查看原文
其他

第一架飞机的简介|你了解多少

2017-09-05 国门启航教育


鸟儿能在天空自由自在地翱翔,我们人类为什么就只能在地上活动?人类渴望飞行的理想由来已久。受鸟儿飞行的启发,勇敢的人们“发明”了各种各样的飞行方法:西方古代有代达罗斯羽翼飞行的故事、威兰德铁衣升空的故事、辛巴德乘鹰逃生的故事;中国古代则有服食丹药、身披羽衣、乘龙附凤、念动咒语等各种有关飞行的传说。当然,这些不过是古人因想往飞行引发的文学幻想而已。

莱特兄弟

1783年,法国人蒙哥尔费兄弟研制成功载人热气球。同年氢飞球诞生。人类终于首次挣脱了地球的束缚,飞上了天空。很快地,气球开始投入实用。同时,有动力的可控气球----飞艇也得到初步发展。伴随着轻型内燃机的出现,实用飞艇终于在19世纪末研制成功。20世纪初,德国人齐伯林发明了硬式飞艇,并首先将大型飞艇投入航空运输。30年代以前,飞艇技术迅速发展,并达到了技术的最高峰。然而,由于飞机的迅速发展,也由于飞艇造价高、操作不便、安全性差、经济性不高等缺陷,飞艇时代仅经历了30几年便走向衰落了。


先 驱

19世纪初,飞机研制也走上了真正科学的道路。这个道路是英国航空之父乔治?凯利奠定的。他在23岁的时候,制造了一个直升机模型,大约在1801年,乔治?凯利研究了鸟的推动力,并于1804年在旋转臂上试验了一架滑翔机模型。在随后的时间里,这位伟大的先驱者曾多次制造了改进型的滑翔机原型机。凯利在研究鸟的飞行过程中认识到,鸟的翅膀集升举、推进等多种功能于一身,扇扑动作也极其复杂,是人类根本无法模仿的。人要想飞行,必须制造一种“飞行机器”,把鸟翅膀的功能分开,分别加以实现。具体地说就是用固定的翼面产生升力,用螺旋桨产生推力,用尾翼保持稳定。这就是飞机研制的“定翼”思想,这对后世飞机的发展具有重要的意义。他在1809~1810年发表论文《论空中航行》,标志着航空科学的诞生。可以说,凯利为重于空气的航空器创立了必要的飞行原理,而在这之前,航空是“一门在公众眼中接近于荒谬可笑的科学”。

受乔治?凯利的激发,英国的汉森于1842年获得了飞机设计专利,引起强烈震动;1860年英国成立了专门的航空研究组织,开展空气动力学研究。到19世纪末,航空研究和飞机发明分别沿着三条道路进行探索:在滑翔飞行方面有法国的布里斯、勒图尔、穆亚尔,英国的布朗、莫雷,德国的李林塔尔,爱尔兰的佩尔策,美国的查纽特等;在动力飞行方面有英国的汉森、斯特林费罗、莫伊、菲利普斯,法国的佩诺、坦卜尔、阿代尔,美国的马克辛、兰利,俄国的莫扎伊斯基等;在理论方面探索的有基尔霍夫、亥姆霍兹、开尔文、瑞利等。但他们都没有完成发明飞机的最后重任。

在滑翔机研究方面最重要的先驱者是德国的工程师奥托?李林塔尔,他于1889年出版了一部航空经典著作----《作为航空基础的鸟类飞行》,仔细地分析了鸟翼的形状和结构,从中得出了许多重要的数据,并应用于人的飞行。更为可贵的是,李林塔尔在1891至1896年的6年时间里,亲自进行了2000多次滑翔飞行试验,积累了大量的经验和飞行数据。1896年8月9日,这位伟大的先驱所驾驶的滑翔机不幸从空中坠落下来,他的临终遗言是:“要想学会飞行,就要做出牺牲。”


成 功

李林塔尔因滑翔事故牺牲之后不久,欧洲人对飞机的兴趣已经降到了最低点,欧洲航空发展出现停顿局面,正是在这个紧要关头,美国的莱特兄弟加入了航空研究领域。正是凭着对航空的热爱,凭着不断地追求和不畏困难的精神,莱特兄弟取得了最后的成功,实现了人类几千年来的梦想,使人类历史进入了一个新的时期。

飞行者一号

威尔伯?莱特和奥维尔?莱特兄弟俩是美国俄亥俄州一名牧师的儿子,他们从少年时代起就对飞行十分感兴趣,小时候制作过竹蜻蜓,改进过风筝。1895年他们开了一间自行车修理和制造作坊,并开始研究和制造飞机。莱特兄弟没有受过高等教育,但他们虚心好学,十分重视理论和实践,阅读了大量的空气动力学方面的文献,为了读李林塔尔的著作,他们甚至自学了德文。1899年,哥哥威尔伯?莱特向史密森学会索取了大量有关航空的书籍和文章,进行了系统的研究,兄弟俩在总结前人的经验和教训的基础上,开始了他们的滑翔飞行试验。很快,他们完全弄清了一架成功的飞机所应具备的三要素:升举、推进和控制。对于这三个要素,在过去近百年间几乎没有一个人从整体上看待它们。他们认为,解决飞机稳定与控制问题是发明飞机的关键所在。因此,解决稳定与操纵问题便成了他们首要的突破口。1899年秋,莱特兄弟获得了一个重大发现:利用翼尖翘曲方法可以使飞机在空中保持稳定。1900年秋,莱特兄弟设计制造了第一号全尺寸双翼滑翔机。它在试飞时虽然不理想,但证实了翼尖翘曲平衡方法的有效性;检验了升力和阻力大小;通过水平升降舵研究了前后平衡问题。1900年冬天,莱特兄弟又制造了第二架滑翔机,尺寸有所增大,翼型也有所改进。1901年7月27日,第二号滑翔机在基蒂?霍克进行了试验。它的性能虽比第一号有了较大提高,但仍不能令人满意。1901年9月至1902年8月,他们用自制风洞开展机翼翼型实验。利用新的数据和研究结果,莱特兄弟于1902年8月至9月间制造成功第三号滑翔机。滑翔机空重约53千克,加上飞行员后的重量在150-155千克之间。这架滑翔机在1902年秋开始试验时,取得了高度成功,前后共计飞行了700余次,性能十分出色。

但在当时却没有哪一个公司愿意冒险制造航空发动机和螺旋桨,于是莱特兄弟又只有自己动手了。他们首先设计出图纸,然后在自行车技师泰勒的帮助下,花了6个星期的时间制造出了一台12马力的活塞式发动机。这台发动机有4个汽缸,采用水冷方式,其总重(包括附件、水和燃料)约为91公斤。至于螺旋桨,当时根本没有什么数据资料或是计算公式可以供莱特兄弟参考,他们只得从头开始,研究理论。经过艰苦的努力,终于制造出了一种效率比较高的螺旋桨。

经过几年的努力,莱特兄弟的第一架飞机----飞行者一号终于出现在人们的面前。1903年12月17日,在北卡罗莱纳州的霍克海滩上,飞行者一号像一只白色的巨鸟昂然挺立,显得十分轻盈。它的机身骨架和机翼都是用又轻又牢的枞木制成的,螺旋桨也是枞木的,弯曲的机翼上蒙着薄薄的但十分结实的棉布。飞机的长度为6.5米,翼展12.3米,整架飞机的重量为280公斤,飞机完全靠螺旋桨的推动力起飞。这天飞行者一号总共进行了4次飞行,第一次试飞是由弟弟奥维尔?莱特驾驶的,飞机摇摇晃晃在空中飞行了12秒钟,在36米远的地方降落下来。而后来得到世界公认的第一次自由飞行则是由哥哥威尔伯?莱特驾驶的第四次飞行,飞机在空中用59秒的时间飞行了260米。此次飞行留空时间很短,但这是一项伟大的成就:它是人类历史上有动力、载人、持续、稳定、可操纵的重于空气的飞行器的首次成功飞行。这次成功飞行具有十分伟大的历史意义,为人类征服天空揭开了新的一页,也标志着航空飞机时代的来临。


轰 动

1904年1~5月,莱特兄弟制造了第二架飞机飞行者二号。当年5月23日到12月9日,飞行者二号总共飞行了105次。1905年6月,他们又设计制造了飞行者三号飞机。这架飞机的性能远远超过了前两架。它还可以进行重复起降、倾斜飞行、转弯和完全圆周飞行、8字飞行。能进行这些有效的机动飞行和操纵表明,飞行者三号已具备了实用性,因此它被看作是历史上第一架实用动力飞机。

1908年8月8日,威尔伯?莱特驾驶新飞机在法国进行首次飞行表演,一下子使法国震惊了。同时,奥维尔?莱特驾机在美国作公开表演,震动了全美。一时间,莱特兄弟的名字在美国几乎家喻户晓,飞机立刻成了人们街谈巷议的话题。他们的伟大成就在欧洲和美国得到了广泛的承认,他们也成了全球瞩目的英雄人物。英国航空学会秘书甚至说:“莱特兄弟掌握了能操纵各个国家命运的力量……”的确,他们的伟大发明预示了人类历史的一场革命,是人类征服自然取得的又一伟大胜利。他们开创了航空新时代。他们的名字永远同飞机联系在一起。



您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存