27時間のフライトほど、頭を使うものはない、それは私がニュージーランドから戻るのに大体どれくらいかかったかである。 上空ではカタール航空の快適なシートで、M.ラホイに言わせれば「常識だ」ということだが、どうしてこんなに落ちずに飛べるのだろう、と思った。 これが答えです。
飛行機が飛ぶのは、結果的に力がないからです。 また、物体に力が加わらなければ、物体は静止または等速で立ち続ける。 これは、すでにアイザック・ニュートンが第一法則で述べていることである。 しかし、だからといって、飛行機に力が作用していないわけではありません。 飛行機には重さがあり、乗客や荷物にも重さがあり、エンジンに押されたり機体に当たったりする空気中の分子にも力が発生します。 その結果、エンジニアたちは、空気の重さと抵抗を打ち消すために、そのショックの一部を利用することに成功したのです。
要約すると、航空機は主に、何のためにあるのかよくわからないまでも高校時代に習った2つの理論、ベンチュリー効果、そしてさらに重要なのは「作用・反作用の法則」としても知られるニュートンの第3法則に基づいて飛んでいると言えるでしょう。 下に引っ張るものが重力で、上を向いているものが推力です。 しかし、後者はどこから来るのでしょうか？ 胴体全体、つまり機体全体から来るのだが（図1）、ほとんどは翼からで、どちらの場合もベンチュリー効果によって起こる（図2）
ベンチュリー効果とは、流体が速度を上げると、その圧力が下がるというものだ。 これを利用するために、航空機の翼は上部が下部よりも湾曲するように設計されており、上部の方が空気の移動距離が長くなるため、速度を上げざるを得なくなるのである。 ベンチュリー効果により、翼上部の圧力が低下する（速度が高いほど圧力が低下する）。 つまり、翼の下部は上部よりも圧力が高く、これが上向きの推力を発揮し、航空機が空中に留まるのを助けているのです。
そして、この理論は航空機ではどのように使われているのでしょうか？ これは、翼の形と位置のおかげで、翼を通過する空気が下向きに推進され、空気には下向きの作用力が発生し、前述のニュートンの法則により、翼には上向きの反作用力が発生するように設計されているからです。 もちろん、スピードが出れば出るほど、力は大きくなります。ですから、飛行機は離陸するとき、そして空中にとどまるとき、まず非常に速いスピードに達する必要があるのです」
私が言っていることを確認する簡単な方法は、車の窓から手を出すことです。 手を横向きにする代わりに、風に向かって少し傾けると、空気が下に変位して、手だけでなく腕全体を持ち上げようとする上向きの力を感じます。
ニュートンの第三法則は、流体が接触している物体に付着してその軌道に従う傾向があるという物理現象、いわゆるコアンダ効果によっても助けられています。 飛行機の場合、空気（流体）は飛行機の翼（ぶつかる物体）に張り付き、その軌道をたどる（下方向に進む）傾向がある。 写真のスプーンや、さらにこの動画で実例を見ることができます。
また、機体からどのように発生するのでしょうか。 空気の分子が上に押し上げるから実現するのです。 その形状のおかげで、運動中、上部よりも下部で衝突する分子の方が多く、（雨の中を走るときに背中に当たる雫の数が少ないのと同じように）上部で衝突する分子は下部で衝突する分子よりもはるかに少ない速度で衝突し、圧力差が発生して飛行機が持ち上がる（図1）
さて、横軸には飛行機を後方に押す力がかかっています。 この力は、空気の分子が機体に衝突することである。 この力を打ち消すのがエンジンで、空気の分子を後方に推進させるために、羽根を高速回転させるのである。 プロペラ機では大きくて少ない、タービン機では多くて少ない。
さて、飛行機が飛ぶ理由は大体わかったが、なぜあんなに高く飛ぶのだろう。 ほとんどの民間航空機は、高度35,000フィート（約10.6km）近くを巡航している。 それなら、タワーや高層ビルがあっても問題ないような、地上数キロメートルの高度で飛べばいいのでは？ 山を避けようとする場合、世界中のすべての山がエベレスト（8.8キロメートル）と同じ高さだったとしても、なぜ2000メートル近くも安全マージンを取るのか。
まず第一に、ほとんどの航空機が飛ぶ高度というのは恣意的に選択できるものではないのです。 それには、とても良い理由があるのです。 以下はその主なものです。
民間航空機が高く飛ぶ主な理由の1つは、空気抵抗です。 上空に行くほど大気が薄くなるため、航空機の飛行に対する抵抗が少なくなる。 航空機は、ジェットエンジンが発明されて以来、この高度で飛行している（現在、航空機は当初のジェットエンジンを使用せず、ターボファンを使用している）。 このエンジンは、よりロケットに近いジェットシステムで、空気が少ないため比推力が高くなります。 それでも、燃焼を維持するためには大気中の酸素が必要です。
いずれにしても、航空機がその経路でクリアしなければならない空気の分子が多ければ多いほど、必要なエネルギーも燃料消費も増え、結果として運用コストが高くなるのです。 高度が高いほど抵抗が小さくなるため、民間航空機は最小限の燃料消費で飛行することができる。 このため、35,000フィートは「巡航高度」と呼ばれ、運航コストと燃費のバランスがとれている。
また、巡航高度では大気が安定しており、通常は雲や雷雨などの気象現象を気にする必要がないことも大きな理由の一つであった。 飛行機は雲や雷雨の中でも大きな問題なく航行できますが、その場合、乱気流は避けられず、乗客にとって不快であることに加え、操縦室がパニックになる恐れがあります。
障害物の除去は、3番目の明白な理由と言えます。 ゲーム機やパソコンで飛行機を操縦する場合、低空飛行や宙返り、ビルの間を通ったり、渓谷を通ったりと、さまざまなことができます。 しかし、現実はそうではありません。 小型の戦闘機や展示機でも危険なのに、大型の民間機では事実上不可能なのです。 小さな乗り物なら、私でも市バスでは不可能な操作ができる。
さらに、誰もが知っているように、地形は手のひらではなく、海面上には多数の地形があるので、機体はあらゆる地形に近づけないように高度を上げるのである。 また、地形を避けたい場合は、35,000フィートで飛行することで、多くの鳥の飛行よりはるかに上空を飛行することができます。 バードストライクは、単なる災難や迷惑をはるかに超える可能性があるからだ。
バードストライクの事故は数多くあるが、最も注目を集めたのはUSエアウェイズ1549便のケースである。 2009年1月15日、ニューヨークのラガーディア空港を離陸直後に鳥の群れに襲われた飛行機（エアバス320）が、エンジンなしでハドソン川に奇跡の着陸を果たした。 信じられないことに、犠牲者は一人もいなかった。 クリント・イーストウッド監督、トム・ハンクス主演の映画「サリー」にもなった、このでこぼこで幸せな着陸は、「ハドソン川の奇跡」として知られています。
地上わずか1kmのところで民間旅客機を飛ばしていると、何かがうまくいかなかったとします。 飛行機は急降下を始める。 飛行機が急降下している問題を解決できることは分かっているが、落下速度が速すぎて、問題を解決する時間がないのだ。 その時、「もっと時間があれば…」と思うはずです。 民間航空機が高度11km程度で飛行するのは、このような理由もある。高度11kmは「安全のクッション」の役割を果たし、何か問題が発生したときにパイロットが修正する時間を確保するためのものである。