【簡介:】還用問嗎?地球人都知道,美國的萊特兄弟。
其實,也不盡然。飛機的發(fā)明是一個接力過程,萊特兄弟跑的是最后一棒,完成了沖刺, 但是許多人都為此付出了努力,其中 ,有五位,包括萊特
還用問嗎?地球人都知道,美國的萊特兄弟。
其實,也不盡然。飛機的發(fā)明是一個接力過程,萊特兄弟跑的是最后一棒,完成了沖刺, 但是許多人都為此付出了努力,其中 ,有五位,包括萊特兄弟,為此做出了重大貢獻(xiàn),值得人們永遠(yuǎn)銘記。
喬治q凱利(1773-1857),英國人,在飛機發(fā)展史上,他是一位重要的奠基人,被后人尊稱為“空氣動力學(xué)之父”。
1783年,凱利10歲那年,目睹了法國蒙哥爾菲兄弟的載人熱氣球飛上了天空,實現(xiàn)了人類的飛天夢想。當(dāng)時,空氣動力飛行因為模仿鳥類的撲翼飛行久攻不破而陷入了低谷。此前,牛頓(1643-1727)斷言:比空氣重的東西絕對飛不起來。凱利心想,氣球升空緣于比空氣輕,那么比空氣重的鳥兒為什么也能在空中翱翔呢?
凱利一生都在思考和解決這個問題。經(jīng)過大量研究,凱利發(fā)現(xiàn)鳥類的翅膀具有產(chǎn)生推力和升力的兩種功能。人類如果能用不同裝置分別實現(xiàn)上述功能,會比簡單模仿鳥類飛行容易得多。這一發(fā)現(xiàn)為空氣動力飛行找到了突破口,也奠定了固定翼飛機的基本構(gòu)型和理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,凱利還繪制了飛機設(shè)計草圖。
苦于當(dāng)時沒有合適的輕質(zhì)量發(fā)動機,凱利只能用滑翔機來驗證自己的理論與設(shè)計。1853年,喬治?凱利進(jìn)行了 歷史 上首次滑翔機載人自由飛試驗。試飛結(jié)果,文獻(xiàn)中沒有明確記載。1971年,一位英國飛行員按照凱利的筆記,仿制了一架當(dāng)年的滑翔機,試飛取得了成功,驗證了飛機設(shè)計的正確性。
奧托?李林達(dá)爾(1848-1896),德國人,滑翔機設(shè)計、制造和飛行第一人,被譽為“滑翔機之父”。
李林達(dá)爾認(rèn)為要飛上藍(lán)天,首要問題不是動力,而是飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與穩(wěn)定操縱。于是,他選擇了滑翔實驗。為了設(shè)計出理想的飛行器,李林達(dá)爾對鳥類飛行進(jìn)行了深入研究。他耗費數(shù)年時光悉心觀察,仔細(xì)研究各種鳥類的翅膀結(jié)構(gòu)和飛翔方法。李林達(dá)爾模仿鳥翼,七年中先后設(shè)計、制造出了18種型號的滑翔機。他操縱著這些外形頗像蝙蝠的滑翔機,從屋頂、山丘、土堤上一次次地跳下來,雖然屢遭失敗,卻百折不回,積累了豐富的操縱和滑翔經(jīng)驗。1891年,李林達(dá)爾制造出了一架新的雙翼滑翔機。這架滑翔器的一個突出特點就是采用了弓形翼面,升力顯著增加。李林達(dá)爾背著這架“大鳥”順著山坡疾跑幾步,縱身一躍,借著風(fēng)力,滑翔機騰空而起,飛起來了!重于空氣的飛行器終于載人飛上了藍(lán)天!之后,李林達(dá)爾制作的滑翔機飛得越來越好。1894年,他操縱滑翔機從50米高的山坡上滑翔而下,飛行了350米,最遠(yuǎn)一次達(dá)到了1000米。
李林達(dá)爾的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在三個方面:一是潛心研究鳥類飛行數(shù)十年,在其心血之作《鳥類飛行――航空的基礎(chǔ)》一書中,詳細(xì)論述了鳥類飛行的特點,指出機翼也要像鳥翼那樣具有弓形截面才能獲得更大的升力,從而明確地回答了機翼如何才能更好地產(chǎn)生升力的問題。二是提出和驗證了靠飛行員重心變化改變飛行姿態(tài)的操縱方法,初步解決了飛機的飛行控制問題。時至今日,翼傘等懸掛式滑翔機依然沿用這種簡便的控制方式。三是為后人留下了大量的寶貴的實驗資料,從1893年到1896年的三年時間里,李林達(dá)爾進(jìn)行了2000次以上的滑翔飛行試驗,三次改進(jìn)總體布局,積累了大量實驗數(shù)據(jù),并以此為基礎(chǔ)編制了《空氣壓力數(shù)據(jù)表》,撰寫了《飛翔的實際試驗》。
如果把固定翼飛機的誕生比做一場接力長跑,那么萊特兄弟就是實現(xiàn)沖刺的最后一棒。
萊特兄弟,哥哥威爾伯?萊特(1867-1912),弟弟奧維爾?萊特(1871-1948)。萊特兄弟在繼承前人成果的基礎(chǔ)上,通過大量風(fēng)箏、滑翔機以及風(fēng)洞試驗,認(rèn)為要讓飛機飛起來,在技術(shù)上主要要解決三個問題:(1)制造升力機翼;(2)獲得驅(qū)動飛機飛行的合適動力;(3)在飛機升空之后,平衡和操縱飛機。當(dāng)時,前兩個問題已經(jīng)初步解決,萊特兄弟面臨的主要是穩(wěn)定性和操縱性問題。
飛機的穩(wěn)定性和操縱性是一對矛盾,為了解決這對矛盾,在前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,萊特兄弟做了兩點重大改進(jìn):一是增大機翼面積,改善飛機的穩(wěn)定性。早期飛機,類似于平衡車,靠飛行員調(diào)整重心改變飛行姿態(tài)。為了保證飛機的操縱性,機翼面積都不大,升力裕量也不大,飛機抗擾動的穩(wěn)定性也就不好,萊特兄弟決定增大機翼面積,以提高飛機抗擾動的穩(wěn)定性。例如,李林達(dá)爾的機翼面積僅有14平方米,萊特兄弟的機翼面積達(dá)到了28平方米。二是萊特兄弟發(fā)明了機械式飛行控制系統(tǒng),通過升降舵實現(xiàn)飛機的俯仰控制,通過方向舵實現(xiàn)飛機的轉(zhuǎn)向控制,并通過扭轉(zhuǎn)翼尖實現(xiàn)飛機的滾轉(zhuǎn)控制,解決了飛機的操縱性問題,實現(xiàn)了三軸六自由度可控飛行,為飛上藍(lán)天掃清了最后障礙。
1903年12月17日,在美國北卡羅萊納州基蒂霍克的小山上,萊特兄弟實現(xiàn)了他們的沖天一飛,拉開了人類動力航空時代的大幕。
格倫?哈蒙德?寇蒂斯(1878-1930),美國人,著名的飛機設(shè)計師和飛行家,被譽為“水上飛機大王”,他的水上飛機創(chuàng)造了多項世界紀(jì)錄,還開創(chuàng)了艦上起飛與降落的先河,催生了航空母艦的誕生。
在飛機發(fā)展史上,他的獨特貢獻(xiàn)在于發(fā)明了簡單可靠的翼尖副翼,取代了萊特兄弟復(fù)雜的翼尖扭轉(zhuǎn)機構(gòu)。萊特兄弟的飛機一直延續(xù)了通過鋼索傳動,使得兩側(cè)機翼的翼尖反向扭轉(zhuǎn)變形,從而實現(xiàn)飛機滾轉(zhuǎn)控制的設(shè)計。比如,左側(cè)機翼翼尖前緣向下、后緣向上,機翼低頭,升力降低;右側(cè)機翼翼尖前緣向上、后緣向下,機翼抬頭,升力增大,于是在左右機翼升力差的作用下,飛機向左滾轉(zhuǎn)。寇蒂斯深入研究后認(rèn)為,只要在翼尖處加裝一個擋板,上下擺動,就可以實現(xiàn)上述功能。后來,又將其移動到了翼尖后緣,結(jié)構(gòu)更為可靠,效果更好,這就是如今依然在使用的飛機副翼。
多說兩句,寇蒂斯還是美國航空界的一位傳奇人物。早期卷入了與萊特兄弟的專利之爭,幾近破產(chǎn)。一戰(zhàn)后,在美國政府的干預(yù)和支持下,寇蒂斯東山再起。1929年,往日的競爭對手聯(lián)手成立了寇蒂斯-萊特公司,一度成為美國最大的飛機制造商。二戰(zhàn)時的“一代名機”,寇蒂斯P-40就是公司的杰作。二戰(zhàn)后,隨著寇蒂斯的離去和噴氣式時代的到來,寇蒂斯-萊特公司逐漸隕落,成為了飛機零件制造商。
從喬治凱利提出固定翼飛機概念,到李林達(dá)爾確定機翼選型,再到萊特兄弟解決了飛機的穩(wěn)定性與操縱性問題,最后寇蒂斯完成了副翼設(shè)計。一百多年過去,飛機的規(guī)模不斷擴大、功能不斷擴展、外形也有了許多變化,但是決定飛機基本構(gòu)型的五大部件(機身、機翼、尾翼、發(fā)動機和起落架)及其相互位置關(guān)系已經(jīng)基本穩(wěn)定?;剡^頭來,您說誰發(fā)明了飛機?