帆船逆风航行原理

大家都知道帆船是靠风来做动力的，受到风向的影响，分为顺风和逆风两种情况。大部分人都知道帆船可以在顺风情况下航行，但绝大多数人不清楚为什么帆船的前帆（三角帆）可以使帆船能够逆风航行。所以就在这里简单介绍一下帆船逆风前进原理吧，我们把逆风行驶的方式称之为“Z”字形行驶。

先来带大家了解一下航行的基本常识：

帆的最先着风的帆缘称作前缘，它位于船只的前部。后部的船翼处称作帆的后缘。从前缘到帆的后缘的水平线称作弦。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。

帆船借助帆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。

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。

当帆产生一定弧度，这时候就像飞机的机翼，让相对风在帆外的气流流速大于帆内的气流流速，从而形成了压强差。从而产生了升力。这也是帆船可以逆风行驶的根本原因。

但迎角的角度必须十分精确。 如果角度与风吹来的角度太近，则船帆的前部将摆动。 如果其角度太宽，则沿着帆的曲面流动的气流将分开并且周围的空气重新聚合，导致风速下降、压力增加。正常情况下，在气流到达帆的后缘前不应开始分离。但随着船帆的迎角加宽，分离点逐渐前移并将其后的一切保留在停转区域。

船帆上的每一点都作用了不同的压力。 压力最强处位于弦深处，即船帆曲面最深处。 这也是气流最快和压力下降最大的地方。 随着气流向后移动并分离，力量也随之减弱。这些力量的方向也会更改。在船帆的每一点上，该力量与帆面保持垂直。 船帆前部的力量最强处也在最前方向上。 在船帆的中部，力量更改为侧方向，或倾斜方向。在船帆的后部，随着风速的下降力量也逐渐减弱，并导致向后方向或往后拉的方向。

在逆风航行中，帆船龙骨也起到了至关重要的作用。帆船的龙骨作用于水的方式类似于船帆作用于风的方式。龙骨产生的力量与船帆倾斜力相反的力量，它使船完全保持船帆形成的力量的方向。并且尽管风帆合力始终作用于迎风的那面，但恰当的迎风角度可以让帆船很好的前行。

部分来源：我要航海网