书城科普人类发明之谜
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第41章 天高任“你”飞——飞机

天地

飞机是20世纪最伟大的发明之一。

人类探索飞行的道路是漫长的。大约在1486年,意大利著名画家和建筑师达·芬奇(1452~1519)曾根据鸟类飞行原理,设计过一种装有扑翼,用手来操纵的飞行器。但由于缺少飞行动力,人类模仿鸟类飞行迟迟没有实现。1783年,法国的孟戈菲尔兄弟制造了世界上第一个热空气气球,进行了人类飞向天空的首次尝试。至19世纪末,人们在气球内装上内燃机,开始了有动力飞行。

飞机的飞行原理与气球的飞行原理是不同的,它与鸟类在空中的滑翔十分接近。19世纪末,随着科学技术的进步和人们认识的不断深化,飞机的“前身”——滑翔机应运而生。

被誉为“英国航空之父”的凯利(1773~1857)一生醉心于滑翔机的研制。他于1849年制成世界上第一架载人滑翔机并进行了试飞,虽然滑翔机只飞行了几米远,但意义非同一般。凯利还设想用内燃机作动力,带动滑翔机的螺旋桨,在理论上向前迈出重要一步,只是当时尚无理想的内燃机作验证。

直接推动飞机发明的先驱者是德国人奥托·李林塔尔(1848~1896)。李林塔尔自幼年起就梦想像鸟一样在空中飞翔,并与弟弟斯塔夫·李林塔尔一同学习有关飞行的知识,制作滑翔机模型。通过学习和探索,李林塔尔认识到,人乘滑翔机在空中飞行,像鸟一样拍打着翅膀是行不通的,而像鸟一样在空中静静滑翔的方法是可行的。

1891年,李林塔尔制成第一架悬挂式滑翔机。滑翔机的两翼用竹和藤作骨架,外面缝着棉皮,翼长7米,总重量约20公斤。这架滑翔机的形状奇特,机翼面积很大,犹如蝙蝠展开双翼一般。李林塔尔驾着它从15米高的山岗上跃起,滑翔机在风力的作用下轻轻地飘在空中,然后安全地降落在300米外的地方。

在飞行实验的同时,李林塔尔不断改进技术和装备,首先解决了滑翔机在飞行中不稳、摇摆的难题,接着给滑翔机装上舵,以利于改变方向。当时内燃机已经发明,李林塔尔又准备给滑翔机装上自制的2.5马力的轻便发动机。

1896年8月9日,李林塔尔进行加装发动机前的最后一次滑翔飞行。他乘风使舵,顺利升到30米的上空。突然之间,一阵狂风从侧面吹来,折断机翼,滑翔机一头栽向地面,李林塔尔受了重伤。第二天,他留下了“如果没有牺牲,任何事情都不会成功”的遗言,离开了人世。

将适合飞行的发动机装上滑翔机,这是发明飞机的关键所在。

由于蒸汽机太重,内燃机还不具备适合飞机飞行要求的良好性能,因而19世纪末,装有动力发动机的飞机一直没有制成。

进入20世纪,人类在飞机研制的道路上迈出了坚定的一步。1903年12月7日,美国著名天文学家和物理学家兰利(1834~1906)准备试飞自己亲手制造的、装有一台5汽缸汽油发动机的飞机,他驾着飞机从马托马克河上一艘游艇的顶上起飞,结果一头栽进冰冷的河水里。第二天他又进行试飞,仍然以失败告终。

1903年12月17日,在美国北卡罗莱纳州的基蒂****海滩,一架外表像书架似的飞行器腾空而起。这架飞行器的发明人是威尔伯·莱特(1867~1912)和奥维尔·莱特(1871~1948)两兄弟。

当飞行器第四次平安地落到地面时,驾驶它的威尔伯·莱特高兴地喊到:“飞行时代终于来到了!”

这架飞行器就是世界上第一架真正的动力飞机。

莱特兄弟自幼对载人飞行有着浓厚兴趣,读过不少航空学家,如李林塔尔、兰利等人的著作。1899年开始,兄弟俩从制造滑翔机入手,致力于飞行问题的研究。1900年,莱特兄弟发明了翼长5.5米的双翼滑翔机,在北卡罗莱纳州的基蒂****海滩进行试飞。1901年和1902年,他们又造了两架性能更好的滑翔机,并多次试飞。这样,他们积累了丰富的飞行经验,在制造动力飞机以前,莱特兄弟已是世界上最优秀的滑翔飞行员了。

在滑翔飞行实验中,他们攻克了一个个难题。首先是如何在飞行期间保持飞机的稳定和平衡。他们花费了大量时间和精力,成功地发明了飞机飞行的三轴操纵法,使飞机更容易驾驭。其次是对机翼的改进。在试验过程中,他们发现以前发表的有关机翼的数据并不可靠,于是亲自动手制造风洞,并逐一测试了200多个形状不同的翼面。根据实验所得的第一手资料,他们设计出了更适合飞行的机翼。最后,他们成功地制造出具有良好性能的发动机和螺旋桨。当时,以汽油发动机为动力的汽车和飞艇已经发明,莱特兄弟以此为依据,经过苦心钻研,终于研制成4缸8马力的发动机和以枞木为原料的螺旋桨,使其以发动机推动螺旋桨的设想付诸实现。

这样,人类历史上第一架动力飞机的升天仅仅是时间问题了。

莱特兄弟决定于1903年12月7日进行飞机试飞实验,并发出50张请柬,但因几乎无人相信装有笨重汽油机的滑翔机能飞起来,结果只有5人到现场观看。

成功的时刻终于来到了。那一天,首先由弟弟奥维尔进行试飞。飞机先从砂丘上铺设的木轨上滑跑,随即顺利地飞上天空。在两个螺旋桨的推动下,飞机在空中飞行12秒后安全降落。兄弟俩轮流试飞,总共飞了四次。第四次由哥哥威尔伯试飞时,创下了在空中飞行59秒,距离260米的纪录。

这架飞机重约750磅,机翼长约40英尺,发动机重量只有170磅,造价不足1000美元。莱特兄弟将其命名为“飞行者1号”。令人遗憾的是,这次人类史上的首次飞行在当时却没有引起人们的注意,第二天竟几乎没有报纸报道此事。5年后,全世界才普遍知道曾有过载人飞行这么回事。

莱特兄弟并不气馁,1904和1905年,他俩又相继制造出“飞行者2号”和“飞行者3号”,在家乡代顿市附近进行了多次飞行。但世界上仍有很多人不相信发明了飞机。1906年,巴黎的《先驱论坛报》刊登了一篇有关莱特兄弟的文章,题为《飞行者还是撒谎者》,认为莱特兄弟发明飞机,纯属谎言。

1908年,莱特兄弟以实际行动打消了公众的怀疑。威尔伯将一架飞机带到法国,在那里公开演示了飞机的性能,并组建一家公司来销售飞机。与此同时,奥维尔在美国也进行了类似的公开表演。

成功的果实是诱人的,一时间许多人都来申请专利,莱特兄弟为此打了许多官司。1914年,法院终于把飞机发明的专利判给了莱特兄弟。

今天,广阔无垠的天空中,穿梭着各式各样的飞机。飞机已成为现代交通文明不可缺少的工具。