1、为 人 类 插 上 翅 膀最 早 的 飞 行 器 风 筝春天， 当你放飞一只风筝， 你可曾想到， 风筝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。风筝作为一种玩具， 它的流行时间之长， 几乎没有任何一种玩具能够与它相 比 。 你 也 许 更 没 有 想 到 ， 风 筝 作 为 最 早 的 一 种 飞 行 器 ， 在 2000 多年前就参加了 作 战 。 大 约 在 公 元 前 200 年 ， 我 国 古 代 的 将 军 韩 信 ， 曾 经 放 飞 过 风 筝 ， 他用这 只风筝来测量敌人营寨的距离。 从此之后， 风筝曾被
2、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， 就像中国人 的相貌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 。 而欧洲的风筝的外形是细长 的三角形物体，做的有点像蛇，它有一条尾巴，飘荡在风筝的后下方。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 上了空中，他用这种办
3、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， 把一名士兵送上了几十米的空 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
4、一提的是，风筝曾经被科学家作为一种科学研究的工具。公元 1752年，著名的科学家富兰克林曾经利用风筝研究天空中的静电就是其中一例。1877 1878 年间，俄国的海军军官莫扎伊斯基，曾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， 因为这次记载并 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原理， 设计了
5、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，三年以后，滑翔的翅膀不再缚在自己的身上， 而 是 真 的 有 点 像巨大的两翼风筝那样， 李林塔尔只要用手紧握着与两翼相联系的绳索就可以滑 翔。他曾创造过从 50 米的山顶上向下滑翔，飘飞 350 米的记录。这种实验，当然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
6、 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，成为世界上的公认的第一架飞机发明者。关于这两 个故事，后面我们还将讲述更详细一些。研 究 比 空 气 轻 的 飞 行 器 的 人 们古时候， 很多人都注意观察鸟的飞翔， 并想办法模仿， 试图飞上天去。 更有 一些善于幻想的人， 想像出某种奇特的东西， 靠这种东西克服地球的引力， 飞上 天空。谈到关于轻于空气飞行器的发明， 它的理论根据， 应该感谢生活在两千多年 前的古希腊学者阿基
7、米德。 他有一个最著名的故事是在洗澡的时候， 从浴缸里漫 出 去 的 水 中 悟 出 了 最 简 便 的 计 算 物 体 体 积 的 方 法 ， 从 而 可 以 求 出 各 种 物 体 的 比 重。 当他领悟到这一点时， 兴奋得高呼 “尤里卡， 尤里 卡 （我知道了， 我知道了！ ） ” 现在青少年开展的命名为“尤里卡”发明竞赛，出处就是从这里来的。同时， 阿基米德还发现了： 任何一个物体， 它在液体中受到的浮力， 等于它 所排开的同体积的液体重。 这叫阿基米德定律， 又叫浮力定律。 当时的阿基米德 只是用水做的实验，因而它的应用当时也只限于水。直到阿基米德死后将近两千年，即到 16 世纪末、
8、17 世纪初的时候，意大 利一位名叫伽利略的科学家， 他将阿基米德的浮力定律由液体引申到气体。 他发 现，空气也是有浮力的，如果一个物体的比重比空气轻，它就会浮升到空中去， 就像比水轻的物体会浮在水面上的道理一样。据说，19 世纪末，意大利有一个叫德拉纳泰尔齐的牧师，他对大气压 力进行了研究。 他发现， 一个充满空气的容器， 比一个抽成真空的相同的容器要 重一些。 由此， 他推想， 如果一个容器所用的材料比充满这个容器所需要的空气 轻的时候，那么这个容器就会从地面升浮起来。他又进一步设想： 如 果 一 个 容 器比它排开的空气轻得多，那么这个容器就可能带着一定的重量上升到空中去。有一天， 德
9、拉纳根据自己的这些设想设计了一艘小船， 小船的底部用 4 只圆球托着。 这 4 只圆球准备用铜箔制做， 球内的空气要全部抽出来， 以便让这 4只圆球把小船升上空中。那时的德拉纳根本就没有想到，当他为这 4 只小圆 球抽出空气时， 大气的压力会把小圆球压破。 没有看到书上记载他是否做了抽气 的试验，但是，每个读者都会明白，他如果进行抽气试验， 那么结果肯定要失 败。尽管如此，我们还是应该把德拉纳看作是轻于空气航空器的先驱者。蒙 特 哥 菲 尔 气 体 与 “浮 空 器 ”其实， 第一个发明轻于空气的浮空器的发明家， 发明的契机到并不是来源于理论的推断，而是从自然现象中得到的启发。在 1782 年
10、 ， 有 一 个 名 字 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， 突然他发现， 壁炉中的火星、 烟尘和许多固态物质 平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口袋中， 很快口袋里面充满了热空气，
11、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里的弟弟艾迪安 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丝绸口袋， 往口袋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。蒙特哥菲尔兄弟俩人，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 公里远， 虽然他们兄弟俩人都不愿张扬， 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 俩 人 答 应 了 。 他 们 用 亚 麻
12、 布 做 面 ， 用 纸 做 衬 里 ， 制 作 成 了 一 个 直 径 大 约 10 米的大气囊， 1783 年 6 月 4 日， 在法国里昂诺内市的广场上， 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，在广场上搭了一个炉灶， 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。随着一声口令，8 个 人 同 时 松 手 ， 气 囊 开 始 上 升 ， 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 1800 米的高度，它在降落
13、前大约飘飞了将近 2 公里。巴黎科学院了解到蒙特哥菲尔兄弟的成就， 并邀请他们兄弟俩人到巴黎去表 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 米大的大气球。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 挂 了 一 个 笼子，笼内放上一只绵羊、一只公鸡、一只鸭子。这只热气球载着这三个“乘客” 升 上 了 空 中 ， 上 升 到 500 多 米 ， 飞 行 了 8 分 钟 ， 在 3 公 里 以 外 降 落 。 这
14、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” 。 热 气 球第一次载人飞行早在蒙特哥菲尔兄弟的气球升空之前的 900 多年前，也就是公元 907 年， 我国人民就已经制作成功了能够升空的 “松脂灯” 。 这种灯是用竹篾扎成的纸灯， 灯下用松脂点燃， 靠热空气把纸灯送上空中。 “松脂灯” 从
15、原理上看， 它就是一 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 一 些 争 论 。 俄 国 人 宣 称 ， 他 们 在 1731 年 就制造成功了热气球。 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
16、不但制成功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
17、升到 26 米的高度 ， 他 用 不 断 加 添 燃 料 燃 烧 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 ， 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。“查 理 气 球 ”与 第 一 个 死 于 航 空
18、事 故 的 人这 里 说 到 的 查 理 是 法 国 年 轻 的 物 理 学 家 、 教 授 ， 他 就 是 那 位 于 1787 年算出 气体受阻膨胀系数 “查理定律” 的教授， 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， 就能在空中停留的时 间越长。 然而查理以他对于气体研究的渊博知识， 认识到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
19、， 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。科学的发明与创造几乎都是在前人的成果上的一种再创造和再发明。 氢气重 量的发
20、现和不透气材料的研制， 单独看上去并没有什么特别伟大的地方， 但是一 旦把这两者结合起来，就会产生一个飞跃。查理就是这样一个飞跃的实践者。 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 米 3 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。查理日以继夜地工作，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
21、 气球世界上第一只氢气球再也没有完整地返回地面。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破了。 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， 它就会膨胀而最后导致了爆破。 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，
22、实现了首次气球载人飞行。 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，两种的气球都容易着火、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 那 个 热气球爱好者罗齐尔。时至今日， 我们都已知道这样一个普通常识： 氢气是一种强烈的还原
23、剂， 是 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，渐渐地越来越认识清楚了。气 球 第 一 次 投 入 空 战1870 年下半年，法国首都巴黎被普鲁
24、士军队包围了，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， 命令士兵立即开枪射击。 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
25、前 的教训， 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， 这给驾驶气球的人又增加了几分难度。 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
26、训练。这些海军水兵成了理想的气球驾驶员。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。装 着 帆 和 桨 的 气 球如果你看到早期的气球设计图， 你一定会惊奇地发现， 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航向
27、， 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”利用它内部气 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
28、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
29、时可飞行 8 公里。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前进和升空。 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，它的直径 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。1852 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 公里的速度飞行， 3 个多小时后， 在离巴黎大约 28 公里之外的 德拉普降落。 人类终于进行了有动力的操纵飞
30、行。 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。大约过了 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叫 “法国号” 。 “法国号” 长度有 51 米， 飞艇上装一台 9 马力的发动机，它的速度达到每小时 19.3 公里。“空 中 蒸 汽 车 ”计 划 失 败除去风筝和气球，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
31、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， 又设计过用螺旋桨起动的扑翼 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 芬奇首创飞行机方面的贡献， 在新建的罗马国际机场建立了达 芬奇手 拿飞机模型的雕像。达 芬奇的努力终于未能成为现实， 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 大 、 自 重 轻 的 发 动 机 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。还有 16
32、 世 纪 的 英 国 哲 学 家 培 根 ， 他 在 航 空 史 上 的 贡 献 值 得 一 提 ， 他 设 想 的 靠人力实现飞行的想法，要比其他幻想家先进得多。他这样想像： “供 飞 行 用 的 机器，上面坐一个，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， 对研究飞机的种种 设想， 仍然挂嘲笑和轻视的态度。 宗教界也有神父认为， 如果上帝愿意让人在
33、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 自己为此所做的一切努力，也终将被证明是白费心机！ 在任何一门科学的发展 史上， 总有一些热心人， 不畏艰难， 勇敢地追求着他们的目标。 为了航空事业的 发展， 有许多人相信他们的幻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。 ”英国一位叫名亨森的科学家， 他就是研究飞机的先行者。 他进行了多年的研 究 ， 在 他 40 岁 的 时 候 ， 他 拿 出 了 一 种 飞 机 的 设 计 方 案 ， 他 给 自
34、己 设 计 的 飞 机 起 名为“空中蒸汽车” 。“空中蒸汽车” 是一种什么样子呢？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： 缺少一种概能产生推动飞机所需的足够的动力， 而 且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
35、“空中蒸汽车” 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
36、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。驾 驶 “蝙 蝠 ”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平地的人。 阿代尔是 一名电气工程师和发明家，他在研制电话方面曾取得了成果，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
37、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 并 没 有 取 得 成 功 。 另 一 个 叫 珀 西 皮 尔 彻 的 英 国 人，他设计了一架滑翔机，他给这架滑翔机取名叫“蝙蝠” ，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
38、 滑 翔 时 坠 地 ， 他 摔 成 重 伤 ， 在 1899 年 10 月 2 日 死 去 。 皮 尔 彻 是 早 期 死 于 重 于 空气飞行器事故的英国人。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，他还曾制造过 一架飞机。这架飞机的外形虽然与“蝙蝠”不尽相同，内部又有具有 180 马 力 的大蒸汽机， 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
39、试验都没有成功， 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。奔 跑 起 飞 的 人阿代尔等人的实验，从另一方面给了李林塔尔启发，他决定改变一下思路， 将机翼固定起来， 滑翔飞行。 李林塔尔从 1891 年开始作滑翔飞行。 他在 1891 年制做了第一架固定翼滑翔机， 到 1896 年， 他已经制造出了 5 种单翼滑翔机和两 种双翼滑翔机。在一个滑翔飞行的好天气， 一大早李林塔尔就把滑翔机弄到了山顶上。 吃过 早饭， 他邀来了往日的许多朋友， 今天他要给朋友
40、们展示一下他的滑翔技术， 他 决定进行一次远距离滑翔。朋友们聚集在里诺韦山的山坡下，看着李林塔尔充满信心地登上了滑翔机。 只见滑翔机顺着山坡疾驰而下， 很快， 滑翔机升起来了。 李林塔尔在空中自由地 滑翔。100 米、200 米、300 米李林塔尔超过了以往自己的滑翔距离。观看李 林塔尔滑翔的人们，情不自禁地欢呼起来。突然， 刮起了一阵狂风， 李林塔尔的滑翔机就像一叶小舟， 遇上了惊涛骇浪， 在空中剧烈地摆动。 李林塔尔使出了浑身的招数， 想拼命地稳住滑翔机， 转眼间， 又一阵狂风刮来， 李林塔尔的滑翔机再也无法正常飞行了， 一个跟头栽下来， 坠 落在山脚下。 人们惊呆了 ， 朋友们把满身鲜血
41、、 昏迷不醒的李林塔尔送进了附近 的门诊所。 第二天， 这位航空界的先驱， 永远地闭上了眼睛。 人们牢记着不久前 他对朋友们说过的一句话：要想取得进展“必须做出牺牲” 。李林塔尔用他自己的牺牲，为航空器的发展铺垫了道路。 在李林塔尔牺牲不久， 他的朋友们举办了一个滑翔爱好者俱乐部， 以纪念他。从此，滑翔俱乐部遍布世界的各个角落。“机 场 ”落 入 河 中这里说的“机场”并不是飞机起飞和降落的那种机场。 “机 场 ”是 一 种 飞 行 器的名字。它的设计者是一个叫兰利的美国人。兰利年轻时是一位铁路勘测员、 土木工程师， 后来成了著名的天文学家。 他 是美国航空科学的先驱，多年从事飞机的研究工作。
42、他为了掌握飞行技术， 在 史 密 森 博 物 馆 把 模 型 翼 装 在 旋 转 臂 上 进 行 过 多 次 实 验 ， 也 用 鸟 的 标 本 进 行 过 试 验。后来，他把注意力转移到蒸气驱动的模型飞机上。他先后试验了 4 架，都没有获得成功。他并不气馁，又继续试验第 5 架和第 6 架，这两架飞机成功地飞行了很多次，最长的飞行距离达到了 1280 米。 这两架模型飞机都是用金属制成的，每架飞机有两副机翼，一副在前， 一副在后。每副机翼的翼展为 4.27 米，机翼之间是发动机，它驱动位于中部的两 副螺旋桨。 这两架模型机都是从波托马克河上一艘宽敞的游艇上， 用弹射器发射 的。就在这时， 有
43、人告诉兰利一个好消息： 美国总统决定， 如果兰利能够制造一 架可用于军事用途的金属飞机， 那么美国政府可以给兰利提供资金。 兰利十分高 兴 ， 他 决 定 按 照 美 国 总 统 的 要 求 试 一 试 。 作 为 第 一 步 ， 他 制 造 了 一 架 尺 寸 为 1 4 的样机 ， 这架小飞机上安装了一台小型汽油发动机 ， 这是世界上第一架用汽油 发动机飞行的飞机。紧接着，他又制造了一架全尺寸的载人飞机。飞机的翼展为 14.63 米， 机 上安装一台十分轻巧的高效率汽油发动机。 兰利给他制造的这架飞机起了一个令 人迷惑不解的名字“机场” 。兰利仍旧采用弹射起飞的方式，让“机场”从波托马克河
44、上的游艇上起飞。 第一次弹射， “机场”与弹射机械装置相碰撞，掉进了波托马克河里。兰利对弹 射装置又进行了改进， 他又进行了第二次弹射， 糟糕的是， “机场” 又与弹射装置相撞， “机场” 被弹射机缠住， “机场” 又落入河里。 两次失败， 使美国政府对 兰利失去了信任， 兰利的试验也就从此中断了。 今天的航空专家们认为， 当时兰 利制造的“机场”不能称为真正的实用飞机。“飞 鸟 ”试 飞 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
45、。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。他们对航空理论有了较深的了解。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
46、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， 通过实验， 既可获得改进设计 通向成功的数据，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。 光是测量机翼的升力就有几千次， 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。莱特兄弟利用风洞对机翼所能产生的升力进行了多次试验， 这是他们的发明 获得成功的又一重要因素， 或者可以说是关键性的因素， 因为只有对机翼怎样获 得升力， 以及它怎样才能获得足以使自己升到空中去的升力的问题， 从理论到实 践 都 做 到 心 中 有 数 以 后 ， 才 能 摆 脱 盲 目
47、 的 实 验 状 态 而 不 断 自 觉 地 修 正 自 己 的 设 计。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 流要在同时于机翼的后面会合。 这时， 上面的
48、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。 伯努利定理就像我们在日常生活中可以观察 到： 为什么刮大风时风从房顶吹过， 却把房顶掀开了呢？就是因为房顶上面的空 气流动得比房顶下面的空气快， 空气压力骤然比下面的空气压力减小许多， 房顶 下面的空气所产生的巨大升力就把房顶给掀开了。我们也可做个实验实地观察， 将两个乒乓球并排挂在空中， 用嘴从它们两
49、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。 这也是说明 空气流速大的地方， 空气的压力就小， 而空气流速小的地方， 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， 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做动力，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
