书城科普读物科学我知道-Why航天
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第4章 莱特兄弟是怎样发明飞机的?

1903年12月17日,美国威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟发明的,世界上第一架以内燃机为动力、可操纵、可乘人的“飞行者1号”飞机试飞成功,从而揭开了人类航空航天史上的第一页,“飞行者”号亦堪称飞机家族的鼻祖。

他们是怎样发明飞机的呢?

莱特兄弟生于美国俄亥俄州的一个乡村小镇,有一次,父亲给他们带来了一件礼物。这件礼物,样子有点像风车,在一根竹竿上贴着4个纸片,竿上还挂着一个带橡皮筋的弓子。父亲告诉他们,这是飞螺旋,将橡皮筋在竹竿上绕紧,一放手,它就会飞起来。兄弟俩试了一试,飞螺旋果真一边转着一边往上飞。他们开始萌发了飞行的理想:人造的玩具能飞,人造的其他物品带着人也应该是能飞的呀!

兄弟俩从10岁到20岁是在不断地设计、画图、制作中度过的。在他们家的储藏室里,他们有个初具规模、应有尽有的小车间。虽然因为家庭生活的贫困,没能使他们念到初中毕业,但苦学苦钻却使他们俩掌握了大量的知识和技术。

他们读了大量的书籍,包括《风速和风压》和《飞行实验》等。连初中都没读完的莱特兄弟,要理解这么深奥的航空专业知识,是需要付出极大毅力的。

他俩并不满足书本上得来的知识。为了实现飞行理想,他们经常到郊外去,观察老鹰的飞行情况。他们看到,老鹰飞的时候,有时根本不扇动翅膀,靠滑翔也飞得很好。滑翔的关键在翅膀。于是,他们在制造滑翔机的同时,又测定出各种形状翅膀的升力,从而确定增加升力的飞机翅膀应该具备的弯度。

他们虚心好学,遇到疑难问题,就向航空理论方面的专家请教,得到了很多有益的知识和经验,外界的帮助也大大激发了兄弟俩研制飞机的热情。经过不断的探索,他们很快便得出这样一个结论:要解决飞机操作这一悬而未决的关键问题,必须在飞机上装上一些能利用空气动力控制方向的机械装置,也就是说,必须有一个方向舵,几个升降舵,以及类似的其他器械。莱特兄弟在总结前人经验教训的基础上,准备从滑翔机入手。从1900年到1902年,他们先后制成了三架滑翔机,进行了上千次飞行实验。开始,他们用绳子把滑翔机系起来,然后像放风筝似的拉着滑翔机飞行。等这样飞的差不多的时候,他们就开始一个人坐到滑翔机里,另一个人拉着飞。滑翔机带着人离地了,虽然靠另一个人拉着,但总算飞起来了。

每一次飞行都详细地记录下升力、阻力、速度等数据,并对纵向和横向操纵进行反复改进。他们还亲自设计了一个小型风洞,用来测量气流吹到机翼上产生的升力,以确定哪一种机翼更适合飞行。1902年,莱特兄弟设计制造出较大的能带动力装置的新型飞机。剩下来的主要问题就是如何安装小巧轻便的动力装置。1902年的时候,汽油发动机已经普遍用于汽车工业,因此莱特兄弟认为要选择一台合用的发动机并不怎么困难。对于在陆地行驶的汽车来说,发动机的重量关系不大,然而对于空中的飞机来说,减轻重量是至关重要的。他们写信求助于当时最有名的汽车制造商,希望得到一台8马力的航空发动机,结果却没有一家公司的老板愿意制造。莱特兄弟只好亲自动手设计,在自行车技师的帮助下,花了6个星期制造了一台12马力的活塞式发动机,重量77公斤。有了发动机之后,还需要螺旋桨,飞机是要靠发动机带动螺旋桨升空、前进的。这一次他们还得靠自己,用木头做成了两个螺旋桨,就这样,一架飞机终于制成了。

那是1903年9月的一天,一架完整的飞机摆在人们的面前。正是万事齐备,只欠东风,实地飞行一次便可证明莱特兄弟设计的正确性。第一次试飞时间定在这一年的12月14日,结果失败了。这架命为“飞行者”的飞机在离开跑道后便向上爬升,突然下坠落入地面的沙土中,对于兄弟二人那真是让人失望的一刻。飞机需要修理,他们担心天气变冷会影响试飞。12月17日是第二次试飞的日子。莱特兄弟去请附近的农民参观试验,可是由于天气很冷,加上他们不相信这像书架似的东西真的能飞起来,所以并不热心,前来看热闹的只有5个人。

上午10点35分,奥维尔登上了称作“飞行者”的飞机,趴在驾驶员的位置上。他开动了发动机,螺旋桨立刻转动起来,不一会儿,飞机慢慢地在地面上滑行了。接着,螺旋桨转得更快,飞机一下子升了起来。顿时,奥维尔的哥哥威尔伯和看热闹的人欢呼起来,并且不由自主地跟着飞机跑起来。

接着,他们兄弟俩又轮流登机试飞,一直连续试飞了3次,每一次都能够飞起来,最后一次试飞中,飞机飞行了59秒,飞行距离是260米。虽然说这仅仅是近1分钟和不到半公里的飞行,但是这可是莱特兄弟多年辛劳的结晶,也是人类第一次用动力载人飞行。