引 言 揭开飞行之谜
飞行方面的著述很多，从历史上人类早期飞行尝试的传说到太空旅行的科幻小说应有尽有。两次世界大战激发了很多有才华的航空人的创作，飞行原理方面的指导手册层出不穷，飞行方面的小说也很多，包括飞艇灾难、协和飞机戏剧般的命运、航空公司飞行员的故事，以及航空领域中的各种事件。那为什么我还要写一本飞行方面的书？很简单，需求存在。已有的资料无法满足公众对飞行的好奇，本书所提供的内容就是为了填补这个空缺。“大飞机究竟是怎么飞的？”这是每个人都会问起的，也是本书试图回答的问题。
坐过飞机的人很多，没有坐过飞机的人也从电视、电影中对航空界有一些了解。例如，对从巴黎到纽约的乘客而言，他们虽然对飞行过程比较了解，但对机组的一些基本飞行程序却不过一知半解。
机组在起飞前约一个小时到达机场，检查飞行文件，查看天气状况，机长决定所需的油量。机组登机，开始在驾驶舱做起飞前检查。检查完成后，乘客登机，详细检查离场程序后，启动发动机，用无线电联系各类管制员，按照他们的指令，飞机滑出、起飞，然后入航，前往目的地。
飞行途中，飞机沿着预定的航迹，从一个航空无线电管制中心飞到另一个管制中心。快到目的地时，机组检查进场程序，再次联络各类管制员，飞机开始下降程序，完成进近，下降到着陆高度，完成着陆，滑到候机楼。接着关断发动机，完成后的检查。机组完成长途飞行后，可以下班休息；如果飞的是短途，他们很可能继续前往另一个目的地，再次开始飞行前检查，重复整个程序。当然，所有这些看上去并不复杂，但也差不多包括了飞机从甲地飞到乙地且可能继续飞往丙地的基本程序。然而，表面上似乎相当简单的程序，实际上却是非常复杂的操作。飞行机组需要大量的训练、丰富的知识、精湛的技术，才可能在恶劣的环境中安全完成任务。众所周知，他们的任何失误都不可原谅。尽管大多数的飞行都是正常的飞行，在众多的生命面临危险的情况下，保持较高的警觉与警惕就成为机组的第二天性，因此，墨菲定律（Murphy’s Law）更适用于对飞机的操作。
墨菲定律是这样说的：（1）任何事情都不像表面看上去那么简单；（2）所有的事都会比你预计的时间长；（3）任何可能出错的事，终将会出错，还是在不合适的时候。航空领域发生的事故很少，很大程度上是因为所有航空人都尊重这三条定律。
过去几年里，公众对大型喷气飞机产生了浓厚的兴趣。今天，选择航空旅行的公众尤其想了解围绕飞机所发生的事情。乘坐飞机时获得的信息极少，在机场或电影中看到的有关飞机的信息也很少，这足以吊起公众进一步了解飞机的胃口。人们想了解飞机的内在，想知道飞行的基本细节。任何航空公司的飞行员都遇到过这样的情况，没有驾驶过飞机的朋友若是得知了他的职业，就会抛出各种问题，对他进行狂轰滥炸。多久换一次轮胎？飞行员一直飞同一条航线吗？他是否不止飞一个机型？他同时要看所有的仪表吗？还有成百上千类似的问题。
对有些人而言，航空领域充满魔力与神秘，甚至出乎意料。飞行过程中发生的事超出他们的想象，即使那些机敏的人也摸不着头脑。在飞长航线时，比如从欧洲到澳大利亚，乘客看到航段的飞行机组，而近24小时后他们在悉尼下飞机话别的又是另一班人马，这也没有什么不寻常的。乘客可能乘坐同一架飞机完成旅行，而机组很可能中途下飞机休息。
然而公正地看，对粗心大意的人来说，飞行这一话题中充满了陷阱，因为许多想象的和看到的往往不是事实。看看海鹦，硕大的鸟嘴，怪模怪样的身子，人们可以轻而易举地想到两个事实——行走相当困难，不可能飞行。当然，没有人把这些告诉海鹦！尽管海鹦很笨拙，但它确实能飞。飞机尽管非常复杂，但终究还是一堆机械与电子设备，就像缝纫机、火车一样，同样需要精心照料、加油润滑与维护。比如，航空公司并非都用新轮胎换掉旧轮胎，就像家用汽车一样，只要可能也使用翻新轮胎。这一事实让初次听到的人感到惊诧！大型喷气飞机也有我们常见的风挡玻璃雨刮器和清洗器！
飞行机组也是如此，总体上他们也是普通人，简简单单，就像其他任何人一样，做着自己的工作，也有各种各样的兴趣爱好，不过，他们可能有一些特殊性。大众并不了解他们所遭遇的难处，比如，他们脚崴了，外科医生可能简单处理一下很快就会放行，却并不了解飞机的基本操纵面——方向舵，是由脚蹬来控制，刹车则由脚尖施加压力来操作。脚的力量稍微弱一点或一只脚动作不到位都可能带来灾难性的后果。出于对这份工作特殊性的考虑，大部分的航空公司都雇用自己专门的医务人员。
本书中，我们尽可能回答更多的问题，提供更多与飞行员的训练、知识与技能相关的信息，为读者提供飞机内在的数据，让本书读起来生动有趣，且有教益。《冲上云霄：大型喷气机的飞行》一书不想讲故事，而是以清楚简单的方式陈述人们想知道的信息。尽管很多材料都是关于技术的，但本书不是技术手册，仅仅是写给那些对大型喷气飞机感兴趣的外行人看的，是航线飞行的基本介绍。本书能够为所有具备基本科学素养的人所理解，并根据需要提供了插图和图片。
本书以飞行员的眼光，在“飞机内在与飞行细节”部分提供了很多的详细内容，让读者在第二部分能够坐在飞行员的座位上来一次想象之旅。本书聚焦大型飞机而省略了包罗万象的一般的航空信息，但对重要的内容并没有一笔带过。理解大型喷气飞机需要一定的基本航空知识，本书为读者提供的基本知识很容易让他们跨越这一步。由于本书主题的特性，内容重复不可避免，飞行本身就涉及各种不同的相关因素，但重复的细节会尽可能减少。根据需要，括号内注明了可参阅的其他章节。
航空语言充满了缩略词，有必要向读者做些介绍，如ND（导航显示器）、PFD（主飞行显示器）、EICAS（发动机指示与机组警告系统）等。过多使用不熟悉的缩略词让人生厌，本书会尽可能地避免。书后提供了飞行专用术语表（参见附录2）。
希望本书至少能满足部分读者想获知更多信息的愿望，当然它不可能让所有人都满意。现代飞机极其复杂，难以让飞行员同时飞几种机型，航空公司的飞行员大多数都只飞一种机型，如波音777。大型客机的构造与大小差异很大，在一种机型上的正常操作，在另一种机型上很可能带来危险。同样，飞行员也分为全球长途飞行与本土短途飞行，对某一类飞行员来说正确的操作，对另一类飞行员则未必正确。同时，即使同一航线上飞同一机型，航空公司与竞争对手有时也采取不同的做法。
现在波音777还在飞行，新的双发波音777在世界各地的天空都留下了优雅飞行的身姿，本书第4版展示了该机型的一些飞机内在。波音777是世界的双发飞机。波音777–300是速度快的宽体双发飞机。波音777–300X是飞行距离远的飞机，其翼展与747–400相同。波音777是波音公司生产的代电传操纵飞机，其300X型的发动机产生的总推力不低于747–400型4台发动机的推力。这是一部让人印象深刻的飞行机器。
书中所提供的飞机内在与数据主要来自波音大型喷气飞机，以及世界范围内的操作程序。本书尽可能介绍全面，但如前所述，难免有一些省略与不连贯之处。机组并非总是按照所说的来操作，所有地方的飞行员并非以同样的方式生活。尽管有如上申明，飞行员若被邀请赴宴，他应该带上几本《冲上云霄：大型喷气机的飞行》提前分发给朋友，这能保证他有充裕的时间享受一顿美餐。
第1章 飞行基本原理
水平直线飞行的飞机受4个力的影响（见图1—1），当这4个力平衡时，即升力等于重力，推力等于阻力时，飞机就平衡飞行。
● 升力是由机翼产生的向上的力，作用于一个中心点，即压力中心。
● 重力由千克（kg）或磅（lb）来表示，作用于重心。
● 推力是发动机产生的力，通常表示为千牛顿（kN）或磅，推动飞机在空气中前行，作用于同向来的阻力。
● 阻力是空气阻止飞机运动的力。
升力
如果司机在疾驶的车辆中将手伸出窗外，手伸直朝向气流方向，气流流过手的表面就会产生一个抬升的力，并将手向后推（见图1—2）。这个向上的分力叫升力，向后的分力叫阻力。机翼的形状要比放平的手精确得多，其效率也大得多，不过产生升力的方式相同。机翼以一定的角度安装在机身上，飞行时与气流的方向形成一个相对位置。空气流过凸起的上表面，气流上升并沿着机翼弧线流动，距离加长，速度加快，这就在上表面形成低压区，向上拉升机翼。气流产生的升力使机翼的下表面压力增加，向上抬升机翼，但上表面由于压力减小所产生的升力远大于下表面所产生的升力。
机翼上表面的低压区不是真空区，只是相对于周围空气压力减小，称作负压。同样，机翼下表面的高压区相对于周围空气压力增加，称为正压。飞机的压力模式分布（见图1—3）清楚表明，负压在抬升过程中起到了更大的作用。为更准确地描述升力，可以这样认为，机翼上下表面的低压与高压区一起在机翼后缘形成下冲气流，机翼受到升力向上与向后的作用。简单说来，飞机好像是由机翼上表面的低压将其吸进空气中，这种说法并不荒谬。
升力受到很多因素的影响。空气密度影响升力：密度越大，升力越大。流过机翼的空速，即飞机的真空速（true airspeed，TAS）也影响升力：速度越快，升力越大。机翼相对于气流的角度叫迎角（见图1—4），也会影响升力：迎角越大，升力越大。机翼固定在机身不动，向上或向下俯仰机头可改变迎角大小，即改变飞机的姿态。要保持升力不变，如水平飞行时，改变真空速需要调整飞机姿态；空速增加，需要降低机头，空速降低，需要抬高机头。机翼面积也影响升力：面积越大，升力越大。飞机越大越重，要产生足够的升力需要的翼展和机翼面积就越大。如今的大飞机都有着巨型的机翼，波音777–300X翼展长达64.9米，与波音747–400的翼展相同。
现代喷气飞机使用较大的后掠翼（波音777后掠角达32度），飞机高速巡航时，可以延迟气流达到音速时出现冲击波。低速飞行时，机翼产生升力的能力较差。这就需要前缘和后缘襟翼等增升装置，打开增升装置，机翼面积增加，机翼的弧高增加（见图1—5）。襟翼完全打开，机翼面积增加20%，升力增加超过80%。襟翼可增加升力，减慢速度，同时阻力也增加，让飞机慢下来。机翼下方的独木舟型整流罩把襟翼运行时的轨道与传动装置包裹起来。
起飞时要增加升力，根据不同情况使用5度或15度襟翼，由此增加的升力比产生的阻力要大。正常重量运行时，不可能无襟翼起飞。着陆时，正常情况下选用30度襟翼，系统不正常和道面污染时使用20度襟翼。
大型喷气飞机满载荷长途飞行需要50~60秒较长的起飞滑跑距离才能离陆。达到要求的起飞速度时，飞行员拉升机头（即起飞抬前轮）到预计的俯仰角，也就增大了与气流的迎角，升力增加，飞机爬升。大型喷气飞机以起飞重量起飞，要求速度达到大约165节（305千米/小时），通常大型机场跑道长度达到约3 500米才能满足所需的起飞距离。当然，并非所有的飞行都以重量起飞，重量减少，所需的升力也少，飞机所需的跑道滑跑距离也较短。