升力是一种不可思议的力量，是飞行最重要的力量之一。它也是最难理解的力之一。在科学家长期研究的过程中，人们对升力的产生机制的认识在不断变化。最常见的关于升力的解释是如下的两个理论。

●理论一

这是最常见的理论，被称为“均衡过渡”理论，理论分析了机翼的截面图：机翼顶部面上凸，而底部面平坦。由此进而分析：上面上凸的表面路径比较长，下面平坦的表面路径比较短，同样的空气分子在同样时间流过上下表面时，在上表面移动速度更快，根据伯努利原理，机翼下表面的压力就比上表面大，由此产生了升力。

这个理论不能解释为什么有的飞机机翼上下表面形状对称也可以飞。此外，科学实验还证明，在机翼前沿同时分开越过上下面的空气分子并不总是能在机翼尾相遇；就算能够相遇，根据理论计算，这个路径差产生的升力也不足以使飞机飞起来。

因此，这个理论肯定是有缺失的。

怎样降低飞机的重量

建造飞机使用什么材料对飞机的飞行意义重大。铝是建造飞机最常用的材料，因为它的强度高，且重量轻——这能使飞机在足够坚固的情况下减轻整体重量。

但是对于飞机上的很多部件来说，铝的金属强度是不能胜任的，这就需要一种特殊的金属：钛。钛的密度比较小，而目具有高抗拉强度、优良的抗腐蚀性、抗疲乏性、抗裂痕性，还具有在没有蠕变的情况下抵受适度高温等特性。钛与铝、钒及其他元素所制成的合金，用于制造包括关键的架构部件、起落架、排气管及液压系统。据估计，生产一架波音777要用59吨钛，波音747要44吨，波音737要18吨，空中客车A340要2吨空中客车A330要18吨。

●理论二

另一个理论则认为，空气分子撞向机翼底部时，对机翼产生一个作用力，从而产生升力。这种效果类似于用扁平并且前沿有一定上翘角度的石头打水漂。当你贴着水面平扔石头，石头与水碰撞，水给予石头一个向上的力，让石头弹回空中，这样子一次一次的回弹使得石头从水面上“漂过”而不落入水中。飞机也一样，当机翼在空气中移动并且具备一个仰角时，空气分子冲击机翼底部，给予机翼向上的力。

但这种理论忽略了一个事实，即与水只作用于石头底部不同，空气分子除了冲击机翼底部，也会冲击机翼顶部——科学家能用实验证明这一点。该理论忽略了升力是所有翼面分子撞击的结果，且整个机翼在升力产生过程中都在起作用。

美国国家航空和航天局的科学家分析了几个常见的升力理论，指出了它们各自的片面性。

科学家指出，飞机机翼的形状与机翼向上仰的冲角，使机翼相对于空气移动，也即空气流过机翼表面时，机翼顶部压力变小，机翼底部压力增大而产生升力。这个升力是复杂的，是多种力量共同作用的结果。包括上面两种解释中提到的现象，都在为升力做出一定的贡献，只是实际上的作用并不像上述的那么简单。比如，“伯努利效应”固然是升力的主要贡献之一，但导致机翼上方空气流速比下方的快的原因也是复杂的，不仅仅是表面路径长短那么简单。

飞行是一种令人惊叹的发明。只有四股力量恰到好处地共同作用，才能让飞行成为可能。因此，下一次你看到飞机冲上蓝天时，请记住：飞机飞上天空，比你想象的要复杂得多。

作者克里斯·弗里斯特(Chris Forest),美国中学教师，科学作者，出版了多部科技图书和儿童科普图书。