《科技前沿書繫：空氣動力學與航空工業》介紹的是空氣動力學研究成果和飛機設計思想對航空工業的發展產生了巨大的積極影響。航空工業的發展始終有賴於空氣動力學的進步。空氣動力學新概念、新理論的提出，可以使航空技術獲得新的、甚至是革命性的發展。

一   空氣、飛鳥、撲翼機

航空學同其他科學技術相比，是相當年輕的學科。人類歷史漫長，許多工藝技術按照從低到高，從直接到間接，從簡單到復雜的次序發展和成熟。航空學是一門高度復雜的科學，是一門科學理論與技術高度結合的綜合性學科。它的誕生必須有大量賴以生存的基礎。可以說，它首先應有思想和觀念的基礎。人們必須首先產生思想，繼而纔能去探索。其次便是科學認識的基礎，其中重要的一點即是對自然界中空氣性質和作用的認識。如果這一概念沒有建立或認識不清，那麼一切努力都將毫無結果。另外還須有必要的技術準備。進入19世紀末，航空器發展的技術條件終於成熟了。


1．我們的大氣層

我們居住的地球周圍包圍著一個大氣層。這個大氣層對地球上的所有生物來說是極其重要的：它保護生物不受太陽輻射的傷害，維繫著地表一個適宜的溫度；大氣層的變化引起地面四季的變化，帶來風、雨、電等氣像現像；大氣層為動物提供了呼吸的氧氣……沒有大氣層，地球決不會有生物。


大氣層還為飛行生物——鳥類和昆蟲——提供了活動場所。沒有大氣，也就不會有飛行生物，人類也就不會發明利用空氣動力的各類飛行器。就通常的飛機而言，大氣為機翼提供升力。使飛機升空；大氣可使操縱面產生控制力矩，使飛機升降、轉彎；大氣還為飛機發動機提供了燃料燃燒的氧氣，使發動機正常工作。由此可見，大氣層對航空飛行器來說是必須的環境條件，大氣層是航空器的飛行活動場所。鋻於大氣層對航空有如此重要的意義，因此我們在此先介紹一下這個大氣環境。


大氣層是由空氣構成的，空氣又是由多種氣體單質組成的？昆合物。它的重要成分是氧氣和氮氣。由於地球引力作用和氣體密度的差異，各個高度每一氣體的比例是不同的。在海平面，氮氣的重量占75．5％，氧氣的重量占23．1％，氬氣的重量占1．3％，二氧化碳的重量占0．05％，還有0．05％的重量是氦氣、氖氣、氙氣、氡氣、氪氣等惰性氣體以及水蒸氣、臭氧和氫氣。隨著高度的變化，大氣密度迅速減小，氣體比例也發生很大變化。在80千米高空，氫和氦成為大氣的主要成分。由於各種動力航空器都要依靠空氣提供升力，依靠氧氣使發動機工作，而大氣密度和氧氣含量隨高度急劇減小，因此航空器的飛行高度有限，一般持續飛行高度在32千米以下。


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