的喷气反作用力可“聪明”多了。

所以从上面的分析可以看出飞行的昂贵与廉价与它克服重力的方式相关，一种是借助自身携带的燃气以喷气反作用力飞行，一种借助自身以外的空气利用机翼制造的压力差升力飞行。飞行廉价与昂贵到底谁好，它们是不能相比的，因为使用的环境和条件不同，各有各的用处。在没有空气的地方就得用昂贵的火箭飞行，在有（有效）空气的环境还是选择廉价的飞机等利用空气动力的飞行器飞行，相得益彰，形成丰富多彩的飞行世界。

当然，以上的两种飞行方式并不是唯一的，还有其它的飞行方式，甚至可能还存在更科幻的飞行，只是我们现在还没有发现。我是这么想的，至于什么其它反引力飞行，什么时间、空间超越等一些科幻的飞行，我们如果没能时间和条件研究，我们还是实实在在的追求这廉价的飞行吧！

不同高度的空气提供的廉价动力是不同的，我们业余人士没必要追求高空高速，贴近地面的几十米、几百米、几千米的空间对没有技术与资金的业余的我们来说也是一个巨大的诱惑。我们动物界的飞行家们能充分利用了这些可贵的空间，小昆虫，小鸟，雄鹰，…，它们在广阔的空间竞逐着，演绎着它们永不停歇的故事传奇。而我们人类呢？业余的，民航的，军用的，…，我们也要永不停歇地演绎着故事传奇，而且更加精彩！

廉价的飞行为我们布衣提供了飞行的便利，但如何利用好它，你想好了吗？还像莱特那样飞行吗，中国人？

lkyfly1021

长长见识

80926510

原来如此

lkyfly0308

飞行原理真多哩

vito

楼主辛苦了，看完了觉得现在的航空没有什么本质的发明了= =

Donnexia

从来没有人说过飞机飞行完全依靠伯努利原理，你自己钻了牛角尖。
而且物体的运动是相对的啊，所谓“条件不同”只是相对速度不同，但纸片内外、机翼上下的速度差还是一样的不影响结果。如果说说密度差的话，机翼上面空气被压缩密，度不是反而大于下面吗？
实际上飞机宽大的机翼切割空气时有整流的作用，产生了一种类似惯性的力，在水平面上的力来说，就是飞机为什么需要垂尾的原因；而在垂直面上就是一种空气浮力，再加上伯努利原理产生的升力来维持高度。
想想纸飞机吧，没有伯努利一样可以滑行，但是他只会向下栽，而不会向上升，因为他的飞行没有仰角也没有伯努利，只有整流浮力