在获得了两项奥斯卡提名的2012年的电影《迫降航班》中，出现了超出常识的一幕：机长让飞机上下倒着飞。5 ^6 m: F: i% i& S# i1 S
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飞机颠倒飞行真的科学吗？: T& _$ x8 m. l
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' |9 } q) e0 R9 v- _若是按照许多教科书的理论，这是不可能的。0 S2 [$ F( W, d) M( ^
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可是这些教科书中的理论是错的，美国国家航空航天局（NASA）还专门制作了一个网站来批判这些理论。
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这种盛行的错误理论是，机翼上部比下部更长，使得空气分子在上部的移动距离更长，因此速度必须更大才能和下部的空气分子汇合。这种理论接着解释，根据伯努利定律，速度增加时气压减少，因此机翼上部的气压比下部低，机翼就被往上推了。
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NASA 介绍，事实上上下对称的机翼，甚至下部更弯曲更长的机翼也能产生升力；这种理论也无法解释空战和飞行特技中飞机颠倒着飞的情况。
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美国空军雷鸟飞行表演队在2012年的 北极雷霆航空展上表演倒飞。图片来源：wikicommons 9 Y0 ?& j; H& q5 D4 y
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z' F! a" ~" G此外，虽然机翼上方空气的流速比下方更大，但是上部的速度快到无法和下部的空气在机翼末端汇合，因此这个理论是有问题的。4 i6 F0 D8 h) h) p$ x" r
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% o3 A- S2 L1 o不过，机翼上部的气压确实小于下部，这一点真实不虚。
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$ b% x$ `6 y: w, r) @% J# {+ b4 D" m那么到底是什么让飞机飞翔呢？
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- j) e8 ~% x# l# r0 ~! D$ HNASA指出，升力的产生存在巨大的争议，许多教科书的解释是错的。图片来源：www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/lift1.html 3 _7 v$ K6 N% W/ r8 f
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* c4 I2 | A# |/ ], I( W# MNASA 介绍，关于飞机如何获得升力存在许多理论，也存在很大争议，尚未达成统一，但现在能确定的是，物体获得升力的过程很复杂，迎角和机翼的形态和升力密切相关。
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# D4 |8 D% a( L* n! h机翼的形态比较好理解，我们平时看到的机翼都是上鼓下平。4 R+ H, c6 Q& A2 q
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迎角指的是机翼迎风的倾斜角度。事实上在70多年前，人类发现了迎角和升力之间的重要关系：对于特定的机翼来说，在一定范围内，迎角越大，升力就越大。8 X6 n( U& m- Q% B) {
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上鼓下平的机翼（正弯度机翼）和不同的迎角。图片来源：FAA
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8 [+ h& _& ]7 ?机翼的迎角在5-6度时获得的升力远超1-2度时的情况。在起飞前的一瞬，飞行员会让飞机昂头，这就是为了增加迎角，从而增加升力的操作。即使是完全扁平的机翼在调整了迎角之后也能起飞，放风筝就是这个原理。
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如果把各种机翼设计的迎角和机翼的性能——升力系数（升力系数和升力成正比，一般来说升力系数越大越好）作图，那么我们就会发现，不同机翼的数据构成了一条直线。6 P$ M6 D# x9 @" z" Q* D5 `
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9 z% t6 @. |+ P在一定范围内，迎角（横坐标）越大，升力系数（纵坐标） 越大。 图片来源： wikipedia
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这个知识最初来自1945年NASA的前身美国国家航空咨询委员会 (NACA)公布的一份关于机翼的资料——NACA Technical Report 824。这份报告里面包含着许多机翼在风洞中的测试数据，它在日后成了各种机翼设计参考书的基础。
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有趣的是，如果把机翼上下颠倒再测试，升力的数据和迎角之间的关系也是类似的。
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* Q: W {3 w- C正弯度（最粗的蓝线），零弯度（上下对称）和负弯度机翼（最细的蓝线）的升力系数都随着迎角的增加而增加。图片来源：Gudmundsson, Snorri. General aviation aircraft design: Applied Methods and Procedures. Butterworth-Heinemann, 2013.4 K4 j0 r! _- ^" T8 }! a5 J
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实际上，把常见机翼上弯下平的设计倒转过来的翼型叫做负弯度（negative camber），只要迎角够大，负弯度的机翼也能飞起来。只不过在同样的迎角下，它们获得的升力要少一些，也就是说飞得要吃力些。
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8 x @) ~0 ~: W; o" K! U我们还可以看荷兰特文特大学用模型飞机做的演示。
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如果飞机能飞起，那么飞机会带动杆子向上移动。大家可以看到，倒着飞的时候，飞机模型在风洞里也能升起，只不过效率降低了。" n6 [5 |% C) w
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( ?& _6 n" \9 c在飞行史上，首次让飞机倒着飞的人是法国传奇飞行员 Alphonse Pégoud。1913年，他驾驶着一架 Blériot 型号的单翼机，展示了倒着飞的特技。
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Blériot 型号的单翼机。图片来源：wikipedia 2 H( b3 n4 w9 b } z) C4 K, q
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2 V m% @) v, e; K0 _1914年，一位德国勇士也学会了倒着飞的特技。这个叫做 Gustav Tweer的小伙子更野，他不但让一架Grade型号的单翼机倒着飞，还倒着落地。2 F t- w2 [" e
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: L0 i2 I6 S: p+ r, M) z1914年，经常倒着飞的德国飞行员 Gustav Tweer 让飞机倒着着陆。 - Z6 {1 R' `# N: f7 s6 w) ?8 b
图片来源：flying magazine 8 x' J/ N [8 l- C1 N
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! }: n- d8 ^: v' [9 Z- M b1 \, q* S现代意义上的客机也曾有倒着飞的记录。# c: q2 `( {7 X9 l
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在2000年1月31日的阿拉斯加航空261号班机空难中，由于机械故障，一架MD-83型号的客机失控，头向下俯冲了一段时间。后来机组人员努力使机头保持水平，在空中上下颠倒地飞了大约1分钟。但不幸的是，此时飞机已经非常接近太平洋，最终坠落在了海中。《迫降航班》中客机倒飞的情节也来源于此。
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虽然机翼上下颠倒并不会使机翼失去升力，不过现代客机倒飞时会面临其他问题。; W1 r' a; B4 O, _1 v- o1 d
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其中一个大问题就是供油。普通飞机的油箱中为引擎供油的管子开口贴近油箱底部，而且无法移动。如果飞机倒着飞，油管的相对位置就会变成油箱顶部，那样就无法为引擎提供燃料了。
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. d! q# |8 E9 u K而能倒着飞的特技飞机的供油管巧妙地解决了这个问题。这类飞机常会采用能够活动的管子 flop tube，它的尾端比较重，而且能够活动。在飞机倒转时，油管也会跟着翻身，继续为引擎供油。
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2 F9 Z; O8 C$ I9 k( s& k* I特技飞机的另外一种策略是使用特殊的油箱，如位于机翼下方的 header tank。一些特技飞机，比如 Super Decathlon 型号的飞机的油箱在飞机上方，飞机正飞的时候，重力使燃油向下流入燃油泵。但是在机翼下方还有一个油箱 header tank，它也和燃油泵相连。在飞机倒转时，这个油箱就到了机翼上方，可以利用重力为引擎供油。
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& i8 p7 F, l( s; X$ t这些技术就是特技飞机可以在空中玩蛇皮走位，但客机不行的小秘密了。
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