文/剧柏含
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人类动力飞行100周年纪念:莱特兄弟的故事
12月17日,12月17日这件事儿是航空史上具有里程碑意义的事件,所以,确实值得说一说!
1903年12月17日,人类第一架飞机成功飞行,之前人们做过无数次的尝试,1903年,历史上的今天,世界上第一架飞机成功飞行,莱特兄弟制造的“飞行者一号”在美国美国北卡罗来纳州试飞成功,这是人类发展史上一次重大进步。
如果你经常阅读我的文章,你应该记得以前我讲过好多的,比如气球,这是法国人搞的最早的飞行器,然后有飞艇,气球它不是圆的嘛,如果那个气囊是纺锤形的,油线型的,再有个什么发动机啊,空气螺旋桨啊,有个吊舱人在里面待着,这不就是飞艇嘛,这个东西能飞当然非常慢,而且很危险,当年里边充的是氢气,然后才是飞机。
飞机逐渐地后来居上,那么气球啊飞艇啊,就成为配角慢慢地淡了出历史舞台。而飞机的发明从人类这个视角看,就是个循序渐进的过程,很多飞行先驱者通过艰苦努力,甚至搭上自己的性命,一点点地摸索。到了1903年,莱特兄弟把有动力的飞机真正地搞出来,获得成功。
莱特兄弟即威尔伯·莱特(Wilbur Wright)和奥维尔·莱特(Orville Wright),他们出生于美国俄亥俄州。,他们的父亲是一个木匠。当然手很巧了,母亲是一个教音乐的老师,也不是教理科的,这哥俩,哥哥叫威尔伯莱特,他是1867年生人,弟弟是奥威尔莱特,1871年生人。这俩人从小对各种机械有浓厚的兴趣,他们的父母也鼓励吧,并不阻挡他们在这个领域的爱好。
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【科学故事会】《莱特兄弟和飞机》(科学家的故事)
在1878年的圣诞节,美国人过圣诞节莱特兄弟给父亲给送个礼物是一个飞螺旋,莱特兄弟当时就思考这个问题,这玩意怎么能飞呀?就拆了,研究嘛,在幼小的心灵里种下了一粒种子,就是发明研究可以帮人类飞行的工具。
到了1889年的7月4号,莱特兄弟的母亲去世,这兄弟俩当然就很悲伤,当然那个时候他们已经成家立业了,但母亲去世,他们在父亲的书房度过了段时间,方面是悲伤,父亲的书房就看书呗。阅读了大量书籍,甚至有人说他父亲的书房成了他们的卧室了,就宅着啊,就阅读就思考。
莱特兄弟在中学时期为了补贴家用就不再读书了,奥威尔的弟弟是在高中的时候,曾经尝试着搞个报社,还自己研究了一个印刷机, 再之后,哥哥威尔伯建议说,算了吧,算了吧,不搞印刷厂了,那为什么搞不下去了?也不是,他们是改开了一家自行车修理店,因为修自行车行业更合他们的胃口,因为仍然是和各种机械打交道。
而之前的印刷厂已满足不了他们了,到1896年,他们听奥托·李林塔尔不幸逝世。奥托·李林塔尔(Lilienthal,Otto,1848~1896),他是德国工程师、滑翔飞行家,也是世界航空先驱者之一,被称为“滑翔机之父”。就是研究飞行的,那是人类历史上大名鼎鼎的飞行先驱,他是搞滑翔,滑翔其实也是很危险的,就是制作一副滑翔翼。在当时人们认知有限,就是按照鸟儿那个翅膀的样子制作滑翔翼,然后找高处,还蹦把胳膊伸直了滑翔,是比较原始的一个做法,因为当时对飞行原理大家都在摸索探计,可是飞行这个东西跟别的不一样,在地面上怎么也安全,而飞起来3维空间试错就有生命为代价。
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1903年的今天!莱特兄弟的第一架飞机试飞成功
比如飞着飞着遇到侧风,那个滑翔翼连个舵面都没有,人的身体和鸟不一样,控制不住方向,所以,摔下来也很正常。奥托·李林塔尔就这么逝世的,成为飞行先驱,让全世界都很尊敬他。但他不幸离世,反而坚定了莱特兄弟的一个想法,他们说人类进行动力飞行的时机已经成熟了,所以接下来的时间他们就开始对动力飞机进行研究。
而他们的能力在哪儿?一个是汲取大量前人的经验,另外观察鸟类飞行的轨迹。比如躺在草坪上,一连躺几个小时,就看天上的鸟,研究它们的起飞,飞行中运行的速度,控制方向的办法呀,他们提出很多想法,但在当时实现不了,不过后来在航空领域逐渐的还是被运用了。
1903年,他们制造了3台滑翔机,做了上千次的空中试验。不用划线,你看这俩人修自行车的,但他们可不是粗人,不是很莽撞的啊,我胆儿大,我做翅膀儿滑翔,不怕死,不这个怎么去寻找那些规律的东西,因为我对航空史也比较感兴趣。我知道他们曾经搞了一台风洞,就最原始的风洞,他们都搞了,他们通过大量的研究积累数据和经验,后来,通过大量的试验验证,修正了奥托·李林塔尔的一些错误的飞行数据,他们设计出升力比较大的机翼,这个机翼飞机的翅膀,现代飞机没法说了,喷气式,速度很高,超音速几倍就不说了,就相对原始的升力系数比较大的那个机翼,就是平直翼,翼型的剖面,要把翅膀切开,你看它的剖面,你看那个异类的形状,有点儿像蒜瓣,机翼前缘,他不是特别尖锐的,他是有弧度的,上表面和下表面都是弧度。都是有弧度,弧度一样,这很讲究。
鸟类翅膀本身它其实也是有一个异形,剖面也是类似这个样子,但是它特别弯曲,而且特别薄,实话实说,莱特兄弟的父亲是个木匠,这都是心灵手巧的主,就是要模仿鸟类的形状,制作生理系数比较大的机翼并不容易,当时他们能掌握的材料木材没问题,比如说亚麻布,用这些东西能做出一副和鸟类的翅膀,生理系数就接近,就模仿嘛,有相当的弧度,还得有强度啊,不能飞到半空,风一吹散架了,那不行,所以,飞机结构是什么样的,形状是什么样的,怎么保证相对的强度要高又要轻,这不只是航空动力学的问题,还包括材料学、力学等等非常多的知识。当年他是开创性的。
他们研制出的滑翔机,滑翔距离可以超过千米,这在历史上应该说是突破性很大的成就。直到了1903年12月17号,他们研制的飞行者一号,在美国北卡罗拉纳州进行了试飞,这我还得说1句,这莱特兄弟是修自行车卖自行车的,他们是手工打造人类历史上第1台航空发动机。在他们之前,发动机有没有,蒸汽机,柴油机有,但那玩意太沉太笨重。 用那个东西驱动螺旋桨,能够让飞机飞起来做不到,所以他们很早就认识到这个发动机得自己搞,自己造一台发动机,有了这种航空发动机相对来说比较轻,才能够让飞机飞起来。
1903年12月17号飞行者一号进行了试飞,当时,没多少观众,说有几个人吧,那天上午10点35分,一切准备就绪,首先是弟弟奥维尔登机试飞,为什么是弟弟先飞?所说,哥俩投了个硬币,以此来决定谁先谁后第一次飞,并不理想,飞机不稳,飞机是个双翼机,而且它和大多数今天我们熟悉的飞机布局不一样。 是有压抑的,就是前面小翅膀,后边大翅膀这么一个布局,也没有所谓的座舱,也没有一般飞机的机身,机身没有,就是一些边条把小翅膀大翅上下摞着两层机翼连接在一起,飞行员趴在这两层机翼中间,发动机也在那个位置。
以我们今天的认知,看到飞机的构型,你就会意识到他们可能是真的要接近成功了。为什么?因为传统就说自有人类就有飞行的梦想,他们首先考虑的是向鸟类学习。鸟儿,有身子,有翅膀,有尾巴,所以要学这个鸟儿,你知道很多古人就是这样,做一副大翅膀,也没有想到这个异形的问题,就用个什么材料尽可能兼顾,尽可能轻,绑在自己胳膊上,这不就飞了吗,哪儿那么容易啊,鸟和人是不一样的。
三点儿:第1就是鸟的胸大肌肯定发达,他扑人翅膀,人没有那样胸大肌吗?结构也不一样。第2,鸟能吃能拉,边吃边拉,从食物里汲取能量,同时身体又变得很轻。再就是鸟的骨头都是中空的,它的结构非常适合飞行,人是不行的。所以人简单的去学习鸟类,按照鸟那个样子坐个飞机就飞了,毫无可能。
所以,莱特兄弟这种创新和飞机的构型和鸟完全不一样,跟人想象中的飞行器完全不一样,这种创新也是需要魄力需要胆量的。当然一开始飞的不理想,弟弟也是第一次,过去也没干过,所以飞机飞的是跌跌撞撞,反正你不能说没飞起来,但你说飞的多优雅,谈不上,飞了几次都不是很理想。
最后一次,哥哥说说我来,在时速30公里的风速之下,59秒时间飞了260米,这被认为是人类第一次真正成功的动力飞行了,飞起来了,这叫一飞冲天,当时也没有什么视频,没有网络传播,有报纸,但语言也不详,但这个事儿逐渐的还是为世人所知。
1908年美国军方说你要不给我们表演一下我们看看呗?法国也想出高价购买莱特兄弟的飞行专利,大家对这事儿越来越重视,1908年的8月8号在法国巴黎附近的马场。 莱特兄弟驾驶当时他们最新的制造的飞机绕场飞了一周,没有任何问题,那大家震惊不已,当时有电报了,这个消息就传到全世界各地,欧洲很多国家一看,高价买专利。
到1909年美国军方直接下订单,莱特兄弟就考虑军方要用的话,咱得加点设置,有这个瞭望员啊机枪手啊,有些特别的座位吧,这样,飞机就逐渐应用于军事了。
1907年7月30号,他们向陆军部交付了第一架军用飞机,甚至还要训练飞行员。到了1911年,哥哥威尔伯染上了风寒,不久离世,44岁人就不在了。
弟弟奥威尔伤心欲绝,把公司就卖了,然后回到老家,在那儿度过了自己的后半生,1948年1月30号,77岁在老家去世。
(作者:剧柏含/系国家二级作家/国家高级书画师/高级政工师职称)
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