开飞机上天：人类想象的翅膀

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。