莱特兄弟和他们发明的飞机
自从美国莱特兄弟研制了世界上第一架装有内燃机的飞机到今天,飞行器的发展经历了几个重要的演变阶段,各种用途的飞机都有它本身系统的进展过程,研究这些飞机的发展史是一件很有趣味的事。小编今天就选取了那段从双翼机到单翼机转变的时代。
双翼机是有上下并列配置的两副机翼的飞机，它的上下机翼用支柱和张线连成一个承力的整体，组成一个空间桁架结构。在飞机发展初期，发动机功率低、重量大，建造机体的材料大多是木材和蒙布。为解决升空问题，需要较大面积的机翼，以便在低速条件下产生足够的升力。双翼机有两个翼面，机翼总面积较大。
早期木布材料的机翼
人们吸取桥梁建造方面的经验，把上下机翼通过支柱和张线联成一个桁架梁，增加结构受力高度，以提高机翼刚度，减轻结构重量。这些优点使双翼机成为早期飞机的主要型式。随着飞机速度的不断提高，双翼机支柱和张线的阻力越来越大，成为提高速度的主要障碍。
高强度铝合金问世后，人们已有可能制造出结构重量不太大而又能承受大载荷的薄机翼。从20世纪30年代起，双翼机逐渐被单翼机取代。在现代的飞机中，除对载重量和低速性能有特殊要求的小型飞机外，双翼机已不多见。
一战中的双翼飞机
双翼机的辉煌
在第一次世界大战中,飞机正式进入了军事领域,战争的需要对航空技术的发展起到了很大的推动作用。但当大战结束之后,胜败双方均感到精疲力倦,在大多数领域都出现了较长时期的停滞不前,航空工业也不例外。因此二十年代的前半期,除了民用飞机有技术上的进步外,军用飞机基本停留在一战时期的水平上,技术进步缓慢,双翼飞机仍占据重要地位。直到二十年代后半期,世界航空工业才有了大发展,这在航空史上称之为航空的“黄金时代”。在那段岁月里,很多国家研制出数以百计的创记录专用飞机,创造了不少各种飞行记录,为日后设计新型飞机奠定了坚实的技术基础和积累了许多宝贵的资料。
双翼机的黄金时代
从飞机开始走上战争舞台到三十年代初期,战斗机的主流还是双翼机，其实作为人类初期航空的尝试,第一次世界人战中也出现过单翼战斗机,如航空史上第一次装上机枪射击协调器的战斗机就是德国的福克E-Ⅲ单翼机。不过由于结构、材料和工艺等方面的限制,当时单冀战斗机性能还不如双翼战斗机,飞行员更喜欢那些操纵稳定、结构可靠、机动灵活的双翼机,因此直到战争结束单翼机也未得到广泛应用。
福克E-Ⅲ单翼机
这种情况一直延续到三十年代的到来。第一次世界大战结束后,美国由于远离欧洲主战场未被战火殃及,经济损失不大,而且通过出售军火大发其财。因此能够有充足的财力结合从战争中吸取到的航空技术、空战战术的经验加速发展它的肮空工业。二十年代中期,寇蒂斯和波音两家公司成为当时美国主要战斗机的生产厂商。像Hawk飞机和P-40战鹰等都是他们研发的，波音也生产出第一种星型气冷式发动机的双翼战斗机P-12。后来随着金属加工工艺的进步,又改良采用了全金属的硬壳式机身,改用了气动外形和冷却效果都更佳的环形发动机整流罩,使速度达到306公里/小时,它与第一代双翼机比有了质的飞跃，也迎来了双翼战斗机史上的里程碑。
飞虎队的“P-40战鹰”
P-12
单翼机的挑战
三十年代初期,由于材料技术的限制,双翼机依旧保留了四至六幅翼内支架和一些翼间张线,甚至单冀机有时也有支架或张线,这样虽然保证了结构强度,但同时也产生了不少阻力。随着发动机改良带来的功率增大和各种金属材料以及相应加工工艺的改进,配合科学家们在气动学领域的研究成果,工程界与学术界联合起来克服空气阻力,迎接流线型外形的新时代来临了。三十年代初期,各国在充分挖掘双翼机潜力的同时,也提出了研制速度更快的下单翼战斗机,同时为了便于设置起落架和维护武器装备等原因放弃了上单翼。
下单翼飞机
后来德国人以亨克尔He一70快速民用机的布局为参考,研制出海鸥翼型、起落架收人机翼内的张臂式下单翼He-112战斗机,并一改原来战斗机只装两挺7.6毫米机枪的惯例,装备4挺7.6毫米机枪。其中两挺装在机头上部,两挺装在机翼上(后改为20毫米机炮),速度达到450公里/小时,成为当时世界上第一架批生产实用型单冀战斗机。按照科学发展的规律,新的事物出现后,往往还是有其不完备之处,还需要不断的改善、巩固。在此时期,旧的事物还是会继续存在并再作最后的改善而相互并存。直至新的事物证明确实完备了,旧的才会彻底退出历史舞台,这在航空发展史上也不例外。下单翼张臂式战斗机出现的初期,由于其水平机动性七存在着一些固有缺陷,自然还不如双翼飞机优越,因此双翼战斗机仍然能在继续改进中继续发挥其优势,并在各国军队以及国际军售中占主导地位。
后来通过中国和西班牙两个战场,战斗机在技术、设计和空战战术上都得到了宝贵的经验。而对当时空战情况进行的进步总结和不断的实践,证实了下单翼张臂式战斗机是未来战斗机发展的趋势。随着日本又在上海发动“八一三”事变,虽然中国在事前也有所准备,但很不充分.紧急间才于8月14日将空军主力部队东调。是日,中国空军4大队的霍克-Ⅲ双翼战斗机和来犯日本海军航空队无护航的轰炸机在杭州上空发生激烈空战,击落了31架日本三菱96陆攻(G3M)轰炸机。
但由于技术的发展除了航空发动机的功率加大，提高了飞机的速度外，还由于航空材料的发展，强度计算方法的改进和设计经验的积累，以及采用刹车装置和增升装置，克服了单翼机早期存在的缺陷，从而使它的气动力优势开始显示出来。尤其来到40年代后，崛越二郎设计的零式战机出来了，一度成为世界上最先进的战机，那些曾经风靡一时，双翼机也早已无影无踪，一直到了今天航空技术发展到了五代机……
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