近年来，国内大大小小帆船赛如雨后春笋，不断在中国海岸线、内陆江河甚至高原湖泊升起偏偏靓丽的球帆。很多人对帆船的印象，可能还停留在唐诗“直挂云帆济沧海”的模糊飘渺，又或是生活中“一帆风顺”的美好祝愿。那么，帆船到底是怎么航行的？真的只是被风“推”着跑吗？
我们都知道帆船是靠风来做动力的，但事情并不是如此的简单的，人们通常认为帆船只能沿风吹动的方向移动，即顺风移动。其实不然，大家经常会看到，使用三角帆的现代帆船还能够迎着风移动（逆风行驶）。
实际上，空气（也就是风）作用于帆的力有两种形式：一种是动压力，即当空气流动的时候，对挡住去路的物体能产生冲击力。帆船顺风行驶时，就是靠空气的动压力推动前进的，这一点非常容易理解。另一种是静压力：当船帆的两侧空气流速不同的时候，就会产生压强差，为什么呢？
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。
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。1738年，科学家丹尼尔?伯努利发现，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即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。在期间，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。由于这些气流四散流动，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。这就是着名的“流速增加、压强降低”伯努利效应。
我们把帆的横截面和机翼的横截面对照一下，就可以看到它们的共同点。当气流通过帆或机翼时，由于机翼上面和帆的前面的气流要走更长的距离来和机翼下面和帆后面的气流相会合，因而就加快了流速，使帆的前面和后面及机翼的上面和底面的气流产生了不同的流速。流速慢处的压强比流速快处的静压强大，这个压强差使机翼产生了向上的升力，也使帆获得了向前的动力，在这里不妨也称它为“升力”。
这样，我们知道风帆压力是如何形成的，但这些压力是如何令船只迎风前行的呢？
帆所受的静压力，并不能全部用来推动船前进，真正用来推动船前进的是沿船头方向的分力，这个向前的分力的值要小于使船横向移动的分力。同时，增加船帆作用以获得更多向前的驱动力还导致侧向力的更大的增加。因此，当风施加在侧面的力量达到最大时，船只是如何前行的呢？合力的方向与帆弦近乎垂直，当帆弦与船只的中线平行时，主要力量几乎完全施加在侧面。但是，如果船帆成一点儿角度，以便船帆产生的力量稍微向前，则船只本身会立即前行，这是为什么呢？
开始受力分析之前，先大致讲一下思路，由于帆船的各部分受力是有先后顺序的，顺序如下：（帆受力V偏航V合V水流龙骨受力帆船逆风航行）
上图中，红色代表帆面所受的力，前面已经说过，帆面的受力可以直接等同于机翼，因此帆面受到了升力，阻力。这两者的合力是F帆合力。
由于龙骨的反应比较慢，所以先不考虑水下龙骨，在F合力的作用下，帆船会在F合力的方向产生一个偏移速度V偏移（已用蓝色箭头标出）。初始船速V船和V偏航的合速度，就是帆船的航行方向V合。
而在水面下的龙骨，则会有一个与V合方向相反的水流速度V水流。然后，同样的情况又发生了，由于龙骨的弦和V水流之间也形成了一个攻角，所以龙骨会受到F龙骨升力和F龙骨阻力两个力，他们的合力为F龙骨合力。
最后，因为F龙骨合力与F帆合力，是帆船上唯一的两个力，假设他们的受力点位于同一直线，那么他们的合力方向，既是帆船最后的航行方向，这也和初始速度V船重合。（注：其实帆船的舵也会受到和龙骨一样的力，但这里为了简化分析，所以忽略不计了～）
我们了解了帆船可以迎风航行，但是我们怎么迎风达到目的地呢。帆船中所说的迎风航行，并不是指船正对着风行驶，而是船可以迎风成一定角 度行驶。当你将船正对着来风时，你就会发现帆像旗子一样在风中抖动却不发生任何作用。但是此时如果你将帆收紧，并将船艏转向迎风大约35°-45°（不同 的帆船可达到的迎风角度有区别），将帆鼓满风的时候，船就可以迎着风向前进。所以当帆船要逆风行驶到某一目标时，航行路线是Z字型的。
转自：海南南舶航海
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