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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，繼而才能去探索。其次便是科學認識的基礎，其中最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，那么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于成熟了。

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，維系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、電等氣象現象；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。鑒于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。它的最重要成分是氧氣和氮氣。由于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。由于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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