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开飞机上天:人类想象的翅膀

来源:科普中国-科学原理一点通 2017-09-13     

  飞上天,和鸟儿一样展翅飞翔,是每一个人的梦想,有了梦想就会有实际行动。从古至今,人类总在不断地尝试、不断地探索。“飞行者1号”试飞成功,标志着人类实现了飞天的梦想。

  波音787飞机

第一个开飞机上天的是谁

  法国的电气工程师克莱芒·阿代尔严格上来讲,是第一个驾驶有动力的飞机离开平地的人。他驾驶一架叫“神风”的飞机,在1890年10月9日,进行了飞行试验。阿代尔在“神风”上安装了一副螺旋桨、一台蒸汽机,机上有,外形像振翅飞翔的蝙蝠,事实上,机翼就是模仿蝙蝠翅膀的形状设计的。由于蒸汽机过重,机翼是蝙蝠翅膀形状的,不适合飞行,“神风”没有取得成功。

  此后,美国人马克西姆设计一款飞机,他在飞机的内部装了180马力的大蒸汽机,也进行了类似的飞行尝试。由于飞机的机翼没有达到理想的飞行模式,虽然蒸汽机马力加大了,本身的重量也跟着加大,试飞几次都以失败告终。

  德国人李林塔尔受阿代尔等人实验的启发,他用固定机翼滑翔飞行,改变了思路。李林塔尔从1891年到1896年,多次进行了滑翔飞行,并创造了从50米山顶上向下滑翔、飘飞350米的记录。在1896年的一次滑翔飞行中,李林塔尔为航空事业献出了生命,不幸从空中坠落。

  美国两个开自行车修理店的年轻人莱特兄弟,听到这个不幸的消息万分悲伤。莱特兄弟制造的第一架飞机“飞行者1号”于1903年12月17日,在美国的北卡莱纳州试飞成功。上午30分,弟弟奥佛驾驶“飞行者1号”在北基蒂霍克海滩进行动力飞行,在空中逗留了12秒,飞行距离为36米。接着哥哥韦伯接着试飞行,59秒飞行了3200米。第一架能飞行的飞机就这样诞生了,是人类历史上第一次持续、稳定、载人、可操纵、有动力,重于空气飞行器的,成功升空并飞行的标志性里程,人类征服天空的梦想从这一刻开始变为现实。

  第一架实用飞机的成就归给了莱特兄弟,他们指的是奥维尔和维尔伯。1904年和1905年,莱特兄弟继续对飞机进行改进,分别造出了“飞行者2号”和“飞行者3号”,哥哥韦伯在同年10月5日驾驶“飞行者3号”航程达39公里,持续飞行了38分钟。这次试飞,证明了“飞行者3号”已经具有了实用效能。

  巴西的杜蒙特钻研数年后,设计了导航装置安放在前端,24马力的发动机装在飞机尾部,杜蒙特本人则站在篮子里,名为“14bis”的飞机。

  飞机1906年7月首次试飞,没有成功。飞机在9月7日试飞时,终于离开了地面一会儿此后,在10月23日的下午,当杜蒙特把发动机的功率增至50马力,飞机升到3米的空中,飞行了60米。这次飞行在巴西人眼里,才算是人类“第一架真正意义上的飞机”的诞生。在航天史上,请记下此人的名字吧:桑托斯·杜蒙特巴西航空发展的先驱,有动力装置的气球、重力空气的航空器的研制者、飞行家。在欧洲被称为航空之父,在巴西至今仍保持这一称号。

  航空之父:桑托斯·杜蒙特

飞机为什么不能像鸟儿一样扇翅飞翔

  人类在很久以前就幻想着能够,像鸟儿一样在天空中飞翔。为了能达到飞天的目的,许多能工巧匠通过制作各种翅膀,试图像鸟儿那样飞上天。

  中国最早记载飞行的是《汉书》:东汉王莽当政时,有人自称能够飞行,可以对匈奴展开空中侦察。王莽请他进行试验。结果此人在胳膊上绑了两只大翅膀,从高楼上飞下,但只飞行了几百步。这是最早模仿鸟类成功飞行的典型例子。在西方国家,做过类似尝试的人都以失败告终。这些就是人类最早以自身进行的关于扑翼机的尝试。

  进入到15世纪以后,著名艺术家达·芬奇设计了一架外形像一只燕子,有一个三角形的尾羽、一双宽大的翅膀的扑翼机。他是这样设想的:人俯卧在扑翼机中部,手扳前部装有鸟羽的横杆,脚蹬后顶板,像划桨一样煽动空气,推动飞行。达·芬奇用很久的时间研究了鸟的翅膀,利用解剖学和物理知识设计的方案。这是一种进步,与之前的带翼飞人相比。

  莱特兄弟发明了固定翼飞机后,很多人觉得之前研究的扑翼机走的是弯路,才一直没有成功飞上天。随着现代科技的进步,仍有许多人醉心于扑翼机研究。

  目前接近实用的扑翼机已经问世。根据原理分为,仿昆虫扑翼和仿鸟扑翼两种。有大型载人扑翼机试飞,还是以微小型无人扑翼为主。

  研制进展较快的是小型无人扑翼机,像模仿蜻蜓和鸟儿的扑翼机,只有几厘米大小,可以对指定区域拍照侦察,机身上携带了微型相机,这样的扑翼机在美国发达国家已经研制出来。没有大规模使用,飞行距离还不能满足要求,续航能力不足,随着科学的进步,相信会研制出更为实用的小型无人扑翼机。

  相对滞后的是大型载人扑翼机的研制。加拿大在2010年9月,成功试飞了名字叫“雪鸟”的人力扑翼机。这种扑翼机起飞时靠汽车牵引加速,有长达32米的翅膀,飞行动力由驾驶员蹬轮子提供。雪鸟飞行了145米后成功着陆。不过,雪鸟还不具备实际运输用途,也只能算是试验和尝试,扑翼机的研制还需要有人不断尝试和研究。飞机要想和鸟儿一样振翅飞翔,还有很长的路要走。

  首架人力扑翼飞机

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[责任编辑:李阳阳]

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