纵贯航史2从尝试走向探索

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纵贯航史2

十七世纪初期,物理学家伽利略证明了空气也具有重量,为后来的航空探索奠定了基础。至此,世界航空史的发展可以分为“轻于空气”、“重于空气-降落伞”及“重于空气-稳定飞行”三个分支,前两个主要是为第三个做铺垫,所以用到的篇幅不会很大。今天的文章,将从这三个分支展开。

轻于空气

年8月8日,巴西裔葡萄牙牧师巴托洛缪·德古斯芒(BartolomeudeGusm?o)在里斯本成功试飞小型热气球,顺利升空至13英尺的高度,这是世界范围内最早有记录的热气球试飞,人类对于天空的探索,也正是从这一天开始。半个多世纪后的年,被认为是航空史近代史分支真正的开端,在当年6月4日至12月1日间,五个来自法国的热气球创造了近百项的世界纪录,包括载重记录(一只绵羊及一只鸭子一只鸡)、升空高度记录(英尺)、飞行距离记录(62英里)等重要记录。

气球飞船概念

年份的话大概在年左右

十九世纪,航空史步入飞艇时期,让载客远程飞行,成为了切合实际的可能。年8月9日,世界上第一个完全可控的自由飞行器,来自法国陆军的法国号飞艇成功试飞,她长英尺,由8.5匹惊人马力驱动的庞然巨物,呈现在了巴黎人民眼前,在安全飞行23分钟后,成功着陆。

热气球首次试飞示意图

法国号飞艇

而历史的进程告诉我们,这时候的飞艇还是很不实用的,几乎可以用脆弱至极来形容,三天两头的出事,直到费迪南德·冯·齐柏林伯爵(CountFerdianandvonZeppelin)步入历史的舞台,成立齐柏林飞艇公司,情况才真正得到改善。值得一提的是,齐柏林飞艇公司是世界上最早的航空公司,这时候,已经来到了年。

飞艇想象图

重于空气:降落伞

这个阶段还是挺悲壮的,基本上可以用相当惨烈来形容了,为什么这么说呢,后来的统计数据显示,年一年,所有试验降落伞的先驱中,就有超过百分之五十因设计失误或操作失误而罹难,千万不要去嘲笑这些失败的先驱,他们的精神是很值得我们去学习的。降落伞的故事,得从达芬奇说起,达芬奇曾经设计了一款金字塔形的降落伞,但设计资料一直没有公开,因此,这个分支,我们得从有史料可循的克罗地亚航空先驱福斯托·弗兰齐奥(FaustoFrancio)开始。

不要笑,这是滑翔机最早的设计草图

这位来自克罗地亚的世界航空先驱,在少年时就设计出了降落伞的概念模型,并在年进行了试飞,整体结构与我们今天看到的没有太大的区别,但非常遗憾,因为准备的不充分,福斯托·弗兰齐奥在这次试飞中罹难,在世界航空史中留下了自己淡淡的印记。后来,路易斯·塞巴斯蒂安·莱诺曼德(LouisSébastianLenormand)在福斯托·弗兰齐奥设计图纸的基础上,成功试飞了降落伞,注意,这时候已经是年12月26日了,次年,整个欧洲大陆就掀起了一波降落伞热潮,全世界范围内渴望探寻天空的科学家发明家都开始设计制作自己的降落伞。

兰利正凝望着不远处的滑翔机,而兰利这个人在后来有重要贡献,待会会说到

据史料记载,年至年间,路易斯·塞巴斯蒂安·莱诺曼德成功制造了一款降落伞式滑翔机,类似于我们今天看到的三角翼滑翔机,同样非常遗憾,路易斯·塞巴斯蒂安·莱诺曼德本人于年底因降落伞失事而罹难,世界航空史又少了一抹色彩。今天,我们之所以能造出安全系数如此之高的降落伞,是因为无数先驱用生命换来的无数经验,在这里,由衷的希望各位能够珍惜我们现在拥有的一切,毕竟他们都来之不易。

年的滑翔机设计

重于空气-稳定飞行

这是个很大的话题,篇幅限制,我尽量克制哈。达芬奇作为当时世界航空史的重要组成部分,他发表了不少关于飞行的观点,最著名的就包括“仅靠人力无法实现持续飞行”,这句话是绝对的真理,因此十七世纪先驱在设计飞行器时,基本都是先考虑如何更好的减轻人力,借助大自然的力量,代表性的人物如下:

HautschBurattni()

Swedenborg()

Bauer()

Desforges()

Meerwein()

Blanchard()

等人

这些人的飞行器基本上是口说无凭,没有图纸证明,仅靠零星的描述,很难构建还原出完整的模样,基本上还是以想象为主,但大家一定要记住有这么一批人,虽然我们甚至连全名都找不到,但他们为世界航空业贡献了力量,为我们后来成功试飞飞行器奠定了基础。

年人们对于飞行器的设想

年,乔治·凯利爵士(SriGeorgeCayley)被授予“飞机之父”的头衔,他在上世纪末成功设计出了世界上首款现代的飞行器,他的一生有非常多的成就,而对航空业的重要贡献包括如下:提出现代飞行器设计的概念、深度研究鸟类的飞行原理、进行科学的空气动力学试验,简略的说明了升力、定义机翼及机身等现代飞行器部件。

乔治·凯利爵士

年尚·马里·勒布里斯与他的信天翁飞行器,后来勒布里斯就是在信天翁飞行器的试飞事故中罹难的

年,乔治·凯利爵士提出了现代飞机的概念,他在家里的盘子上刻画了现代飞机的草图,有像鸟类一样弧形的机翼,分开的水平尾翼及垂直尾翼,还刻画了作用在飞机上的力。年,乔治·凯利爵士成功制造人类首款全尺寸花形机,同年出版《空中航行》一书,确定了影响飞机的四个力:推力,升力,阻力和重力,就这四个力,老爷子折腾了一整个前半生。

年,乔治·凯利爵士成功试飞三翼滑翔机,根据记载,是又大又安全,足以乘坐一个五岁以下的孩子,据说乔治·凯利爵士当年选了村里的一个男孩进行试飞,至于成功与否,有很多种不同的说法。

随着蒸汽时代的到来,世界航空业的探索也步入了蒸汽时代,威廉·塞缪尔·亨森(WilliamSamuelHenson)于年成功设计出了蒸汽推进的飞行器,注意,只是设计,并没有真正制造。几年后,威廉·塞缪尔·亨森成功制造出飞行器的缩小比例模型,这是人类历史上首个以螺旋桨为驱动动力的飞行器,后来,威廉·塞缪尔·亨森的团队甚至梦想着成立一家航空公司。

威廉·塞缪尔·亨森

威廉·塞缪尔·亨森的飞行器概念图

年,大不列颠航空学会成立,两年后,世界上第一个航空博览会在伦敦举行,虽然,在当时,仍没有任何一款参展飞行器能真正的飞起来,但英国人一直相信,总有一天,他们能实现自动力飞行。年,英国人制造出了世界上的第一个风洞,根据试验,升力和阻力之比在15度时约为5:1,证实了前任的理论推断,也证明了人类制造实用的飞行器是可行的,剩下的问题,就是如何设计了。

此后十年间,来自法国的阿方斯·派诺德(AlphonsePènaud)在前人基础上提出了现代飞行器机翼轮廓和空气动力学的理论,并成功制造出缩小比例的飞行器模型。年,他成功制造出一架符合空气动力学原理的固定翼滑翔机,首次试飞便成功飞行40米,打破了滑翔机有记录以来的最远滑翔距离记录,为世界航空业的发展做出了突出的贡献。

阿方斯·派诺德的飞行器模型

年,同样来自法国的菲利克斯·杜(TélixduTemple)成功试制出一款全尺寸可载人铝制单翼滑翔机,可载坡道起飞后滑翔一段时间后安全着陆,这是人类历史上首个坡道起飞滑翔飞行器。至此,人类已经解决了空气动力学方面的问题,剩下的难题就是发动机了。

菲利克斯·杜的飞行器模型

一年后,托马斯·莫伊(ThomasMoy)成功设计出一台可提供3匹马力的蒸汽航空发动机,这是世界上首台真正意义上的航空发动机,考虑到技术的限制,这台蒸汽发动机有4.3米长,重98公斤,只能在三轮车上运行,虽说还不能满足飞机起飞的动力需要,但这是一个飞跃。

搭载托马斯·莫伊发动机的飞行器

年的维克多·塔延飞行器模型

年,俄罗斯航空先驱、现代直升机之父西科斯基的启蒙导师亚历山大·莫扎伊斯基(AlexanderMozhaiski)成功试飞一架由三台拖拉机发动机作为动力的蒸汽单翼飞机,虽依旧只是辅助滑翔,但这给予了后人许多的经验和启蒙。同年,这架飞机打破辅助动力滑翔机最远飞行记录,达30米,虽不及无动力滑翔机,但这同样是一个质的飞跃。

亚历山大·莫扎伊斯

亚历山大·莫扎伊斯的飞行器

年,这对于世界航空史而言是相当关键的一年,许多的科学家、物理学家、发明家提出了更多关于现代飞机的概念,最出名的就包括英国空气动力学家霍里肖·菲利普斯(HoratioPhillips)、德国人奥托·李林达尔(OttoLilienthal,研究如何使飞行器转向,于年8月9日清晨因试飞事故而离世,终年48岁)、美国人欧特·薛利(OctaveChanute)等。

李林达尔正在试飞滑翔机

李林达尔正在试飞滑翔机

欧特·薛利多翼飞行器

篇幅所限,年到年基本没发生什么大事,就不展开来说了。

年的克莱门德·阿德飞行器

年8月14日,德裔美国籍发明家古斯塔夫·怀特海德(GustaveWhitehead)发表声明,说自己已经成功试飞了可以依靠自身动力飞行的飞行器,但因没有任何的目击证人和视频录音佐证,他的记录并不被世人认可。多年来,主流的航空历史学家一直都在忽略和驳回怀特海德的各种理论,并始终坚持是莱特兄弟的飞行者一号为世界首款依靠自动力飞行的载人受控飞行器,这个我们后面会说。

怀特海德21号飞行器

在年,美国解除了天文学家塞缪尔·皮儿蓬特·兰利(SamuelPierpontLangley)发表了《空气动力学试验》,阐述了他本人对于飞行器的理解和对空气动力学的见解。年6月18日,兰利飞行器A成功试飞,这是一款不可载人的全尺寸自动力飞行器,因为发动机的问题,飞机仍然没办法达到载人的标准。

兰利试飞飞行器

年,兰利为飞行器安装了更强大的发动机,这是一台由世界航空发动机先驱史蒂芬·巴尔泽(StephenBalzer)设计制造的发动机,可以输出8匹左右的马力,兰利的天才助手查尔斯·曼利(CharlesM.Manly)在后来改进了这台发动机,在原有基础上改成了五缸的水冷活塞发动机,可以输出52匹的马力,打破世界纪录,很可惜,这是五六年后的事了。

安装全新发动机后,兰利两次试飞了原型机,但均以失败告终,很显然,飞行器的控制系统非常重要,在12月8日的第二次飞行测试失事后九天后,莱特兄弟成功试飞了他们的飞行器飞行者一号(Flyer1),至此,世界迈入现代飞行器时代,人类终于可以自由的探索无尽的天空了,因为篇幅的限制,莱特兄弟的飞行者一号我们就下期再细说。

威尔伯·莱特

奥维尔·莱特

莱特飞行者一号

莱特飞行者一号

自年8月8日到年8月17日,将近年的探索,成百上千位勇敢的先驱因事故而罹难,为世界航空业发展做出了突出的贡献,奉献了自己的生命。或许,绝大部分人只记得年的莱特兄弟,却忘记了此前年这成百上千位奉献生命的先驱,希望各位在读完这篇文章后,能对这段历史有一个更加深刻的了解,值得我们永远铭记。

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