長久以來，飛行一直是一個相對簡單卻被廣泛研究的現(xiàn)象。然而，其中的許多現(xiàn)象常常被我們誤解。例如，在關于飛機是如何產(chǎn)生升力的物理學描述中，大多數(shù)都把機翼的截面形狀（翼型）作為飛機產(chǎn)生升力的關鍵因素。這些描述認為，產(chǎn)生升力的原因是由于機翼的上方有凸起，使得相同的氣流在機翼上方比下方流動得更快、更遠。然而我們都知道，有些飛機可以倒飛，此時機翼的形狀倒置，如圖I-1 中的“雷鳥”（Thunderbirds）戰(zhàn)斗機所示（“雷鳥”戰(zhàn)斗機的機翼幾乎沒有任何厚度），飛機一樣可以飛得很好。這與升力主要是由翼型產(chǎn)生的這一說法相沖突。為了反駁這一悖論，一些學者提出了倒飛的飛行狀態(tài)與正飛不同的理論。然而，事實上，翼型與升力的產(chǎn)生是沒有關系的，任何關于升力的產(chǎn)生是依靠翼型的解釋都是誤導人的。這一說法將在第一章中詳細討論。這里要指出的是，翼型與機翼在巡航速度時的效率和失速特性有關。

下面，我們再來看看三個成功的機翼設計案例，這些例子明顯違背了翼型是產(chǎn)生升力的基礎這一描述。第一種設計歷史悠久，如圖I-2 所示，這是一款柯蒂斯（Curtis）1911 D-IV 型飛機。顯然，氣流流過該機翼頂部和底部的距離相同。然而，這架飛機飛行成功了，而且成為美軍在1911 年購買的第二架飛機。

圖I-3 所示的是一架特技飛機上的對稱翼。該機翼比較厚，而且機翼上部和下部的曲率很大，這使它擁有很好的失速特性并能緩慢飛行。而圖I-1中噴氣式飛機的機翼雖然也是對稱翼，卻很薄，這樣的機翼使飛機可以快速飛行，但其代價是會使飛機突然進入失速狀態(tài)。

能夠證明升力的產(chǎn)生不是依靠翼型的最后一個例子，是一種非常現(xiàn)代化的翼型，就是圖I-4 所示的惠特科姆超臨界翼型（Whitcomb Supercritical Airfoil）[美國國家航空航天局（NASA）/蘭利委員會（Langley SC）（2）-0714]。這種翼型的頂部基本是平坦的，而底部則是彎曲的。顯然，這與前述觀點中流行翼型的形狀相反，但這種翼型正是現(xiàn)代客機機翼設計的基礎。

在關于升力產(chǎn)生原因的眾多解釋中，人們之所以強調(diào)翼型的重要性，是基于“流動時間相等”這一原則。這個原則錯誤地認為，無論氣流流過機翼上方還是下方，都必須在相同的時間內(nèi)到達機翼后緣。由于氣流在機翼上方流動的路程更遠，所以其流速必須更快。根據(jù)伯努利原理，這樣就產(chǎn)生了升力。但現(xiàn)在，我們知道“流動時間相等”這一原則是站不住腳的，“氣流流過距離更遠，流動速度更快”這一陳述也是沒有說服力的。這只是“流動時間相等”原則的一個變體。實際上，“流動時間相等”原則只適用于沒有升力的機翼。圖I-5所示的是具有升力的機翼周圍氣流運動狀態(tài)的模擬情況。顯然，機翼上方的氣流早于機翼下方的氣流到達后緣。事實上，升力越大，機翼上下方氣流到達機翼后緣的時間差越大。第二次世界大戰(zhàn)前后，這一通行的對于升力的解釋，才開始在小學到專業(yè)飛行訓練班進行講授。在這個理論滲入這些飛行指導課之前，教授的關于升力的正確理論都認為升力是一種反作用力。

使人們相信翼型決定了升力的產(chǎn)生的另一個錯誤論據(jù)是，機翼是一個半文氏管的觀點。文氏管（見圖I-6）是通過限制氣流的流動而工作的。隨著氣流的收縮，氣流流動速度加快，就像是用拇指壓在花園澆水的橡膠軟管末端一樣。根據(jù)伯努利原理，速度加快導致壓力（垂直于氣流流動方向的力）減小。這種巧妙的裝置產(chǎn)生低壓以將燃料吸入汽車發(fā)動機。關于機翼的爭論如下：如果將文氏管的上半部分去掉，剩下的部分可以看作是一個機翼，如圖I-6 所示。問題是——任何學過物理的學生都知道——此圖中是不會產(chǎn)生升力的。如果氣流水平流入又水平流出，怎么可能會產(chǎn)生垂直方向的力呢？關于這點，我們將在第一章中討論。

我們寫這本書，是為了推翻那些誤導人們的以及不正確的理論。本書從分析升力是一種反作用力出發(fā)，介紹了升力在物理學上正確的原理。雖然這個原理的基礎在半個多世紀之前已經(jīng)被人們廣泛應用，但是我們對其進行了很大的擴展和補充，用來解釋關于飛行的其他方面的現(xiàn)象。

本書主要對飛行現(xiàn)象和航空學原理進行了清晰、直觀的描述，并且盡量避免復雜的數(shù)學計算。本書內(nèi)容分為兩個層次，其中大多數(shù)內(nèi)容適用于一般讀者，他們只需要具備極少的與飛行相關的基礎知識即可。在正文之外，書中有時會插入一些簡短的話題，并做出評論，以對正文內(nèi)容進行補充說明。這些補充性文字將會呈現(xiàn)在彩色背景上。跳過這些補充性文字，既不會影響正文的連續(xù)性，也不會影響對本書的理解，但是它們會使本書更富有趣味性。

第1 章“飛行原理”，是我們研究升力和飛行的切入點。我們相信，這一章給出了迄今為止最完整、最正確的關于升力的物理學描述。和之前已有的描述一樣，我們也用牛頓三大定律來解釋升力的物理學原理。但與其他人不同的是，從前述的理論邏輯出發(fā)，我們用的這種描述可以解釋幾乎所有關于飛行方面的問題。這樣可以使讀者更直觀地了解關于飛行的知識，而不像以往那樣，通常只涉及數(shù)學方面的原理和解釋。例如，飛機減速時為何要增大機翼的迎角？飛機高速飛行時為何產(chǎn)生升力所需的功率會減少？為何對稱的機翼可以應用于飛機上且飛機可以倒飛？諸如此類的問題，讀者都可以通過閱讀本書找到答案。

在本書的第一版中，“基本概念”這一章對飛機的基本術語和概念做了介紹，為讀者和作者展開對飛行和航空的討論，提供了一套共同的標準。然而，我們發(fā)現(xiàn)這章一次性介紹了太多的信息，作為一本普及性的書籍，放在開頭顯得混亂且沒有必要。在本書中，我們將原來的這一章作為附錄A 放在書后。如果讀者是飛行領域的初學者，應當首先快速翻閱附錄A，以作為閱讀本書的參考。

本書還增加了兩章內(nèi)容，其中一章是“直升機和自轉(zhuǎn)旋翼機”。在此之前，我們沒有在任何一本書中找到關于直升機與自轉(zhuǎn)旋翼機的具有可讀性的、完整的討論。寫過這一話題的書籍，要么太過強調(diào)數(shù)學理論，要么太過詳細煩瑣或者不夠完整。比如直升機的功率曲線等話題，就從未有書用物理學術語解釋過。

增加的另外一章是對飛機結構的簡短討論。這章主要是向讀者簡要介紹飛機的構造。

總之，本書是一部用物理學術語直白地介紹飛行原理的完整教程，簡單易懂，適合所有初學者閱讀。