How do Airplanes fly?
為什麼飛機會飛？
- 牛頓三大運動定律
- 第一定律：除非受到外來的作用力，否則物體的速度(v)會保持不變
沒有受力即所有外力合力為零，當飛機在天上保持等速直線飛行時，這時飛機所受的合力為零，與一般人想像不同的是，當飛機降落保持相同下沉率下降，這時升力與重力的合力仍是零，升力並未減少，否則飛機會越掉越快。
- 第二定律：質量為m的物體動量(p = mv)變化率是正比於外加力 F 且發生在力的方向
此即著名的 F=ma 公式，當物體受一個外力後，即在外力的方向產生一個加速度，飛機起飛滑行時引擎推力大於阻力，於是產生向前的加速度，速度越來越快阻力也越來越大，遲早引擎推力會等於阻力，於是加速度為零，速度不再增加，當然飛機此時早已飛在天空了。
- 第三定律：作用力與反作用力是數值相等且方向相反。
你踢門一腳，你的腳也會痛，因為門也對你施了一個相同大小的力
- 力的平衡
作用於飛機的力要剛好平衡，如果不平衡就是合力不為零，依牛頓第二定律就會產生加速度，為了分析方便我們把力分為X、Y、Z三個軸力的平衡及繞X、Y、Z三個軸彎矩的平衡。
軸力不平衡則會在合力的方向產生加速度，飛行中的飛機受的力可分為升力、重力、阻力、推力﹝如圖1-1﹞，升力由機翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力產生，阻力由空氣產生，我們可以把力分解為兩個方向的力，稱 x 及 y 方向﹝當然還有一個z方向，但對飛機不是很重要，除非是在轉彎中﹞，飛機等速直線飛行時x方向阻力與推力大小相同方向相反，故x方向合力為零，飛機速度不變，y方向升力與重力大小相同方向相反，故y方向合力亦為零，飛機不升降，所以會保持等速直線飛行。
彎矩不平衡則會產生旋轉加速度，在飛機來說，X軸彎矩不平衡飛機會滾轉，Y軸彎矩不平衡飛機會偏航、Z軸彎矩不平衡飛機會俯仰﹝如圖1-2﹞
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- 伯努利定律
伯努利定律是空氣動力最重要的公式，簡單的說流體的速度越大，靜壓力越小，速度越小，靜壓力越大，這裡說的流體一般是指空氣或水，在這裡當然是指空氣，設法使機翼上部空氣流速較快，靜壓力則較小，機翼下部空氣流速較慢，靜壓力較大，兩邊互相較力﹝如圖1-3﹞，於是機翼就被往上推去，然後飛機就飛起來，以前的理論認為兩個相鄰的空氣質點同時由機翼的前端往後走，一個流經機翼的上緣，另一個流經機翼的下緣，兩個質點應在機翼的後端相會合﹝如圖1-4﹞，經過仔細的計算後發覺如依上述理論，上緣的流速不夠大，機翼應該無法產生那麼大的升力，現在經風洞實驗已證實，兩個相鄰空氣的質點流經機翼上緣的質點會比流經機翼的下緣質點先到達後緣﹝如圖1-5﹞。
- 飛機各部名詞
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