一 空气、飞鸟、扑翼机

航空学同其他科学技术相比，是相当年轻的学科。人类历史漫长，许多工艺技术按照从低到高，从直接到间接，从简单到复杂的次序发展和成熟。航空学是一门高度复杂的科学，是一门科学理论与技术高度结合的综合性学科。它的诞生必须有大量赖以生存的基础。可以说，它首先应有思想和观念的基础。人们必须首先产生思想，继而才能去探索。其次便是科学认识的基础，其中最重要的一点即是对自然界中空气性质和作用的认识。如果这一概念没有建立或认识不清，那么一切努力都将毫无结果。另外还须有必要的技术准备。进入19世纪末，航空器发展的技术条件终于成熟了。

1.我们的大气层

我们居住的地球周围包围着一个大气层。这个大气层对地球上的所有生物来说是极其重要的：它保护生物不受太阳辐射的伤害，维系着地表一个适宜的温度；大气层的变化引起地面四季的变化，带来风、雨、电等气象现象；大气层为动物提供了呼吸的氧气……没有大气层，地球决不会有生物。

大气层还为飞行生物——鸟类和昆虫——提供了活动场所。没有大气，也就不会有飞行生物，人类也就不会发明利用空气动力的各类飞行器。就通常的飞机而言，大气为机翼提供升力。使飞机升空；大气可使操纵面产生控制力矩，使飞机升降、转弯；大气还为飞机发动机提供了燃料燃烧的氧气，使发动机正常工作。由此可见，大气层对航空飞行器来说是必须的环境条件，大气层是航空器的飞行活动场所。鉴于大气层对航空有如此重要的意义，因此我们在此先介绍一下这个大气环境。

大气层是由空气构成的，空气又是由多种气体单质组成的？昆合物。它的最重要成分是氧气和氮气。由于地球引力作用和气体密度的差异，各个高度每一气体的比例是不同的。在海平面，氮气的重量占75.5％，氧气的重量占23.1％，氩气的重量占1.3％，二氧化碳的重量占0.05％，还有0.05％的重量是氦气、氖气、氙气、氡气、氪气等惰性气体以及水蒸气、臭氧和氢气。随着高度的变化，大气密度迅速减小，气体比例也发生很大变化。在80千米高空，氢和氦成为大气的主要成分。由于各种动力航空器都要依靠空气提供升力，依靠氧气使发动机工作，而大气密度和氧气含量随高度急剧减小，因此航空器的飞行高度有限，一般持续飞行高度在32千米以下。

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