固定翼飞机的探索与突破｜早期的艰难起步

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在固定翼飞行的早期，人们的认知极为有限，往往被复杂的飞行构想所迷惑，难以洞察固定翼飞行的潜力。当时的飞行探索者们，虽然怀揣着飞天的梦想，但受限于当时的科技水平和理论知识，他们的尝试大多以失败告终。

1655年，英国科学家罗伯特·胡克提出了一个初步的飞行构想。他设想通过人工扑翼的方式实现飞行，即模仿鸟类的翅膀扇动来产生升力和推力。然而，这一构想在当时并未得到实际的验证和应用，因为它面临着巨大的技术难题，如如何制造出足够轻且强大的扑翼机构。

1709年，巴西的德·古斯芒也尝试探索飞行的可能性。他设计了一种名为“帕索斯”的飞行器，这是一种充满热空气的气球，底部装有翅膀和尾翼。在一次公开演示中，这个飞行器在葡萄牙国王面前短暂地升空，但由于控制不当，最终失控坠毁。

1784年，法国的让·皮埃尔·布朗夏尔加入了飞行思考的行列。他与另一位发明家合作，设计了一种带有翅膀和螺旋桨的飞行器。他们试图通过人工力量来驱动螺旋桨和翅膀，以实现飞行。然而，这种设计同样面临着动力不足和控制困难的问题，未能取得实质性的成功。

直到1799年，“航空之父”乔治·凯利才真正为固定翼飞行指明了方向。凯利通过对鸟类飞行的观察和研究，提出了滑翔机飞行的可能性。他认识到，飞行器的升力和推力应该分别由不同的部件来实现。凯利在1799年设计了一架具有现代意义的滑翔机，其设计包括带有上反角的机翼、尾翼和机身。他在一个小银盘上刻下了飞机设计草图和作用力的说明，这个银盘现藏于伦敦科学博物馆。

（乔治·凯利）

凯利的滑翔机设计不仅在理论上具有创新性，他还通过实际的模型试验来验证自己的想法。1804年，他制造了一个小型的滑翔机模型，并成功地进行了飞行试验。这个模型滑翔机具有传统的现代飞机布局，前面有一个倾斜的机翼，后面有可调节的尾翼和鳍。

1809年，凯利在《尼古逊自然哲学杂志》上发表了题为《论空中航行》的论文，这篇论文在西方世界被整整翻印转载了100年。在这篇论文中，凯利认为，人类多年来希望模仿鸟类振翼而飞的老观念必须抛弃，制造固定翼飞机完全是可能的。他详尽地描述了现代飞机的轮廓，为后来的空气动力学奠定了基础。

关于机翼，他认为应该在设计翼面时取一点点角度，这样就能获得适当的稳定性，这就是现代飞机的上反角。他还提出机尾必须要有垂直和水平的舵面，这同现代飞机完全相同。他认为飞行器必须是流线型的，根据他的计算，如能减少1千克重的阻力，便可以在不增加马力的情况下，增加66千克的载重能力。他还讨论过速度与升力的关系、翼负荷、如何减轻飞行器的重量，甚至以内燃机做动力等问题。

1843年，英国工程师威廉·塞缪尔·亨森设计并获得专利的蒸汽动力飞机公布于众，这是人类首次对装有动力装置的机械型飞机进行如此详细的设计描述。

亨森的蒸汽动力飞机设计包括带三根纵梁的机翼，机翼边缘设计成迎角，配普通型和加强型翼肋，机翼外形弯曲，双面蒙布，设翼梁、拉紧螺杆和缆绳，以加强飞机的整体结构；纵梁采用挖空的木质结构；推进式螺旋桨；可控制的方向舵和升降舵；弹簧式起落架；呈封闭状的蒙布座舱。整架飞机各个部分的比例设计得很协调。亨森最后描述了飞机所采用的轻型蒸汽机——这是第一台航空发动机，还详细描述了所配备的锥形沸腾器锅炉，它可以提供20马力的动力。

1842年，亨森设计出两款简谐运动系统驱动的飞机，两年后，他和约翰·斯特林费罗合作制作出专利书中所描绘的飞机。1847年，他们在查德（萨默赛特）附近进行了试飞，但没有成功，这架原型机收藏于伦敦科技博物馆。

另一位实验家费利克斯·坦普尔·德拉克鲁克也进行了尝试。1857年，他设计了一架单翼机模型，这架模型飞机在风洞中进行了测试，并在1874年进行了试飞。虽然这架飞机没有实现持续的、受控的动力飞行，但它为动力飞机的发展积累了宝贵的经验。

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