我们怎样才能飞?(3)——飞行的起源

当人类仰望天空时,何曾不想像鸟儿一样翱翔天空,俯瞰人间大地?但是我们怎样才能飞呢?

上一节中,我们已经看见了人类不满足于热气球和飞艇的缓慢,一步步的探索重于空气的航空器,终于在奥托·李林塔尔的驾驶下一飞冲天,像鸟儿一样自由的飞翔。

要是能像鸟儿一样自由的起落就更好了,人们这样想到。如果给飞机加上动力系统,不就可以实现了吗?!汉森(Henson)在1842年第一次进行这样的尝试,他在乔治·凯利(George Cayley)的研究成果上,设计了一个蒸汽机带动两个螺旋桨的单翼飞机。1871年,诺德(Alphonse Pénaud)设计了第一架空气动力学稳定的固定翼飞机。

我们如何做才能飞得更高,我们怎样才能飞起来呢

图1 诺德设计的固定翼飞机

1874年菲利克斯(Félix du Temple)设计了一架长为13米,重80kg的飞机,在斜坡上发射,然后靠自己动力起飞。

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图2 菲利克斯设计的飞机

托马斯·莫伊(Thomas Moy)1875年也制造了一架蒸汽飞机,但是没有达到起飞速度。1879年维克多塔廷(Victor Tatin)做了一个和诺德类似的飞机,包含两个螺旋桨。

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图3 维克多塔廷飞机

海勒姆(Hiram Maxim)在1889制造出一台长44m,翼展32m的巨大机器,含有两台发动机和三名机组人员,但以失败告终。

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图4 海勒姆巨型飞机

1897年阿德尔(Clément Ader)装了3个蒸汽机,但是据后来描述没有飞行成功。

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图5 阿德尔设计的飞机

由于时代的限制,以蒸汽机为动力装置的飞机均已失败告终,人们逐渐意识到,飞行需要相适应的航空发动机。在后来的飞行先驱者中,以兰利(Langley),怀特海德(Whitehead),和莱特兄弟(Wright brothers)最为出名。

天文学家出生的兰利,在1891年出版了《空气动力学实验》,1896年5月6日,兰利从游艇顶部的弹射器上发射了“机场5号”,这是个比一般航空器更重的机器,最远飞行距离达到了1005米,时速最高40km/h。次年,1987年,来自于德国的科学家怀特海德,也开始着手建造早期飞机和发动机,1900年,莱特兄弟建造了他们第一滑翔机,但是效果并不理想,他们没有放弃,通过建造风洞进行大量的实验来验证机翼的设计,最终他们修正了之前的错误,采用了更高的展弦比和高效的三轴控制系统,莱特兄弟在建造飞机的同时,采用的风洞实验方法也极大的推动了航空科学的发展。

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图6 兰利水上载人机场

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图7 怀德海特的21号飞机

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图8 莱特兄弟设计的滑翔机

而兰利随着“机场5号”和“机场6号”的成功,从美国政府拉来了大量赞助,于1901年又造出两架,而后他又开始研制动力稳定的发动机,他和助手改进为五缸水冷式径向泵,并对其给予厚望。

两年后的1903年12月17日上午10点35分,在美国北卡罗来纳州,弟弟奥维尔·莱特驾驶着“飞行者1号”,腾空而起,现场观众为之沸腾,这是人类有史以来第一次实现重于空气、带有动力和有人驾驶的持续飞行,后来航空历史学家也将1903年12月17日这天认定为飞机诞生的日子。当天怀特兄弟轮流驾驶,最远一次飞行了260米,持续了59秒。同年兰利以他的飞机在水中坠毁而告终,伴随着莱特兄弟的成功,兰利再无资金支持他继续研发新的飞机。

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图9 莱特兄弟首次飞行

莱特兄弟成功首飞,真正的拉开了人类航空史序幕!

在下一节中,我们将一起见证人类航空的新纪元,见证飞机的快速发展

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