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先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹

帆船航行原理帆船前行的原理

人们通常认为帆船只能沿风吹动的方向移动－即顺风移动。但三角帆使帆船还能够迎着风移动

（逆风移动）。在理解如何逆风移动之前，我们首先需要了解一些与船帆有关的知识。

船帆的最先着风之帆缘称作前缘，它位于船只的前部。后部的船翼后缘称作帆的后缘。从前缘到帆

的后缘的假想水平线称作弦。船帆的曲度称作吃水，并且从弦到最大吃水点的垂直距离称作弦深。充

满空气以形成凹面弯曲的船帆的一面称作迎风面。向外吹以形成凸起形状的一面称作背风面。了解了

这些术语后，我们将继续介绍帆船运动。

帆船部件和术语

船只借助帆的每一面所产生的力量沿着迎风方向移动。迎风面的正向力量（推力）和背风面的负向

力量（拉力）合在一起形成了合力，这两种力量都作用于同一方向。尽管您可能不认同，但拉力确实

是这两种力量中较强的力量。

在1738年，科学家丹尼尔•伯努力发现，气流速度与周围自由气流成比例增加，从而导致压力的

降低，而这可令气流速度更快。这种情况在帆的背风面发生－空气流动速度加快并在帆的后面形成

低压区域。

作用于雨伞的伯努力原理

附件

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先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹

为什么空气加速？空气与水一样，都是流动的。当风汇聚并且风被帆分开时，一些风附着在凸起面（背

风面）并将帆扯起。为了其上“未附着”的空气穿过帆，帆必须向不受帆影响的气流外弯曲。但此类的

自由气流往往保持其直线流动并妨碍航行。自由气流和弯曲的船帆合在一起形成了一个窄道，起初的

气流必须从中经过。因为它不能自行压缩，所以空气必须加速以从该窄道挤过。这就是气流速度在帆

的凸起面增加的原因。

一旦发生这一情况，伯努力的理论就得以生效。窄道中增加的气流要快于周围的空气，并且在气流

速度加快的区域压力将下降。这就产生了链式反应。随着新的气流接近最先着风之帆缘并分开，它更

多地流向背风面－气流被吸引到低压区域并被高压区域所排斥。现在即使更大块的空气也必须更快

地挤进凸起帆面和自由气流形成的窄道，这令空气压力更低。这一情况不断发展直至达到现有风力条

件的最大速度，并且在背风面形成最大低压区域。请注意，只有在气流达到曲面（弦深）的最深点后

气流才增加。在达到这一点之前，空气不断汇聚和加速。超出这一点后，空气分开并减速，直到再次

与周围空气速度相当。

帆周围的片状气流（帆与风之间保持最佳角度）

在其间，在帆的迎风面发生相反的情况。随着更多的空气流过背风面，迎风面上流过帆的凸起面和

自由气流之间的扩展空间的空气将减少。因为这些气流四散流动，所以其流速下降到比周围空气还低

的速度，这导致压力增加。

由片状气流内的风帆产生的力量

在了解了这些潜在的力量之后，我们如何在实际中借助这些力量来使船只移动呢？我们需要在风帆

和风之间建立理想的关系，使风不但加速流动，而且可以沿着帆的凸起面流动。船帆和风之间的这一

关系的一部分称作迎角。描绘与风平直的船帆。空气均匀分开到每一面上－船帆下垂而不是充满成

弯曲形状，空气没有加速以在背风面形成低压区域，并且船只