【期刊信息】
Message刊名：水动力学研究与进展
主办：中国船舶科学研究中心
ISSN：1001-6058
CN：31-1563/T
语言：中文
周期：双月刊
被引频次：9745
数据库收录：
CSCD中国科学引文库(2017-2018);期刊分类：水利建筑
机翼升力是如何产生的——错误理论(2)
作者:网站采编
关键词:
机翼上方并不是真空，空气分子仍然在那里撞来撞去，仍然在和机翼表面进行着动量传递。
角度为10度时升力为N
角度为-10度时升力为-N
3. 照这个理论，我们可以设计两个机翼，它们的下表面相同，上表面相差很大，获得的升力应该相同。
这样设计显然不符和事实。实际上很多飞机机翼上方特地装有扰流板 (spoiler)，用来扰乱气流，进而控制升力。
A320扰流板
4. 按照这个理论计算出来的升力是完全不准的。
本质上，升力是由于流动气体的偏转而造成，固体的整个外形都对此造成影响。
但这个理论并非一无是处，在某些特定的情况，比如速度非常高或密度非常低，只有较少气体分子能碰到机翼上表面，在这种情况下这个理论是适用的。比如，当航天飞机再入大气层，此时高度超过90km，速度超过km/h，对于这种飞行条件，这种理论能给出正确的结果。然而对于大多数情况，比如客机，高度米，速度800km/h，这种理论不能给出正确回答。
第三个理论叫做“文丘里”理论。
这个理论说，机翼上表面特地做成一种喷管的形状，为的是能加速气体流动。这种喷管叫“文丘里”管。对于这种管子，由于质量守恒，沿管道每个截面上的质量流量是相等的。我们知道质量流量=密度×速度×面积，所以当密度为常数时，面积小的时候速度就要增大。据此，机翼上方的气流是要加速的。再结合伯努利方程可知，速度大了压力就随要小，这样升力就产生了。
让我们来评估一下这个理论：
1. 这个理论基于对“文丘里”管的理论分析
但这种分析不适用于机翼，因为要形成完整管道，上面还缺少一半。而且速度分布也不对。从我们的模拟器结果可见，机翼上表面的速度，是逐渐减小最后接近自由来流速度的，而喷管里的速度一般是前面小，中间（喉部）大，后面小。
模拟器得到的飞机上下表面速度分布
2. 这个理论不能预测平板机翼的升力
平板机翼的前缘是扁的，形成不了喷管的形状。可能有人会说当机翼角度为负时就形成了喷管，但我们的模拟器显示，这种情况下的产生的升力为负。实际上当机翼攻角为负时，上表面的速度比自由来流速度小，并不像喷管模型预测的那样要大。
平板机翼角度为-10度时上下表面速度分布
3. 和前面的理论类似，这个理论只提及了机翼的某一面，忽视了另一面的作用。
如果这样，机翼的底面就可以做成任何形状，而升力保持不变。显然，这不是事实。
4. 伯努利方程的描述，和压力在机翼上变化，这两点是正确的。
和“等长度”理论一样，这个理论貌似合理是因为它部分正确。确实，如果知道了某处的速度，就能推出压力大小，进而算出整体的升力，问题是这个理论给出了错误的速度分布，算出来的升力大小，自然和实际不符。
关于升力产生的错误理论，支持者们常常落入两个阵营：
- 支持“伯努利”的认为：升力是由机翼上下表面的压力差产生；
- 支持“牛顿”的认为：升力是由于气流偏转的反作用力造成。
到底哪个是对的？我们从伯努利和牛顿的生平说起。
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