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飞行中的科学 [:1700041543]
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飞行中的科学 旋转和爬升
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飞机开始加速了，飞行员会依次接到指令让飞机加速到V1，VR和V2，这是至关重要的三个空速。对于每一个型号的飞机来说，这三个速度都相对固定，以确保飞机安全起飞。飞机一旦接到“V1”的指令，就意味着它必须起飞，V1被称为决断速度。VR中的“R”代表“rotation”，当飞机达到这个速度时，飞行员会接到“Rotate”（抬轮）的指令。接着，飞行员向后轻拉操纵杆，变换水平尾翼舵面的角度，让机头抬头离地。这样的倾斜能使空气与机翼之间形成更小的角度，使飞机获得更多升力。此时，飞机虽然还没有完全离开地面，却一直处于加速中，当加速到V2（起飞速度）时，它就成功起飞了。
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起飞后引擎的噪音会立刻变小，这会使第一次上机的飞行员感到有些担心。其实这并非故障，而是正常现象。引擎源源不断地输出能量，帮助飞机爬升和加速，只不过会稍稍减小油门，减小发动机噪声对机场附近居民的影响。
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飞行中的科学 感受气压
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随着飞机爬高，你的耳朵内会有些异样的感觉，你会觉得不舒服，甚至可能感到阵阵刺痛。机舱中的压力低于标准大气压，由此产生耳朵不适的症状。一架民用飞机的巡航高度为35000～40000英尺（约为5英里或11千米）。之所以选择在这个高度上飞行，一方面是为了省油，因为这个高度上的空气阻力较小；另一方面是为了避开影响飞行安全的气流。在这个高度上，气压极低，使人无法呼吸，这里的氧气量只有地面上的1/4，所以，此时机舱内需要加压。
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从理论上来讲，人们可以将机舱中的压力调整至与海平面气压一致，但是随着压力增大，飞机的重量也会随之增加以确保机舱处于密封状态——因此需要在两者间找到一种平衡。人们认为海平面上6000～8000英尺的气压是机舱内最合适的气压，这实在是一个武断的决定。这个高度类似于墨西哥城的海拔，它是地球上海拔最高的城市。6000英尺处的气压相当于海平面气压的80%，这意味着你只能获得平时4/5的氧气量。而8000英尺高空的气压只有平时的3/4。
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由于气压减小，你也许会感到呼吸不顺畅，或是容易疲乏，不过影响最大的还是你的耳朵。伴随着周围气压的减小，你体内无论什么气体都会膨胀。耳朵不适症源自咽鼓管内空气膨胀。咽鼓管连接着你的鼻子和嘴，压力改变导致咽鼓管内空气膨胀，耳膜充血，造成耳朵不适。不过，你可以通过吞咽、打哈欠，或用瓦耳萨耳瓦氏手法（Valsalva maneuver）来平衡耳膜两侧的压力差，缓解不适。瓦耳萨耳瓦氏手法指的是用手指捏住鼻子，然后轻轻吹气。
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飞行中的科学 [:1700041545]
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飞行中的科学 机翼的工作原理
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引擎的动力还不足以使你离开地面，你还得感谢机翼。即便是高速运动也无法阻止你下坠的趋势。试想你站在地面上，一只手拿着一颗子弹，另一只手拿着枪，枪里也装着一颗一模一样的子弹。松手让子弹下坠，与此同时，扳动手枪，枪里的子弹水平射出去。哪颗子弹会先落地呢？我们本能的反应是手中的子弹先掉在地上，但事实上，两颗子弹会同时坠地，而且它们落地的速度也是一样的。
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由此可见，光有速度是不够的。飞机还需要升力——它是一种向上的力，能对抗重力，使飞机腾空。机翼的存在就是为了获得这种升力。当鸟扇动翅膀在空中飞翔时，升力的来源显而易见。挥动的翅膀将空气向下推，获得向上的反作用力（见牛顿第三定律），就像飞机引擎那样。但是，当鸟处于滑行状态时，升力从何而来呢？或是就飞机而言，它的机翼是固定的，不能挥舞着来推动空气，怎样才能获得升力呢？实际原因有可能与你最初的直觉有所偏差。
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给自己来点上升力
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我们很容易就能模拟出飞机在空中受到的升力。撕一张纸。如果你用的是A4规格的打印纸或信纸的话，沿着最长的边将它对折，然后，沿着同一个方向再对折，现在，你的实验工具就完成了。把纸展开，拿住纸张的一端，使它自然下垂。现在，把嘴凑在纸被你握住的那头。最后，长长地吹一口气，让气流平稳地经过纸张表面。
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下垂的纸被气流托起。你制造了一个升力，就像机翼给飞机制造了升力。正如我们看到的那样，空气以不同的方式在物体上方和下方扩散，产生了一个上升的力。在纸的实验中，空气只在纸张上方流动，下方则没有空气流动，不过，机翼和纸张还是有些不同的。
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图4 使纸张获得升力
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