1、人类 的 飞 天 之 梦第一章 人 类 梦 想 飞 翔年龄最大的飞行器风筝不仅是一种历史悠久的玩具， 同时还是利用空气动力升空的最原始的飞行器。 它的 飞行原理和现代飞机的飞行原理十分相似，可以说，风筝是现代飞机的祖先。风 筝 作 为 最 古 老 的 一 种 飞 行 器 ， 在 2000 多 年 前 就 被 应 用 于 战 争 。大约在公元前 200 年， 我国古代的将军韩信， 曾经放飞过一只风筝， 用这只风筝来测量 敌人营寨的距离。从此之后，风筝被不断地用于战争。公元 6 世 纪 ， 在 一 场 战 争 中 ， 风 筝 作 为 一 种 联 络 信 号 被 放 飞 在 空 中 。 有人说， 就
2、像中国人与欧洲人的相貌不一样， 中国的风筝与欧洲的风筝的外形有很大的差别。在古代， 中国的风筝大多是长方形的， 尾部有飘带。 而欧洲的风筝是细长的三角形物体， 做得有点像蛇，它有一条尾巴，飘荡在风筝的后下方。风筝图在 19 世纪以前，风筝主要被用来作为一种娱乐用具，很少有人认真地想过用风 筝载人，更没有想到风筝是一种可能的飞行器。在 20 世纪初的一天，一位气象学家把他的观测仪器绑在一只风筝上，送到了空中。他 用这种办法准确地测到了当时天气的一些数据。潜水艇刚刚诞生不久， 各项设备很不完备。 为了更好地观测敌方船队的位置， 德国的一 艘在海上行驶的潜艇， 便用一只大风筝， 把一名士兵送到了几十
3、米的空中， 观察敌人的船队。一些喜欢垂钓的人，把钓鱼线系在风筝上，然后把风筝放飞到离岸边十几米远的地方， 这样，钓鱼人既可以钓到深水域里的鱼，又能使垂钓人的影子远离鱼钩，真是妙不可言。更奇妙的是，还有人利用风筝进行滑水。 不过，那时的牵引滑翔器比现在用汽艇牵引的滑翔器的浮力要大。 风筝犹如一只巨大的帆，在空中顺风飞翔，它牵引着水面上的滑翔器，擦着水面疾驰，使观看滑水表演的人们惊叹不已。 更值得一提的是，风筝曾经被科学家作为一种科学研究的工具。1752 年 ， 著 名 的 科 学 家 富 兰 克 林 利 用 风 筝 研 究 天 空 中 的 静 电 就 是 其 中 一 例 。1752 年 6 月的
4、一天，天空乌云密布，眼看暴风雨就要降临了。富兰克林带着他的儿子 威廉，一起将一个风筝放飞起来。就在风筝越飞越高的时候，一道闪电刚好从风筝上掠过， 富兰克林的身上立即涌过一阵恐怖的麻木感。 富兰克林欣喜若狂， 他的推测得到了证实， 天 空中的雷电果然是一种放电现象。 随后， 富兰克林经过苦心研究， 发明了可以将雷电导入地 下的避雷针，为世界做出了杰出贡献。18771878 年，俄国海军军官莫扎伊斯基乘着用三匹马拉的大风筝“飞”上天空，他 用这样的实验来研究比空气重的物体怎样才能升到空中， 他找到了翅膀获得升力的规律。 他 说： “运动的速度越快， 同一面积能载重的重量也越大。 ”根据前苏联的科技
5、史介绍， 莫扎伊 斯 基 于 1882 年 制 成 了 他 所 设 计 的 飞 机 ， 并 且 完 成 了 在 空 中 的 飞 行 。但是后来再也没有第二架飞机出现，因此这次记载并没有得到国际上的承认。 当时在西方， 也有一些人利用风筝能升到空中的原理， 设计了类似风筝的翅膀， 把它绑在自己的身上，利用它借助空气的上升气流进行滑翔。 德国人李林塔尔就进行过不止一次这样的实验。1891 年， 李 林塔尔利用自己制成的第一架双曲翼滑翔机开始实验。 3 年 以后， 他不再将滑翔的翅膀缚在自己的身上， 而是真的有点像巨大的两翼风筝那样， 只要用手紧握着与两翼 相联系的绳索就可以滑翔。他 曾 创 造 过
6、 从 50 米 的 山 顶 上 向 下 滑 翔 ， 飘 飞 350 米 的 记 录 。 这种实验，为实现真正的航空飞行积累了宝贵而又丰富的经验。然而，在 1896 年的一次滑翔飞行中，他从空中坠落下来，受了重伤，为航空事业献出 了宝贵的生命。也就是在这一年， 美国莱特兄弟开始了航空器的研究。 他们看到了李林塔尔滑翔失事的 报道，并不畏惧，仍旧从利用风筝原理的滑翔机开始实验，终于在 1903 年完成了自己的梦 想，成为世界上公认的第一架飞机的发明者。热气球的诞生1782 年，有一个叫约瑟夫蒙特哥菲尔的法国造纸工人，这一天他留意观察了一下自 家的壁炉， 突然发现壁炉中的火星、 烟尘和许多固态物质平
7、稳地从壁炉中升起来， 顺着烟筒 升上了空中，然后才消散开来。约瑟夫是一个有心人， 也是一个肯动脑筋爱思考的人， 他想： 如果把那些带动火星、 烟 尘和固体物质的气体收集起来，并利用这些气体将人造物体升到空中，想必也一定能行。他决定动手试一试。 于是他用上等的丝绸做了一个口袋， 然后他把口袋的口朝下， 并在口袋下面点燃一只火把。火把燃烧时产生的热空气顺着口袋口钻进袋中， 很快口袋里面充满了热空气， 他一松手， 口袋升到了天花板上。这个实验使他十分兴奋， 他立即与住在法国另一个城市的弟弟艾迪安 蒙特哥菲尔联系， 并决定做一次规模较大的试验。这一次，他们的试验是在室外进行。 兄弟两人制作了一个很大的
8、丝绸口袋， 往口袋里装满了浓烟形成的热空气。 这个丝绸口袋 大 约 上 升 到 20 米 上 下 的 高 度 ， 才 冷 却 变 瘪 ， 飘 落 下 来 。 蒙特哥菲尔兄弟把他们的发明称为“浮空器” 。有一次他们的 “浮空器” 上升到了 300 多米高， 飞了 1 千米远 。 虽然他们兄弟俩都不愿 张扬，但是他们的试验结果还是被许多人知道了。有些人希望他们能进行公开表演，他们答应了。 他们用亚麻布做面，用纸做衬里，制作了一个直径大约 10 米的大气囊。1783 年 6 月 4日，在法国昂诺内市的广场上，聚集了几万人，他们要一睹“浮空器”的精彩表演。 蒙特哥菲尔兄弟来了， 他们在广场上搭了一个炉
9、灶， 点着羊毛和干草， 再把那个大气囊展开，让滚滚浓烟从开口处进入。这个大气囊由 8 个 人 吃 力 地 向 下 拉 着 ， 很 快 ， 气 囊 里 充 满 了 热 气 。 随着一声令下，8 个 人 同 时 松 手 ， 气 囊 开 始 上 升 ， 人 们 仰 望 着 ， 惊 讶 极 了 。有人计算了一下， 这个气囊一直升到大约 1.8 千 米的高度， 它在降落前大约飘飞了将近2 千米。巴黎科学院了解到蒙特哥菲尔兄弟的成就，就邀请他们兄弟两人到巴黎去表演。 为 了 这 次 表 演 ， 蒙 特 哥 菲 尔 兄 弟 特 地 制 作 了 一 个 直 径 为 14 米 的 大 气 球 。早 期 的 热
10、气 球 1783 年 9 月 19 日 ， 巴 黎 凡 尔 赛 宫 前 的 广 场 上 人 山 人 海 ， 法 国 国 王 路 易 十 六和王后安托瓦内特也来了。为了让气球的表演更加吸引人， 蒙特哥菲尔兄弟在气球下面吊了一个笼子， 笼内放上一 只绵羊、一只公鸡、一只鸭子。这只热气球载着这 3 个 “乘 客 ”升 上 了 天 空 ， 上 升 到 500 多米，飞行了 8 分 钟 ， 在 3 千米以外降落。这是最早的载动物飞行。 据说气球着陆后， 山羊从笼子里出来就贪婪地啃起鲜嫩的春草， 公鸡拼命追逐草丛中的蚂蚁， 只有那只鸭子， 据说由于它那傲慢的神情激怒了山羊， 被山羊踢了一脚， 它从笼子 里
11、 出来时，还“呷呷”叫屈呢！法国路易国王将圣米歇尔勋章授予了蒙特哥菲尔兄弟。从这时起， 人们把所有 的热气球都 称为“蒙特 哥菲尔气球” ，把热气称 为“蒙特哥 菲 尔 气体” 。最先乘坐热气球的人早在蒙特哥菲尔兄弟的气球升空之前的 900 多 年前， 也就是 907 年， 我 国人民就已经成 功制作了能 够升空的“ 松脂灯 ”。这 种灯是用竹 篾扎成的 纸 灯，灯下用 松脂点燃， 靠热空气 把纸灯送到 空中 。 “松脂 灯” 从原理 上看，就是 一种热气 球 。后来，在 我国民间流 传的“空 明灯” （又叫 孔明灯）也属于这类。这些灯都曾被用作军事联络信号使用。在国外，关于热气球制成的年代有
12、一些争论。俄国人宣称，他们在 1731 年就成功制造了热气球。当时俄国有一个叫克良库特诺的小 官吏， 他在那一年制作了一个布质的大圆口袋， 将口袋罩在冒烟的烟囱上， 使球内充满热空 气。 克良库特诺在口袋下面系上一个绳索， 他坐在绳套里 ， 气球带着他浮升到白桦树顶那么 高。这应是俄国升空的第一个热气球， 不过， 这种说法没有得到世界航空界的公认。 至于法 国的蒙特哥菲尔兄弟，他们不但成功制作了载动物飞行的热气球，还进行了载人飞行试验。这 一 次 ， 他 们 制 作 了 一 只 直 径 15 米 、 高 23 米 的 更 大 的 热 气 球 ， 计 划 能 够 乘 载 两 个 人 升 空，而且
13、可以在空中添加燃料燃烧，使气球长久保持充热气状态。那么让谁来乘坐这只气球呢？法国国王想让两名已经被判处死刑的罪犯来乘气球飞行， 并且说， 一旦他们完成这次乘坐蒙特哥菲尔气球的任务， 那么他们就可以免去一死并恢复自 由。这时有位名叫罗齐尔的青年， 是一个热气球爱好者， 他说： 第一个乘热气球飞行的荣誉 绝不能给一个罪犯。他请求将第一次升空的荣誉授给自己，这个请求得到了国王的允许。1783 年 10 月 5 日，罗齐尔乘热气球上升到 26 米的高度，他用不断加添燃料向气球内充 热 气 的 办 法 ， 使 气 球 在 空 中 逗 留 了 大 约 4 分 30 秒 。1783 年 11 月 21 日，
14、罗齐尔同另一位名叫达尔郎德的青年又一起登上了一个蓝色底装饰着金色花纹的气球。 这一次他们进行了自由飞行， 在空中飞行了 25 分钟 ， 气球上升到 900 多米的高度，在巴黎城的另一侧降落。罗齐尔果然得到了他盼望的荣誉， 他和达尔郎德， 还有热气球的发明者蒙特哥菲尔兄弟， 都被选为法国科学院院士。历史上第一次航空事故查理是法国一位年轻的物理学家、教授，他于 1787 年 算 出 气 体 受 阻 膨 胀 系 数 “查 理 定 律” ，对气体 的特性了解得颇为透彻。当时人们普遍认为， 热气球中烟装得越多， 热气球就能升得越高， 在空中停留的时间就 越长。然而查理以他对于气体研究的渊博知识， 认识到
15、热气球之所以能够升空， 是因为空气受热膨胀， 比重变小， 重量变得轻于空气， 根据阿基米德的浮力原理， 就像船浮升在水面上 的 道理一样，热气球浮升到了空中。由此他还认为， 热空气并不是产生升力的理想气体， 因 为 他 立 即 想 到 了 在 这 之 前 的 1766 年， 英国化学家卡文迪许已经发现氢气要比空气轻得多， 也比现在人们得到的热空气要轻得 多。 而且氢气的比重是稳定的 ， 而热空气的比重受温度的影响， 它一旦变冷就仍旧回到空气 原来的比重，也就是说，这时它就会从空中坠落下来。于是，查理决定用氢气作为充填气球球囊的气体，以便得到更好的浮升效果。 就在这之前， 有两位科学家研究出了在
16、丝绸上涂橡胶的方法， 用这种办法可以得到在当时来说是最好的不透气材料。 这一研究成果又给了查理很大启发： 可以用这种材料制作气球的球囊。 他用丝绸上涂橡胶的复合材料制作了一个直径 4 米 的气球球囊。 他计算了一下， 要充满这只气球， 大约需要620 立 方 米 的 氢 气 。 然而， 当时人们只能采用使铁和硫酸加水进行化学作用的方法， 将硫酸中的氢分解出来。 查理夜以继日地工作，终于制得了能将气球充满的氢气。1783 年 8 月 26 日 ， 查 理 的 氢 气 球 缓 缓 升 入 空 中 ， 渐 渐 地 钻 入 云 层 。 遗憾的是， 这只氢气球世界上第一只氢气球再也没有完整地返回地面。
17、据说， 后来有人在地面上捡到了几块氢气球的碎片， 显然氢气球在空中爆炸了。 这个结果大概查理没有 估计到： 由于高空的空气比地面的要稀薄， 它的压力也就变小了， 而氢气球内的氢气由于装 在不透气的气囊里，压力没有变化，它就会一直膨胀，最后导致了爆炸。据说， 观看这次氢气球飞行的人中， 有一个人向查理提出了质问： “气 球有什么用处？” 美国的一位科学家、 外交家富兰克林当时也在观众中， 他向那个质问人提出了反问： “先生， 一 个 刚 生 下 来 的 孩 子 有 什 么 用 ？ ”1783 年 12 月 1 日 ， 查 理 和 另 一 个 人 一 同 乘 坐 氢 气 球 从 巴 黎起飞，实现了
18、首次氢气球载人飞行。这次飞行，氢气球上升到 300 米 高 度 ， 在 空 中 飘 浮 了 大 约 2 个小时。 此后，人们把氢气球称为“查理气球” 。 在那个年代， 热气球和氢气球都很不成熟， 两种气球都容易着火、 漏气， 而且飞行时 间都不长，又很难操纵。 但从总体上看，氢气球要比热气球先进得多。因为热气球要想多在空中停留， 就需要装载大量的稻草或其他易燃材料， 以便不断添加 燃料。那么，可不可以将热气和氢气混合在一起，制成一种混合气球呢？有人想到了这一点， 这个人就是前面我们提到的，第一个实现乘气球飞行的人热气球爱好者罗齐尔。时至今日，我们都已知道这样一个常识：氢气是一种强烈的还原剂，是
19、可燃气体。 如果将氢气和热气混合，再点燃燃料，结果是十分可怕的。 可惜罗齐尔当时没有意识到这一点， 他冒险登上了一只混合着大量氢气的热气球， 气球在点火后立即起火爆炸坠毁了。 罗齐尔又创造了航空史上的另一个第一：他是第一个死于航空器事故的人。 航空史的发展从它一开始就充满着惊险，充满着失败。 这是因为， 人类对大自然的认识是有一个过程的， 在当时， 人们对氢气的许多特性还没有认识清楚。所以，在科技的发展史上，有时候失败是不可避免的。 这个道理，人类在付出了许多代价之后，才渐渐地认识清楚。第一次将气球用于军事1870 年 下 半 年 ， 法 国 首 都 巴 黎 被 普 鲁 士 军 队 包 围 了
20、 ， 切 断 了 巴 黎 与 外 界 的 联 系 。当时， 在市内还存有几只气球和制造气球的材料。 另外还有 6 名训练有素的气球驾驶员。1870 年 9 月 23 日 ， 朱 尔 迪 鲁 弗 乘 气 球 从 巴 黎 起 飞 了 。 气球飞到了围城的敌军部队上空， 普军司令官看着高高飘飞的气球， 命令士兵开枪射击。 当时， 士兵们使用的是滑膛枪， 有效射程小， 对气球没有形成丝毫威胁， 普军司令官 眼睁睁地看着气球飘飞而去。迪鲁弗在空中飘飞了 3 个小时后， 在没有敌人占领的另一座城市降落， 他带去了极其重 要的文件。紧接着，又有第二个、第三个气球从巴黎起飞。 普鲁士的士兵们总结了以前的教训，
21、 他们在气球还没有升得很高的时候， 集中几十名甚至百名士兵齐射，他们成功了，普鲁士士兵终于击落了两只气球。 这两只气球大概可以算得上最早被地面火力击落的航空器。 随着气球一个个地起飞，巴黎城内能够驾驶气球的人越来越少。 虽说驾驶气球并不是一件十分困难的事情， 但是毕竟需要观测风向， 调整方向。 为了减少普鲁士士兵的袭击，气球改为夜间升空，这给驾驶气球又增加了几分难度。 气球上要搭乘一些乘客和一些邮件， 要管理好这些从未乘过气球的乘客， 也不是一件容易的事情。在巴黎市内有一些海军水兵， 他们纪律性强， 对变化莫测的大风很习惯， 而且他们都接 受过承担危险工作的训练。这些海军水兵成了理想的气球驾驶
22、员。1871 年 1 月 28 日 ， 巴 黎 上 空 进 行 了 最 后 一 次 气 球 飞 行 。 这次飞行送出了一个令法国人悲痛的消息法国已向普鲁士军队投降。从 1870 年 9 月 到 1871 年 1 月 28 日 ， 巴 黎 上 空 的 气 球 飞 行 ， 一 共 进 行 了 66 次 ， 155 个人和 9 吨 多 重 的 邮 件 被 送 出 了 巴 黎 。飞艇的诞生如果你看到早期的气球设计图， 一定会惊奇地发现， 几乎所有的设计图都毫无例外地设 计了“帆”或是画上了“桨” 。因为当时的设计人员错误地认为，比空气轻的飞行器就像比水轻的船在水中航行一样， 安上了桨和帆就能使气球保持
23、航向，沿着预定的航线飞行。过了很长时间， 人们才认识到： 气球只能随着气流的移动而飘动， 因此， 帆和桨都是 多 余的。1784 年 ， 法 国 有 一 个 叫 梅 斯 尼 埃 的 陆 军 军 官 ， 把 他 的 一 项 设 计 呈 报 给 法 国 科 学 院 。 他设计了一 个“雪茄烟 ”形状的“ 气球” ，这种 “气球”利 用内部气体 的压力保持 着 它的形状。高空的空气要比地面的空气稀薄， 空气的压力也就相对减少， 这时 “气 球” 里的气体压 力也要相对 减少，也就 是说， “气球 ”外部的压 力和“气 球 ”内部的压 力要始终保 持一定的 差别， “气球 ”才能始终保持原状。为 了
24、使 这 个 “气 球 ”能 在 不 同 的 高 度 上 保 持 着 理 想 的 压 力 差 ， 需 要 不 断 地 将 “气 球 ”气 体排出，可是无法在空中补充气体，这样气囊就会变形。为了避免气囊变形，再在“气球”的外层设计一个充满气体的外气囊，这个气囊的气压要大于大气的压力。这样，当“气球” 需 要 充 气 时 ， 外 气 囊 的 气 自 然 会 向 “气 球 ”里 充 气 。 人 们 给 这 位 陆 军 军 官 设 计 的 “气 球 ”起 了另外一个名字飞艇。 这位陆军军官还为这个飞艇设计了一个永久性的飞艇站和一个野 外的活动掩体。可惜，这位陆军军官的设计一直停留在纸上，最终也没有变为现
25、实。后来， 有一个叫蒙克 梅森的英国人， 他制造了一个小型飞艇， 用发条装置驱动螺旋 桨 来推动它。这个小型飞艇飞起来了， 据说每小时可飞行 8 千 米。 但这个飞艇还是一个不可操纵的飞 艇。世界上第一艘可操纵的飞艇是一个叫亨利吉法德的法国人制造的。 这个法国人设想， 既然是飞艇， 那么就可以把船上的发动机安在飞艇上， 让发动机来带动或推动飞艇升空和前进。 于是，这个法国人制作了一个雪茄烟形状的大飞艇。这 个 大 飞 艇 长 44 米 ， 直 径 12 米 ， 飞 艇 上 安 装 了 一 个 蒸 气 发 动 机 ， 这 台 发 动 机 可 以 驱 动一副 3 个 叶 片 的 螺 旋 桨 。18
26、52 年 9 月 24 日 ， 这 位 法 国 人 操 纵 雪 茄 烟 状 的 飞 艇 从 巴 黎 的 马 戏 场 起 飞 ， 以 每 小 时 8 千 米 的 速 度 飞 行 ， 3 个 多 小 时 后 ， 在 离 巴 黎 大 约 28 千 米 之 外 的 德 拉 普 降 落 。因为这个飞艇的升高还是采用热气球的原理， 而前进是采用了螺旋桨， 所以说这是一种 半操纵飞行。吉 法 德 飞 艇 过 了 30 多 年 ， 一 种 可 以 全 向 操 纵 的 飞 艇 问 世 了 ， 它 是 由 两 个 法 国 人 设 计 的 ， 他们给这艘飞艇起名为“法国号” 。“法 国 号 ”长 51 米 ， 飞
27、艇 上 装 一 台 9 马 力 的 发 动 机 ， 它 的 速 度 达 到 每 小 时 19.3 千 米 。“空中蒸汽车”计划除去风筝和气球，人们更加向往能够像鸟类那样展翅飞翔。15 世纪意大利的美术家、自然科学家和工程师达芬奇，就曾经仔细观察过鸟类的飞 行， 特别是鸟的翅膀， 画了不少鸟翼的速写， 设计过扑动翅膀进行飞翔的扑翼机草图。 后 来 又认识到鸟能飞翔是由于它的心脏提供了动力， 又设计过用螺旋桨驱动的扑翼机， 它的外形 像蝙蝠。据记载他制作了滑翔机，并亲自试飞，但已寻找不到可靠的证据。 他死后，有 人出版了他 生前对飞行 研究的专著 鸟的飞翔 。意大利人 为了纪念达 芬奇首创飞行机的
28、贡献，在新建的罗马国际机场竖立了达芬奇手拿飞机模型的雕像。 达芬奇设计的飞机草图达 芬奇的努力未能成为现实， 既受当时对于机翼如何获得升力的理论还未提出的限制，也受缺乏动力的限制。 然而，达芬奇仍不失为一位从科学的角度对飞行机械进行研究的先驱。16 世纪的英国哲学家培根在航空史上的贡献也值得一提，他设想的靠人力实现飞行的 想法，要比其他幻想家的想法先进得多。他这样想象： “供飞行用 的机器，上 面坐一个人 ，靠驱动一 台机械，使 人造翅膀上 下 扇 动扑打空气，尽可能地模仿鸟的动作飞行。 ”进入 19 世纪，气球飞行已为人们所接受，并从理论上认识到了它的可行性，于是有人 相应地从理 论上 “论
29、证” ：要制造出 比空气重的 飞行器是 不 可能的。他 们对于要发 明出以动 力飞行， 自重比空气重的飞行器的想法， 及对研究飞机的种种设想， 仍然持嘲笑和轻视的态 度。宗教界也有神父认为， 如果上帝愿意让人在空中飞行， 他就会给人类以安琪儿那样的翅膀。 既然上帝认为没有这个必要， 人类自己为此所作的一切努力， 也终将被证明是白费心机！ 为了航空事业的发展，有许多人相信他们的设想最终是能够实现的。 当时， 有一位科学家这样说： “我研究 飞行， 或 者叫空中航行 ， 是为了给一门在公众眼睛中接近于荒谬可笑的学科，增加一点尊严。 ” 英国一位名叫亨森的科学家，他就是研究飞机的先行者。他进行了多年
30、的研究，在他 40 岁的时候，他拿出了一种飞机的设计方案，他给自己设 计的飞机起名为“空中蒸汽车” 。“空中蒸汽车” 是什么样子呢？它有机翼、 尾翼、 升降舵和可操纵的水平、 垂直后翼面。 机翼的构成也很接近现代飞机， 机翼上有坚固的翼梁和厚翼肋， 翼梁上覆盖有纤维织物。 “空中蒸汽车”已具备了成功的载人动力飞行所需要的一切要素。 亨森遇到的一个难题是： 缺少一种既能产生推动飞机所需的足够的动力， 又不至于笨重到影响飞行的发动机。 亨 森 把 希 望 寄 托 在 蒸 汽 或 热 气 驱 动 的 发 动 机 上 。 这 也 是 亨 森 把 自 己 设 计 的 飞 行 器 叫 做“空 中 蒸 汽
31、车 ”的 一 个 原 因 。 为 了 检 验 “空 中 蒸 汽 车 ”的 可 靠 性 ， 亨 森 按 照 设 计 比 例 ， 制 造 了一个缩小的模型。 它在这个小模型上安上了一台小型蒸汽机， 用来驱动两副推进式螺旋桨。1847 年的一天，亨森用这个小模型进行了飞行试验。这架模型机从一个斜坡上起飞， 两副螺旋桨飞快地旋转， “空中蒸汽车” 开始滑跑、 上升， 突然， “空中 蒸汽车” 垂直地坠向 地面。 问题在哪里？当时人们还认识不到， 这是因为机翼的升力不足再加上发动机的重量过 重， 致使 “空中蒸汽车” 只是在空中滑翔了一段距离， 根本谈不上飞行。 由于模型试验失败， 亨森感到异常失望。尽
32、管如此，很多人还是把亨森称为“空中航行之父” 。亨森的职业是工程师， 他在小时候就对许多东西感兴趣， 在他的眼中没有一件机械装置 是完美的，他觉得都有改进的必要。熟悉他的人 说： “亨森每 看到一件新 设备，都要 研究一番， 并且想办法 对其进行改 进 ， 例如：一种新剃刀、一种后膛炮、一件织物的防水方法、一个清洗蓄水池的装置等等。 ”正是这种广泛的兴趣， 促使亨森不断地开动脑筋， 不断地试验， 不断地创新， 终于成 为 空中航行的先行者。托马斯 莫伊也是蒸汽驱动的发动机的爱好者。 他设计的前后单翼机叫做 “航空蒸汽机” ， 是一个带有 6 英尺直径双 推进器的大型飞行器。 采用蒸汽发动机作为
33、动力， 可实现 3 马 力状态下 550 转 数 /分 钟 。 航 空 蒸 汽 机 使 用 三 轮 着 陆 装 置 。 1875 年 6 月 ， 莫 伊 在 伦 敦 水 晶 宫 测 试了该飞行装置。 托马斯 莫伊设计的 “航空蒸汽机” 在飞行轨道指引下达到了 12 英 里/小 时 的速度， 但是这款飞行器并未产生足够的浮力离开地面。 尽管最终 “航空蒸汽机” 以失败 告 终，但是它 的部分设计 组件可用于 其他飞机设 计。依据计 算， “航空蒸 汽机”可飞 行离地 6 英尺高，但它最终并未实现这一飞行高度。第一个驾驶飞机的人法国人克莱芒阿代尔是第一个驾驶有动力的飞机离开地面的人。 阿代尔是一名
34、电气工程师和发明家， 他在研制电话方面取得了成果。 在法国， 他的知名度很高。1890 年 10 月 9 日，阿代尔驾驶一架叫“神风”的飞机进行了飞行。从外表上看， “神 风”像一个 蝙蝠，它的 机翼是按 照 蝙蝠翅膀的 形状设计的 。 “神风”上 安装了一台 蒸汽机， 机上有副螺旋桨。 机翼可以折叠 ， 就像现代航空母舰上起降的舰载飞机那样， 但机翼上没有 操纵面。他研制的这个蝙蝠形的飞机， 结构虽然比较先进， 但事实证明蝙蝠翅膀形状的机翼是不适合飞行的，再说他的蒸汽机也过重，阿代尔的“神风”最终没有取得成功。 另一个叫珀 西皮尔彻 的英国人设 计了一架滑 翔机，他给 这架滑翔机 取名叫“蝙
35、 蝠” 。机 上 装 有 内 燃 机 以 提 供 动 力 。 他 的 这 架 “蝙 蝠 ”曾 经 滑 翔 过 几 次 。 后 来 ， 皮 尔 彻 在 进 行 一 次 滑翔机滑翔时坠地， 摔成重伤， 在 1899 年 10 月 2 日死去。 皮 尔彻是早期死于空气飞行器事 故的英国人。阿代尔的 “神风” 飞机另一个引人注目的美国人叫马克西姆， 他曾经研制了一种机关枪， 这种机关枪 就以他的名 字来命名 ， 叫“马克西 姆机枪” 。 更 令人惊异的 是，他还制 造过一架 飞 机 。 这 架 飞 机 的 外 形 虽 然 与 “蝙 蝠 ”不 尽 相 同 ， 内 部 又 有 达 180 马 力 的 大
36、蒸 汽 机 ， 但 是 由 于飞机的机翼仍然不理想，蒸汽机马力虽大，自重也大，几次试飞都出了事故。阿代尔、 皮尔彻和马克西姆的试飞工作虽然很令人感兴趣， 但是他们的试验在航空史上 并不很重要。 这并不完全因为他们的试验没有成功， 更主要的是因为他们的试验没有取得开 创性的成果。与他们相比， 一个叫奥托 李林塔尔的德国人在航空史上却占有十分重要的地位， 因为 他的一系列实验直接导致了莱特兄弟的重大发明。滑 翔 机 的 历 史乔治 盖勒被认为是航空史上最重要的人物之一， 他被认为是第一位真实的科学航空调 查员， 第一位真实理解航空和飞行的基本法则的人。 盖勒滑翔机他的第一个飞行器设计建造 于 17
37、96 年 ， 带 有 逆 时 针 旋 转 推 进 器 。 3 年 之 后 ， 他 示 范 了 这 个 飞 行 器 证 明 其 能 够 实 现 飞 行 。 这是一个单翼滑翔飞机。1804 年，盖勒设计并建造了单翼滑翔机模型，并在公众场合下亮相。该飞行器带有可 调节的十字形机尾， 类似风筝外型的机翼装配在高角度范围内， 可变化重量， 可改变重力中 心。它可能是具有重大飞行意义的滑翔装置。李 布 瑞 斯 也 是 一 位 渴 望 飞 行 的 人 。 他 建 造 滑 行 机 的 灵 感 来 自 于 信 天 翁 的 外 型 。 1856 年他在海岸进行了一次短暂飞行， 当时是在逆风状况下由奔跑的马拉动启航
38、。 最终， 布瑞斯 超 过 了 之 前 预 计 的 飞 行 高 度 。 这 架 外 型 类 似 信 天 翁 的 飞 行 器 成 为 第 一 个 比 空 气 重 的 飞 行 装 置 ， 据 报 道 ， 飞 行 高 度 达 100 米 ， 航 行 200 米 的 距 离 。布瑞斯的人造“信天翁”1868 年，在法国海军的支持下，他建造了第二架飞行器，他 在布雷斯特市测试了 3 次均未飞行成功。 这架飞行器与第一架飞行器十分相似， 只是重量更 轻，其设计系统可分配机身重量。布瑞斯设计的这种飞行器，主要充当着机翼作用。1857 年 3 月，这项发明取得了专利 权。 该飞行器的设计和功能都源于自然， 能
39、够将信天翁的飞行特征应用于机械飞行设计， 而 不仅仅是一个自然界动物形式的复制， 其本身具有显著的飞行功能。 据悉， 布瑞斯一直坚持 自己的这项实验，认为其飞行器设计外形是成功的，虽然在测试飞行中曾受伤。第一架飞机诞生在 世 界 航 空 史 上 最 著 名 的 人 物 要 数 莱 特 兄 弟 。 莱 特 兄 弟 分 别 叫 做 威 尔 伯 莱 特 和 奥 维 尔 莱特。 他 们的父亲是一位主教， 住在美国俄亥俄州的德顿。 莱特兄弟先是在德顿开了一 个自行车修理店。 他们俩从小就喜欢航空， 他们曾写信给史密森博物馆索取有关航空科技的 书籍和资料，刻苦学习钻研。德国李林塔 尔的著作 飞行与翱翔 试
40、验 ，法国 马雷的著作 动物机理 和美国的 飞行机器的进步等书是他们反复研究的书籍。 莱特兄弟还认真吸取了前人的实践经验， 尤其是李林塔尔滑翔飞行的经验。 他们自己进行 了 至 少 1000 多 次 的 滑 翔 飞 行 试 验 ， 熟 练 地 掌 握 了 滑 翔 机 的 操 纵 方 法 。 接受前人，特别是李林塔尔在滑翔中失事的惨痛教训，1901 年，兄弟二人建设了一个小风洞， 制造了一个人工吹风的小环境， 可以让各种形状的机翼放在各种风向和气流和条件 下试飞，观察它们表现出来的性能和对不利的自然条件的承受力。这是莱特兄弟发明飞机成功的重要因素之一， 通过实验， 既可获得改进设计通向成功的 数
41、据， 又可避免李林塔尔那样的牺牲。 他们利用风洞测量了 200 多种 机翼的升力和阻力。 光 是测量机翼升力的试验就有几千次， 取得了可靠的数据。 风洞至今仍是航空设计师们不可缺 少的一项实验设备。人类历史中涌现过不少想发明飞行器的探索者， 也曾对鸟类的翅膀进行过观察、 进行过 简单的模仿， 却始终未能从理论上搞明白： 鸟明明比空气重 ， 为什么它展开双翼就能安详地 遨游在空中呢？这个问题的解决， 我们要感谢瑞士物理学家伯努利发现了流体力学中的 “伯 努利定理” ， 将这个定理 用来解释模 仿鸟翼构造 的机翼的 剖 面，其中的 秘密就揭开 了，那就 是： 当飞机的机翼向前行进时， 机翼将空气冲
42、开， 一股空气从弯曲的翼上面流过， 另一股 空 气从平坦的机翼下面流过，而后上面那股气流和下面那股气流要同时在机翼的后面会合。这时，上面的那股气流因为要“跑”这一段弯弯曲曲的“路”而加快速度，也就是说， 这部分的空气流速比下面的空气流速快，它的空气压力也就比下面的空气压力小。下面的空气压力比上面大，这就产生一股向上托住机翼的力，它就是升力。 鸟能展开它的双翼而安详地遨游在空中，也正是因为它的双翼有着这样的构造。 我们也可以做个实验， 将两个乒乓球并排挂在空中， 用嘴从它们两个中间吹去， 你会看到，两个乒乓球不仅不会分开，反而会互相靠拢。 这也说明空气流速大的地方， 空气的压力就小， 而空气流速
43、小的地方， 空气对物体的压力就大。正 是 根 据 这 个 原 理 和 在 风 洞 实 验 中 获 得 的 实 验 数 据 ， 莱 特 兄 弟 在 设 计 他 们 的 飞 机 的 时 候， 做成了上面稍稍凸起下面平坦的形状， 而且采取了双层机翼， 这都是为了获得比较理想 的升力。他们这种严谨的科学态度，为他们的成功奠定了坚实的基础。 还应提到的一点是，莱特兄弟还测量了飞机的飞行速度和高度。 在这些试验中， 他们发现李林塔尔编制的大气压力数据表是有错误的， 并对这个数据表进行了修正。应该说， 李林塔尔在当时的航空界是一位很有权威的人物， 他通过试验编制的大气压力 数据表是有“权威”的。然而，莱特
44、兄弟并没有 迷信这个“ 权威” ，他们 相信自己通 过千百次实 验得出的结 果 。 从 这 一 点 说 ， 他 们 是 十 分 勇 敢 的 。 甚 至 可 以 说 ： 正 是 莱 特 兄 弟 敢 于 向 “权 威 ”挑 战 ， 才 使 航 空器的发展有了突破性的进展。否则，他们只能停留在前人的基础上，裹足不前。莱特兄弟设计的飞机， 决定放弃沉重的蒸汽机， 采用先进的内燃机带动螺旋桨的方式提 供动力，但那时还没有出现结构轻、功率大的发动机，他俩决心自己制造。经过苦心研究， 终于研制出第一台 4 缸 8 马力的活塞 式发动机， 用它带动枞木制造的螺旋桨推进， 机上可以 有人驾驶。于是，世界上第一架
45、有动力的、被莱特兄弟命名为“飞鸟”的飞机，在 1903 年 夏 季 制 成了。1903 年 12 月 14 日，莱特兄弟把“飞鸟”搬到了一个海滩上准备试飞。那么谁来当飞 行员呢？兄弟两人都要第一个试飞， 因为他们两人都明白， 第一个试飞有很大的危险性。 怎么办呢？兄弟两人决定投掷硬币来决定谁先飞。 投掷的结果是哥哥威尔伯 莱特赢了。 遗憾 的 是 ， 哥 哥 威 尔 伯 莱 特 并 没 有 真 正 成 为 第 一 个 飞 行 员 ， 在 “飞 鸟 ”起 飞 时 ， 他 把 机 头 拉 得 太高， “飞鸟 ”失速了， 离开地面几 米的高度， 就一头栽到 附近的沙滩 中，威尔伯 莱特只 受了点轻伤
46、，可“飞鸟”却摔坏了。 “飞鸟”修好后，轮到奥维尔莱特试飞。1903 年 12 月 17 日的早晨，奥维尔莱特驾驶着“飞鸟”飞上了天空。这次飞行持续了 12 秒 钟 ， 飞 行 距 离 约 37 米 。 同 一 天 ， 他 们 又 进 行 了 3 次 飞 行 。 第 二 次 飞 行 了 约 53 米，第三次飞行约 61 米 。 第 四 次 飞 行 是 由 威 尔 伯 莱 特 完 成 的 ， 他 飞 行 了 约 260 米 ， 持 续 时 间59 秒钟。真遗憾， 由于当时人们不相信比空气重的飞行器能飞上天空， 这创纪录的世界第一次航 行飞行，在场观看的只有 5 个人。莱特兄弟试飞成功莱特兄弟的飞
47、机是双翼机， 机身是木构架式的， 没有蒙皮。 机翼蒙了 一层薄薄的麻布， 翼尖翘起， 机尾装有两片垂直尾翼， 水平尾翼装在机头。 飞机上有方向 舵 和操纵机构， 没有起落架。 飞机是靠木质滑橇在滑轨上起飞的。 为了减少阻力， 人俯卧在 下 机 翼 上 进 行 操 纵 。 飞 机 重 量 包 括 飞 行 员 在 内 ， 只 有 340 千 克 ， 其 中 发 动 机 约 重 68 千 克 。1905 年 10 月 5 日 ， 由 威 尔 伯 驾 驶 的 一 次 时 间 最 长 的 飞 行 持 续 了 38 分 钟 ， 飞 行 了 38.6 千米。莱特兄弟的成功并没有为美国政府和公众所承认。 虽然
48、在第一次试飞时，邀请了记者观看，但由于天气的原因和飞机的故障，未能飞成，因此，被邀的记者们拂袖而去，认为这是浪费时间。 一些权威人士仍然坚持认为机械飞行是不可能的！ 莱特兄弟并没有因为受到人们的冷淡而灰心丧气，他们执著地追求着自己的目标。他们深信：飞行器的时代来到了。1905 年 10 月 到 1908 年 5 月，在这段时间里，他们既不飞行，也不允许任何人去参观 他们的“飞鸟” 。他们潜 心研究对“飞鸟”性能的改进。1908 年 8 月，莱特兄弟和美国军方达成了制造莱特飞机的协议。威尔伯莱特重新恢复 了 飞 行 ， 8 月 8 日 进 行 了 第 一 次 公 开 表 演 ， 后 来 在 一
49、个 练 兵 场 又 飞 行 了 100 次 。 这 些 飞 机 成了全世界的头条新闻，传播媒介对莱特兄弟的飞机大加赞扬。“飞鸟” 不仅打破了当时所有飞机的各项记录， 而且还表明莱特兄弟已经研制出一种能 爬高、倾斜、转弯，并能进行平稳的圆圈和 8 字飞行的飞机。“飞鸟”和莱特兄弟的飞行技术，都远远超过了当时的任何飞行器和驾驶技术。 直到这时， 人们才认识 到： “飞鸟” 标志着巨大 努力和精心 计划的一系 列合理试验 的 顶点。在欧洲，没有一个人尝试设计像他们那样的飞行器。 中国的骄傲飞行家冯如1910 年 10 月 ， 国 际 飞 行 协 会 在 美 国 的 旧 金 山 举 行 飞 行 比 赛 ， 有 一 架 飞 机 同 时 获 得 了 飞 行高度、速度的冠军。“这是谁制造的飞机？” “驾驶飞机的是什么人？”许多新闻记者和航空界的人士都在打听。 比赛结束了， 国际飞行协会把一个优等证书颁 发给了这次比赛的冠军，他就是中国的第一个飞行家冯如。冯如从小读书十分用功， 学习成绩一直很好。 在课余时间， 他常和同伴一起动手， 模 仿 近代机械的式样，制作一些模型。他们用火柴盒作轮船，用泥作螺旋桨，做得十分逼真。冯如家中贫困， 他的 4 个哥哥都先后在饥荒中和瘟疫中死去。 后来， 冯 如离别亲
