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是誰發明的飛機

生活 更新时间:2024-07-22 05:07:36

還用問嗎?地球人都知道,美國的萊特兄弟。

其實,也不盡然。飛機的發明是一個接力過程,萊特兄弟跑的是最後一棒,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,值得人們永遠銘記。

一、喬治﹒凱利,固定翼飛機概念的原創者

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喬治﹒凱利的滑翔機在牽引試飛中

喬治﹒凱利(1773-1857),英國人,在飛機發展史上,他是一位重要的奠基人,被後人尊稱為“空氣動力學之父”。

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,實現了人類的飛天夢想。當時,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,那麼比空氣重的鳥兒為什麼也能在空中翺翔呢?

凱利一生都在思考和解決這個問題。經過大量研究,凱利發現鳥類的翅膀具有産生推力和升力的兩種功能。人類如果能用不同裝置分别實現上述功能,會比簡單模仿鳥類飛行容易得多。這一發現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型和理論基礎。在此基礎上,凱利還繪制了飛機設計草圖。

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複制的喬治﹒凱利滑翔機

苦于當時沒有合适的輕質量發動機,凱利隻能用滑翔機來驗證自己的理論與設計。1853年,喬治·凱利進行了曆史上首次滑翔機載人自由飛試驗。試飛結果,文獻中沒有明确記載。1971年,一位英國飛行員按照凱利的筆記,仿制了一架當年的滑翔機,試飛取得了成功,驗證了飛機設計的正确性。

二、奧托·李林達爾,空氣動力飛行第一人

奧托·李林達爾(1848-1896),德國人,滑翔機設計、制造和飛行第一人,被譽為“滑翔機之父”。

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李林達爾和他的雙翼滑翔機

李林達爾認為要飛上藍天,首要問題不是動力,而是飛行器的結構設計與穩定操縱。于是,他選擇了滑翔實驗。為了設計出理想的飛行器,李林達爾對鳥類飛行進行了深入研究。他耗費數年時光悉心觀察,仔細研究各種鳥類的翅膀結構和飛翔方法。李林達爾模仿鳥翼,七年中先後設計、制造出了18種型号的滑翔機。他操縱着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驗。1891年,李林達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。李林達爾背着這架“大鳥”順着山坡疾跑幾步,縱身一躍,借着風力,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天!之後,李林達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,最遠一次達到了1000米。

李林達爾的貢獻主要體現在三個方面:一是潛心研究鳥類飛行數十年,在其心血之作《鳥類飛行——航空的基礎》一書中,詳細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,從而明确地回答了機翼如何才能更好地産生升力的問題。二是提出和驗證了靠飛行員重心變化改變飛行姿态的操縱方法,初步解決了飛機的飛行控制問題。時至今日,翼傘等懸挂式滑翔機依然沿用這種簡便的控制方式。三是為後人留下了大量的寶貴的實驗資料,從1893年到1896年的三年時間裡,李林達爾進行了2000次以上的滑翔飛行試驗,三次改進總體布局,積累了大量實驗數據,并以此為基礎編制了《空氣壓力數據表》,撰寫了《飛翔的實際試驗》。

三、萊特兄弟,有動力可控持續空氣動力飛行第一人

如果把固定翼飛機的誕生比做一場接力長跑,那麼萊特兄弟就是實現沖刺的最後一棒。

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萊特兄弟與“飛行者1号”

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上,通過大量風筝、滑翔機以及風洞試驗,認為要讓飛機飛起來,在技術上主要要解決三個問題:(1)制造升力機翼;(2)獲得驅動飛機飛行的合适動力;(3)在飛機升空之後,平衡和操縱飛機。當時,前兩個問題已經初步解決,萊特兄弟面臨的主要是穩定性和操縱性問題。

飛機的穩定性和操縱性是一對矛盾,為了解決這對矛盾,在前人經驗的基礎上,萊特兄弟做了兩點重大改進:一是增大機翼面積,改善飛機的穩定性。早期飛機,類似于平衡車,靠飛行員調整重心改變飛行姿态。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定性。例如,李林達爾的機翼面積僅有14平方米,萊特兄弟的機翼面積達到了28平方米。二是萊特兄弟發明了機械式飛行控制系統,通過升降舵實現飛機的俯仰控制,通過方向舵實現飛機的轉向控制,并通過扭轉翼尖實現飛機的滾轉控制,解決了飛機的操縱性問題,實現了三軸六自由度可控飛行,為飛上藍天掃清了最後障礙。

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飛行者1号

1903年12月17日,在美國北卡羅萊納州基蒂霍克的小山上,萊特兄弟實現了他們的沖天一飛,拉開了人類動力航空時代的大幕。

四、格倫·哈蒙德·寇蒂斯,為飛機補上了完美一筆

格倫·哈蒙德·寇蒂斯(1878-1930),美國人,著名的飛機設計師和飛行家,被譽為“水上飛機大王”,他的水上飛機創造了多項世界紀錄,還開創了艦上起飛與降落的先河,催生了航空母艦的誕生。

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1908年6月裝有翼尖副翼的“六月甲蟲”飛上藍天

在飛機發展史上,他的獨特貢獻在于發明了簡單可靠的翼尖副翼,取代了萊特兄弟複雜的翼尖扭轉機構。萊特兄弟的飛機一直延續了通過鋼索傳動,使得兩側機翼的翼尖反向扭轉變形,從而實現飛機滾轉控制的設計。比如,左側機翼翼尖前緣向下、後緣向上,機翼低頭,升力降低;右側機翼翼尖前緣向上、後緣向下,機翼擡頭,升力增大,于是在左右機翼升力差的作用下,飛機向左滾轉。寇蒂斯深入研究後認為,隻要在翼尖處加裝一個擋闆,上下擺動,就可以實現上述功能。後來,又将其移動到了翼尖後緣,結構更為可靠,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争,幾近破産。一戰後,在美國政府的幹預和支持下,寇蒂斯東山再起。1929年,往日的競争對手聯手成立了寇蒂斯-萊特公司,一度成為美國最大的飛機制造商。二戰時的“一代名機”,寇蒂斯P-40就是公司的傑作。二戰後,随着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,到李林達爾确定機翼選型,再到萊特兄弟解決了飛機的穩定性與操縱性問題,最後寇蒂斯完成了副翼設計。一百多年過去,飛機的規模不斷擴大、功能不斷擴展、外形也有了許多變化,但是決定飛機基本構型的五大部件(機身、機翼、尾翼、發動機和起落架)及其相互位置關系已經基本穩定。回過頭來,您說誰發明了飛機?

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