飞机机翼设计和升力的产生
在讨论牛顿和伯努利的发现的章节里，我们已经一般性的讨论了飞机比空气重而机翼为什么能够维持飞行的问题。或许这个解释能够最好的简化为一个最基本的概念，升力就是机翼上空气流动的结果，或者用日常语言来说，就是因为机翼在空气中的运动。
由于机翼利用其在空气中的运动产生力量，下面将会讨论和解释机翼结构以及前面讨论的牛顿和伯努利定律的材料。
机翼是一种利用其表面上运动的空气来获得反作用力的结构。当空气受到不同的压力和速度时，其运动方式多种多样。但是这里讨论的是限于飞行中飞行员最关心的那些部分，也就是说机翼是用来产生升力的。看一下典型的机翼剖面图，如机翼的横截面，就可以看到几个明显的设计特征。
请注意机翼的上表面和下表面的弯曲(这个弯曲称为拱形)是不同的。上表面的弯曲比下面的弯曲更加明显，下表面在大多数具体机翼上是有点平的。上图中，注意机翼剖面的两个极端位置的外观也不一样，飞行中朝前的一端叫前缘，是圆形的，而另一端叫尾缘，相当的尖，呈锥形。
在讨论机翼的时候经常使用一条称为弦线的参考线，一条划过剖面图中两个端点前缘和后缘的直线。弦线到机翼上下表面的距离表示上下表面任意点的拱形程度。另一条参考线是从前缘划到后缘的，叫“平均弯度线”。意思是这条线到上下表面轮廓是等距离的。
机翼的构造通过成形来利用空气的对应于特定物理定律的作用使得提供大于它的重量的作用力。它从空气获得两种作用力：一种是从机翼下方空气产生的正压升力，另外就是从机翼上方产生的反向压力。
当机翼和其运动方向成一个小角度倾斜是，气流冲击相对较平的机翼下表面，空气被迫向下推动，所以导致了一个向上作用的升力，而同时冲击机翼前缘上曲面部分的气流斜向上运动。
也就是说，机翼导致作用于空气的力，迫使空气向下，同时也就提供了来自空气的相等的反作用力，迫使机翼向上。如果构造机翼的形状能够导致升力大于飞机的重量，飞机就可以飞起来。
然而，如果所有需要的力仅仅来自于机翼下表面导致的空气偏流，那么飞机就只需要一个类似风筝的平的机翼。当然，情况根本不是这样；在特定条件下被扰乱的机翼尾部气流会足够导致飞机失去速度和升力。支撑飞机所需力的平衡来自机翼上方的气流。这里它是飞行的关键。大部分升力来自机翼上部气流的下洗流(因机翼所产生的下降气流)的结果，这个事实必须透彻的理解才能继续深入的研究飞行。然而，给机翼上表面产生的力和下表面产生的力指定一个具体的百分比是既不正确也达不到实际目的。这些(来自上下表面的力以及它们的比例)都不是恒定值，它们的变化不仅取决于飞行条件还和不同的机翼设计有关。
应该明白不同的机翼有不同的飞行特性。在风洞和实际飞行中测试了成千上万种机翼，但是没有发现一种机翼能够满足每一项飞行要求。重量，速度和每种飞机的用途决定了机翼的外形。很多年前人们就认识到产生最大升力的最有效率的机翼是一种有凹陷的下表面的勺状机翼。后来还认识到作为一种固定的设计，这种类型的机翼在产生升力的时候牺牲了太多的速度，因此不适合于高速飞行。然而，有一个需要说明的有趣事情，通过工程上巨大的进步，今天的高速喷气机又开始利用勺状机翼的高升力特性这个优势。前缘(Kreuger)襟翼和后缘(福勒)襟翼从基本机翼结构向外延伸时，直接的把机翼的外形变化为经典的勺状形态，这样就能够在慢速飞行条件下产生大的多的升力。
另一方面，特别流线型的机翼有时候风阻力很小，没有足够的升力让飞机离地。这样，现代飞机机翼在设计上采取极端之间的中庸，外形根据飞机的设计需要而变化。下图显示了部分更加普通的机翼剖面。
低压在上
在一个风洞或者飞行中，机翼仅仅是插入到空气流中的流线型物体。如果机翼剖面是泪珠型外形，流过机翼上下表面两边的空气速度和压力的变化是一样的。但是如果泪珠状机翼沿纵向切去一般，就可以产生构成基本机翼剖面的外形。如果机翼有倾角，气流就以一个角度(迎角，也叫迎角)冲击它，由于上表面的弯曲引起运动距离的增加，导致机翼上表面移动的空气分子就被迫比沿下表面移动的分子更快。速度的增加降低了机翼上部的压力。
伯努利压力原理本身没有解释机翼上表面的压力分布情况。后面将介绍流经靠近机翼曲面的不同路径上空气冲力的影响
所以，机翼上表面的空气压力是分布式的，前缘所受的压力比周围的大气压力大的多，导致了前进运动的强大阻力；但是在上表面的很大一部分(B 点到C 点)空气压力小于周围的大气压力。
就像应用伯努利原理的文氏管中所看到的，机翼上表面空气的加速引起压力的下降。这个较低的压力是总升力的一部分。然而，机翼上下表面压力差是总升力的唯一来源的设想是错误的。
还必须记住和较低压力有关的是下洗力－机翼顶部表面向下向后的气流。就像在前面对空气动态作用相关的讨论中看到的那样，气流冲击机翼的下表面，向下向后的气流的反作用力是向前向上的。机翼上表面和下表面适用一样的反作用力，牛顿第三定律再次得到体现。
高压在下
在讨论和升力相关的牛顿定律章节里，已经讨论了机翼下方的压力条件特定大小的压力是如何生成的。机翼下方的正压力在迎角较大时也相应增加。但是气流的另一方面也必须考虑。
在靠近前缘的点，实际上气流是停滞的(停滞点)，然后逐渐的增加速度。在靠近尾缘的某些点，速度又变到和机翼上表面的速度相同。遵循伯努利原理，机翼下方的气流速度较慢，产生了一个支撑机翼的正压力，当流体速度下降时，压力必定增加。基本上，由于机翼上下表面的压力差的增加，因此机翼上增加的总升力会导致下表面压力没有增加。无论何时机翼产生的升力中伯努利原理和牛顿定律都生效。
液体流动或者气体流动是飞机飞行的基础，也是飞机速度的产物。由于飞机的速度影响飞机的升力和阻力，所以对飞行员非常重要。飞行员在最小滑翔角，最大续航力和很多其它飞行机动中使用空速飞行。空速是飞机相对于所飞过的空气的速度。
压力分布
从风洞模型和实际大小的飞机上所作的试验上，已经确知在不同迎角的机翼表面气流中，表面的不同区域压力有负的（比空气压力小）也有正的(比空气压力大)。上表面的负压产生的力比下表面空气冲击机翼产生的正压得到的力更大。图2－8 显示了三个不同迎角时沿机翼的压力分布。通常，较大迎角时压力中心前移，小迎角时压力中心后移。在机翼结构的设计中，压力中心的移动是非常重要的，是因为其影响大迎角和小迎角时作用于机翼结构上的空气动力负荷的位置。飞机的航空动力学平衡和可控制性是由压力中心的改变来控制的。
压力中心是通过计算和机翼迎角在正常的极值范围内变化的风洞测试得到的。当迎角变化时，压力分布特性也就不同。
图2－8 所示，在每个迎角时正负压力加总得到合力。总合力用图2－9 中的合力矢量来表示。
这个力矢量应用的点在术语上称为 “压力中心CP”。对于任意给定的迎角，压力中心在合力矢量和弦线的焦点位置。这个点用机翼弦的百分比来表示。对于一个60 英寸弦的30％位置的压力中心点即机翼后缘的18 英寸位置。设计者这样设计机翼的时候，压力中心就在飞机的重心，飞机总会平衡。然而，压力中心的位置随机翼迎角的变化而改变，这样困难就出现了。如图
在飞机的正常飞行姿态范围内，如果迎角增加，压力中心就向前移动；反之则后移。因为重心固定在一点，很明显，迎角增加时，升力中心朝重心的前面移动，产生一个抬升机头的力，
或者增加多一点迎角。另一方面，如果迎角减小，升力中心后移，趋向于迎角减小很多。这样就可以看到，正常的机翼是内在不稳定的，这样就必须增加一个额外的辅助设备如水平尾翼来维持飞机纵向平衡。
所以飞行中的飞机平衡取决于重心和机翼压力中心的相对位置。经验已经表明重心在机翼弦线的 20％附近的飞机可以获得平衡和满意的飞行。
锥形的机翼表明了翼展范围内翼弦的多样性。指定某弦线其平衡点可以被表示开始变得有必要。这个弦即知名的平均空气动力弦(MAC),通常定义为假设的非锥形机翼的弦，它和被讨论的机翼有相同的压力中心特性。
飞机的载荷和重量分布也影响重心的位置而产生额外的力，进而影响飞机的平衡。
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