飛機出現(xiàn)的歷史

飛機出現(xiàn)的歷史

大家都見過飛機，有沒有想過飛機為什么能飛起來呢？

要想讓飛機安全地起降，并不是輕而易舉就可以實現(xiàn)的。我們今天能夠乘坐如此方便快捷的飛機，正是幾百年來航空科學技術的不斷累積，以及眾多飛行試駕員先驅(qū)前赴后繼，甚至不惜犧牲自己寶貴生命所換來的。那讓我們來了解一下，飛機是怎樣被研制出來的。

人類自古就有飛上天空的夢想，東方的道教認為人在修仙之后可以招來祥云登天，西方的基督教則認為人在死后會上天堂，當然這些都只停留在神話傳說的層面上，沒有人真的會飛。

第一個理性思考飛天可能性的人，是著名的意大利藝術家達·芬奇。達·芬奇對鳥類的飛行能力很感興趣，他敏銳地意識到，鳥是一架按照數(shù)學原理工作的機器，人有能力仿制這種機器，包括它的全部運動。達·芬奇認為，只要按照鳥類的方式給人類安上翅膀，就可以自由地飛翔了。

經(jīng)過認真研究，達·芬奇于1505年完成了《論鳥的飛行》一文。在文中，他深入分析了鳥類的飛行原理，甚至設計了人力撲翼機，就是一種使得人像鳥類一樣可以扇動翅膀的裝置。可惜的是，達·芬奇雖然巧思過人，但是鳥類的幾個先天生物機能是人類所沒有的，因此導致了他設計的失敗。鳥類有強大的肌肉、有力的心臟、輕巧的骨架、還有特殊的外形，這幾個條件是鳥類能飛起來的關鍵要素。生物學上的差異，讓人很難模仿鳥類的飛行。一直到2010年，人類的技術才突破了生物的限制，制作了出了可以像鳥兒一樣飛行的人力撲翼機。這個撲翼機展翅有32米，重量只有42.6千克，靠人在倉內(nèi)蹬車就可以飛翔。

達·芬奇

達·芬奇雖然走錯了方向，但是他的研究毫無疑問是人類科學研究航空的起點。達·芬奇去世之后，由于他的藝術成就太高，科研成果竟然無人知曉，他的論文雖然保存得很完善，但是被束之高閣，幾百年后拿破侖入侵意大利時才得以重見天日。直到20世紀20年代，人們才真正意識到，原來達·芬奇才是航空科學的鼻祖。

飛機升空的理論基礎

我們知道，飛機是于1903年由美國人萊特兄弟發(fā)明的。我們還知道，科學的理論總是先于科技實踐的，那么飛機的理論是由誰提出的呢？

十八至十九世紀，是人類科學的起步期，在這個期間，英國是世界文明進步的發(fā)動機。無數(shù)重大發(fā)明，包括蒸汽機和火車，都來自于英國，最早的航空原理奠基人，就是英國人喬治凱利男爵。

喬治凱利男爵

萊特兄弟

凱利于1773年生于英國約克郡，19歲承襲了男爵爵位，錦衣玉食的生活讓凱利可以專心于研究自己喜歡的東西。當時法國人發(fā)明了熱氣球，并且實現(xiàn)了人類登天的夢想，受此影響，凱利對飛行十分著迷，開始專注于航空科學的研究。

凱利的過人之處，在于他能超越固有的思維。他認真研究了鳥類的飛行模式，仔細計算了數(shù)據(jù)，敏銳地意識到，鳥類的飛行方式也許不適合人類。他一生都很喜歡從中國傳來的竹蜻蜓，竹蜻蜓不用翅膀扇風，照樣可以起飛。后來凱利提出一個重要觀念：飛行器不用模仿鳥類，而是應該使用固定機翼。

1809年，凱利寫出經(jīng)典論文《論空中航行》，提出飛機的基本原理。他認為，飛機是“重于空氣的飛行器”，其核心問題就是如何給一個平板提供動力，讓其在空氣中產(chǎn)生升力，并支撐其重量。這其實就是飛機之所以能起飛的關鍵所在。凱利甚至自己設計過一個飛機，其數(shù)據(jù)與一百年后飛行成功的萊特兄弟三號滑翔機非常吻合。

可惜的是，凱利生活的年代太早，那時候連蒸汽機都剛剛發(fā)明，所以他沒能等到合適的航空發(fā)動機面世。他做了一些滑翔機的實驗，并且取得了成功。他的研究太超前，當時無人重視。1857年，凱利去世，他在筆記中寫下遺言：給你，查看筆記的朋友，我已經(jīng)不在了，愿你能從這些涂鴉中尋找出智慧的火種。

飛機究竟是怎么飛起來的呢？看似簡單，實際上很不好回答。

飛機要想飛起來，有幾個基本條件：第一是要有發(fā)動機，能讓飛機有前進的動力；第二是要有一對完善的機翼，讓飛機有足夠的升力；第三是要有尾翼，這樣才能穩(wěn)定飛行；第四是要有方向舵和副翼，這樣才能操縱飛機，飛到我們想去的地方。

在飛機的研制過程中，最重要的是前兩條，因為那是飛機能飛起來的關鍵要素。凱利的論文非常完善，飛機的發(fā)明者萊特兄弟對其推崇備至，因為他們自己的飛機就是按照凱利的計算方法來計算并設計的，但是凱利沒有發(fā)動機，所以當時飛不起來。

飛機的起飛必須要有足夠的速度，這個速度只能來自于發(fā)動機。迎面的氣流吹過機翼，產(chǎn)生向上的升力，當升力超過飛機自身的重量的時候，飛機就飛起來了。

那機翼是怎么產(chǎn)生升力的呢？秘密就在于機翼的形狀。

我們?nèi)绻褭C翼從側(cè)面剖開，會看到上下是不同的，上面的表面彎曲，下面比較平。這個設計是故意為之的，當飛機起飛時，氣流經(jīng)過上下表面，在機翼后緣匯合。但是氣流在上下表面經(jīng)過的路程是不一樣的，上面彎曲，所以路程更長。根據(jù)伯努利定律，機翼上面氣流速度更快，壓力也更低，機翼下面的壓力更高。機翼下面的壓力，減去機翼上面的壓力，就是飛機飛起來的升力。

不同的飛行器，飛起來的原理是不一樣的：飛機、鳥、熱氣球、航天飛機，飛起來和落地的原理都不一樣，飛行效果也不一樣。舉例來說，航天飛機里面會失重，但飛機不會，因為航天飛機借助巨大的速度，讓自身墜落和地平面下降弧度保持一致，另外航天飛機很快就能繞地球飛一圈，而飛機繞地球飛一圈要一天以上。各種飛行器都有其功能，其中飛機是最常用也和生活最密切相關的，所以飛機的發(fā)明，是人類歷史上最重大的突破之一。

萊特兄弟發(fā)明的飛機

在十九世紀的末期，人類對航空事業(yè)的熱情空前高漲，制作了飛艇和滑翔機。當時的飛行器很不穩(wěn)定，事故率也很高，德國人李林達爾和愛爾蘭人佩爾策都是在駕駛飛機的試飛過程中喪生的。但是這也無法阻止人類飛天的夢想。

歷史選擇了美國的萊特兄弟作為飛機的發(fā)明人。他們的名字和他們的飛機“飛行者1號”也因此載入史冊。在美國華盛頓的國家航空航天博物館里，萊特兄弟的飛行者一號是鎮(zhèn)館之寶，在說明版上寫著：這是世界上第一架重于空氣的動力飛行器，由威爾伯·萊特和奧威爾·萊特發(fā)明和制造。1903年12月17日，他們駕駛著它在北卡羅來納州的基蒂霍克進行了飛行。

這段貌似平常的介紹，描述了人類歷史上最偉大的一步：實現(xiàn)登天的夢想。

不過，在那個歷史性的日子里，只有5個人看到了飛機升天的一幕。原因很簡單，因為之前的試飛失敗了。萊特兄弟在之前的三年里，造了三架滑翔機，做了上千次飛行，然后才打造出“飛行者1號”在1903年12月14日首飛，在起飛時由于機頭拉得過高，結(jié)果失控掉下來了。17日是第二次試飛，來的人就少了，幾乎沒人認為萊特兄弟會成功。

但是萊特兄弟終究飛起來了。他們靠猜硬幣決定誰先飛，弟弟奧威爾駕駛飛機，留空時間12秒，飛行距離36.6米。這個短暫的飛行時間，是人類歷史上最大的跨越之一，人類的航空時代到來了。

在航空事業(yè)起步的初期，飛行是很危險的，成功起飛不易，失事墜毀常有，但還是有很多科學家和工程師愿意為之赴湯蹈火。中國最早的飛行專家馮如就是因飛機失事，于1912年喪生的。那些先烈的努力和犧牲沒有白費，一次次的失事，促成了飛機的不斷改進和優(yōu)化，在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，飛機成了世界上最安全最快捷的長距離交通工具。全世界都受惠于飛機，因此，我們在享受飛機帶來的便捷的時候，絕不能忘記那些在歷史上為之奮斗，甚至為之犧牲的先烈們。