飛機的發(fā)明

在發(fā)明輕于空氣的飛行器如熱氣球和飛艇之前，人們就想模仿鳥類在天空中飛翔。因此，許多早期飛行器的設(shè)計，如約1500年的達爾文畫的飛機草圖，機身上都帶有振翼。大約過了500年，人們這個愿望才得以實現(xiàn)。

帶有振翼的飛行器稱做撲翼飛機，但除了模型外，歷史上還沒有建造真實撲翼飛機的記載。即使撲翼飛機被建造，由于要靠人的肌肉提供動力推進，飛行也是實現(xiàn)不了的。近期，已經(jīng)成功地建造出人力飛機，但都是依靠現(xiàn)代的空氣動力學(xué)、機械學(xué)和材料學(xué)等方面知識的支持才實現(xiàn)的。

早在約公元前1000年，中國人就發(fā)明了風(fēng)箏，這是世界上第一種重于空氣的飛行器。19世紀后期，人們建造了載人風(fēng)箏，其中包括1894年英國士兵貝登堡（1860～1937年）設(shè)計的用于軍事的風(fēng)箏，以及1901年美國馬戲團老板薩繆爾·科第（1867～1913年）“上校”對其做的改進版。現(xiàn)在，滑翔風(fēng)箏和機動滑翔飛翼飛行器都沿承了這樣的設(shè)計理念。但是，在飛機領(lǐng)域取得的真正進展是從滑翔機的飛行試驗開始的。

大事記

1808年 無人駕駛滑翔機問世

1848年 蒸汽動力飛機模型問世

1853年 載人滑翔機問世

1890年 非人工操縱的蒸汽動力飛機問世

1891年 可操縱的載人飛機問世

1903年 可持續(xù)飛行的汽油引擎的飛機問世

英國發(fā)明家喬治·凱利爵士（1773～1857年）是滑翔機先驅(qū)之一，1808年，他試飛了無人滑翔機，其機翼面積近30平方米。1853年，他建造了另一架重達135千克的載人滑翔機，這架滑翔機的乘客就是凱利的男仆——他并未意識到自己將是世界上第一位在重于空氣的飛行器上的飛行員。三年后，法國海軍軍官讓瑪利·李·布瑞斯（1817～1872年）在法國北部海灘進行了一次短途滑翔飛行。1895年，蘇格蘭飛行家皮爾徹（1866～1899年）利用他的懸吊式滑翔機“蝙蝠號”做了一次部分控制的滑翔飛行。一年后，皮爾徹建造了第四架滑翔機——“老鷹號”，滑翔機的舵柄連接到四槳葉的方向舵上，以控制滑翔機的飛行。1897年，他的“老鷹號”打破了飛行器飛行距離的世界紀錄，達到了250米。1899年，皮爾徹在“老鷹號”墜毀時受了重傷并逝世。

德國航空學(xué)先驅(qū)奧托·利林塔爾（1848～1896年）是世界上仔細研究滑翔機并制造可控滑翔機的第一人。1891年，他進行了首次操控滑翔機的飛行。利林塔爾早期的滑翔機設(shè)計都是模仿鳥類翅膀，但是后來他給滑翔機加上了一條尾翼以保持穩(wěn)定性，同時他提出了安裝兩對翅膀（一對在另一對的上方）的想法，飛行員吊在滑翔機的翅膀下面，就像現(xiàn)代滑翔傘運動一樣。雙翅膀的設(shè)計（后來稱做雙翼飛機）保留了幾乎所有早期飛行器的一個共同特征。1893年，利林塔爾嘗試制作類似鳥的連接翅，但是以失敗告終。1896年，他駕駛的滑翔機墜毀，利林塔爾則遇難身亡。美國的萊特兄弟——威爾伯·萊特（1867～1912年）和奧維爾·萊特（1871～1948年）了解了利林塔爾所做的先驅(qū)工作，受到了很大的震撼和鼓舞。同時，法裔美國發(fā)明家奧克塔夫·沙尼特（1832～1910年）在1896年建造了一架特別穩(wěn)定的滑翔機，引起了萊特兄弟的關(guān)注。1903年，萊特兄弟建造了更加完善的載人滑翔機。

到了20世紀早期，工程師著手設(shè)計我們現(xiàn)在所知的機身，但他們?nèi)鄙俸线m的動力來源。當(dāng)時，蒸汽發(fā)動機是唯一的選擇。早在1842年，英裔美國工程師威廉·漢森（1812～1888年）取得了單翼飛機的發(fā)明專利，該飛行器包括蒸汽發(fā)動機、助推器和可承載幾個人的機艙。但是漢森只能造出一架非功能型模型來。1848年，英國發(fā)明家約翰·斯特林費洛（1799～1883年）建造了一架蒸汽動力的飛行器，但是飛行了一小段距離后就墜毀了。1890年，法國工程師克萊門特·阿德爾（1841～1926年）建造了一架全尺寸蒸汽動力單翼飛機“Eole號”，飛機依靠本身的動力只飛行了50米，但是阿德爾還沒有設(shè)計出控制飛機飛行的方法。

由美裔英國發(fā)明家海勒姆·馬克西姆（1840～1916年）建造的巨型飛機取得了短暫的成功。1894年，馬克西姆建造的雙翼飛機裝有兩臺蒸汽發(fā)動機，每臺驅(qū)動一個推進器。沿著一條軌道起飛后，飛機可以攀升到距地面1米的高度。兩年后，美國天文學(xué)家薩繆爾·朗利（1834～1906年）建造了一架大型蒸汽動力飛機模型，這架飛機飛行了90秒，飛過的距離為800米。

蒸汽發(fā)動機對于飛機飛行來說太重了，汽油發(fā)動機是更好的選擇。1903年秋季，朗利建造了一架配有汽油發(fā)動機的全尺寸飛機。但是，在華盛頓，兩次從大型駁船上起飛的嘗試飛行都以失敗告終——每一次都墜入波托馬克河里。萊特兄弟用輕質(zhì)的鋁材制造了汽油發(fā)動機并將之安在他們的滑翔機上。1903年12月17日上午，在美國北卡羅來納州小鷹城，弟弟奧維爾·萊特駕駛著“飛行者1號”進行了世界上首次動力飛行。這是第一次由人控制飛機的起飛和降落的全過程的飛行。“飛行者1號”共進行了4次試飛，第一次飛行距離36米，持續(xù)時間12秒；最后一次飛行距離260米，持續(xù)時間59秒，這是公認最早的空中持續(xù)動力飛行，并給世界航空史帶來了一場歷史性革命。這次成功的飛行預(yù)示著重于空氣的飛行時代的到來。3年后，即1906年，巴西飛行家桑托斯-杜蒙特（1873～1932年）駕駛自己設(shè)計的裝配了發(fā)動機的滑翔機進行了一次短時飛行。

飛機發(fā)展的另一個關(guān)鍵就是制造飛機的材料問題。鋼鐵和其他的合金代替了木材制造飛機機身。鋁材面板取代漆布包裹機身。在萊特兄弟首次成功飛行之后的44年，載有汽油引擎的噴氣式飛機飛行的速度超過了聲速，這也就是我們說的超音速噴氣式飛機。