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莱特兄弟发明飞机的故事

时间:2019-03-24 22:37:00   作者:   来源:   阅读:4   评论:0

    是谁发明了世界上第一架飞机,创造了人类航空史的骄傲?是莱特兄弟,是他们首次代表人类飞上蓝天。“飞行者”号是莱特兄弟发明创造的,在它身上,凝聚了此前众多航空先驱的心血和对航空事业的伟大贡献。莱特兄弟,指的是维尔伯·莱特(图15-3)和奥维尔·莱特(图15-4),两位美国发明家,飞机的制造者。他们于1903年12月17日首次完成完全受控制、附机载外部动力、机体比空气重、持续滞空不落地的飞行,因此“发明了世界上第一架飞机”的成就就归功于他们。

莱特兄弟发明飞机的故事

  图1 维尔伯·莱特      

莱特兄弟发明飞机的故事

  图2 奥维尔·莱特 


少年时代的莱特兄弟

    莱特兄弟几乎在懂事的时候就对机械产生了浓厚的兴趣。成年后的奥维尔每当向别人回忆自己童年生活时,讲的几乎都是与机械设计有关的故事。他常常津津乐道地回忆起他在5岁生日那天,在一大堆生日礼物中,首先看中了一只回旋陀螺,尽管它支撑在刀形支承的刃口上,但仍能够保持自身的旋转和平衡。


第1彩票开户     1877年冬天,一场大雪降在美国的代顿地区,城郊的山冈上到处是白茫茫一片。一群孩子来到堆着厚厚白雪的山坡上,乘着自制的爬犁飞快地向山坡下滑去。在他们旁边,有两个男孩静静地站着,眼睁睁地看着欢快的爬犁从上而下滑过。大一点的男孩叹道:“嗨!要是我们也有一架爬犁该多好啊!”另一个孩子噘着嘴说道:“谁叫我们爸爸总不在家呢!”他灵机一动,又接着说道:“哥哥,我们自己动手做吧!”被叫作哥哥的男孩一听,顿时笑了起来,愉快地说道:“对呀!我们自己也可以做。走,奥维尔,我们回去!”于是,两个孩子一蹦一跳地跑下山坡,飞快地向家里跑去。


    这两个男孩就是莱特兄弟,年龄大的叫维尔伯,年龄小的便是奥维尔。他们从小就喜欢摆弄一些玩意,经常在一起做各种各样的游戏。他们的爷爷是个制作车轮的工匠,屋里有各种各样的工具,兄弟两个把那里当作他们的乐园,经常跑去看爷爷干活。时间一长,他们就模仿着制作一些小玩具,因此,兄弟俩决定,要作架爬犁,拉到山坡上与同伴们比赛。当天晚上,兄弟俩就把这个想法告诉了妈妈。妈妈一听,非常高兴地说道:“好,咱们共同来做吧!”于是,兄弟俩就跑到爷爷的工具房里,找到很多木条和工具,不假思索地就做了起来。“不行!”妈妈阻止他们说,“干什么事情得有个计划,我们首先得画一个图样,然后再做!”


    兄弟俩明白了这个道理,就同妈妈一起设计图样。妈妈首先量了兄弟俩身体的尺寸,然后画出一个很矮的爬犁。“妈妈,别人的爬犁都很高,为什么你画的爬犁这么矮?这能行吗?”弟弟奥维尔不解地问。“孩子,要想让爬犁跑得快,就得制成矮矮的,这样可以减少风的阻力,速度也就会快多了。”妈妈温和地解释道。兄弟俩这才明白,做任何事情都不应莽撞,应首先弄懂道理。


    过了一天,莱特兄弟的矮爬犁做成了。兄弟俩把它推到小山冈上,刚放在山坡上,就跑来了一个男孩。“快来看呀,莱特兄弟扛了一个怪物!”那个男孩大惊小怪地叫道。不一会儿,孩子们都围了上来,指手画脚地议论着这个怪模怪样的东西。莱特兄弟不以为然,勇敢地说道:“谁和我们比赛!”先前跑过来的男孩连忙叫道:“我来!我来与你们比赛!”说完,就把自己爬犁拉了过来。比赛结果,自然是莱特兄弟获胜,孩子们再也不嘲弄那个爬犁,反而围起来左瞧右看,似乎想从中找到什么。莱特兄弟非常高兴,带着胜利的喜悦回家去了。


    圣诞节快到了,莱特兄弟的爸爸也从外地回来。在圣诞节早晨,爸爸送给了他们礼物,兄弟俩急不可耐地打开一看,是一个不知名的玩具,样子挺奇怪的。爸爸告诉他们,那是飞螺旋,能在空中高高地飞行。“鸟才能飞呢!它怎么也会飞!”维尔伯有点怀疑。


    爸爸笑了笑,当场做了表演,只见他先把上面的橡皮筋扭好,一松手,飞螺旋就发出“呜呜”的声音,向空中高高地飞去。兄弟俩这才相信,除了鸟、蝴蝶之外,人工制造的东西,也可以飞上天。于是,兄弟俩便把它拆开了,想从中探索一下,为何它能飞上天。


    从那以后,在他们的幼小心灵里,就萌发了将来一定制造出一种能飞上高高蓝天的东西,这个愿望一直影响着他们。


为梦想而努力


    莱特兄弟一直着迷于当时誉满大西洋两岸的无动力滑翔飞行家—德国的李林达尔。通过自学,两个人读了大量的书,掌握了基本航空理论,开始了艰难的探索。


    1896年,兄弟俩听闻了德国航空先驱奥托·李林达尔在一次滑翔飞行中不幸遇难的消息。按说,这条消息对那些梦想飞行的人是一个打击,但熟悉机械装备的莱特兄弟却从中认识到,人类进行动力飞行的基础实际上已经足够成熟,李林达尔的问题在于,他还没有发现操纵飞机的诀窍。对李林达尔的失败进行了一番总结后,莱特兄弟满怀激情地投入了对动力飞行的钻研。那时候,莱特兄弟开着一家自行车商店。他们一边干活挣钱,一边研究飞行的资料。三年后,他们掌握了大量有关航空方面的知识,决定仿制一架滑翔机。


    首先他们观察老鹰在空中飞行的动作。他们常常仰面朝天地躺在地上,一连几个小时仔细观察鹰在空中的飞行,研究和思索它们起飞、升降和盘旋的机理,然后一张又一张地画下来,之后开始着手设计滑翔机。


    1900年10月,莱特兄弟终于制成了第一架全尺寸的滑翔机,是一架无人驾驶的双翼滑翔机,可以像风筝一样把它放上天。他们在飞机的前面安装了升降舵,也就是一种摆动舵,可以用来操纵横轴,然后,他们把它带到离代顿很远的吉蒂霍克海边,那里十分偏僻,周围既没有树木也没有民房,而且那里风力很大,非常适宜放飞滑翔机。


    兄弟俩用了一个星期的时间,把滑翔机装好,然后把它系上绳索,像风筝那样放飞,结果成功了。然后,由维尔伯坐上去进行试验,虽然滑翔机飞了起来,但只有1米多高。


    第二年,兄弟俩在上次制作的基础上,经过多次改进,又制成了一架滑翔机。这年秋天,他们又来到吉蒂霍克海边进行试验,飞行高度一下子达到180米。


    1900~1903年,他们制造了3架滑翔机并进行了1000多次滑翔飞行,设计出了较大升力的机翼截面形状。在此期间,他们的滑翔机滑翔距离多次超过1000米。弟兄俩非常高兴,但对此并不满足,他们想制造一种不用风力也能飞行的机器。从1903年夏季开始,莱特兄弟着手制造这著名的“飞行者”1号双翼机。


    兄弟俩认为要建造一架飞行机器,主要有三个障碍:如何制造升力机翼;如何获得驱动飞机飞行的动力;在飞机升空之后,如何平衡以及操纵飞机。针对这些问题,他们首先仔细研究了前人的试验数据,再通过大量风筝、滑翔机以及风洞试验做验证,设计出了最佳的机翼剖面形状和角度,以获得最大的升力。然后又把一般大小的机翼增大一倍,达到308平方英尺(1平方英尺=0。09平方米)。最重要的是,他们设计了通过直接控制机翼来操纵飞机飞行姿态的机构,同时,在飞机整体的升力增加后,飞机对于驾驶员自身位置的变化也不那么敏感了,这就使得飞机尽管机翼面积大大增加,但可操纵性能并不比小机翼飞机差。三个问题解决了两个。


     兄弟俩反复思考,把有关飞行的资料集中起来,反复研究,但始终想不到用什么动力可以把庞大的滑翔机和人运到空中。有一天,他们家门前停了一辆汽车,司机向他们借一把工具来修理汽车的发动机。兄弟俩灵机一动,能不能用汽车的发动机来推动飞行?


    从那以后,兄弟俩围绕发动机开动了脑筋。他们首先测出滑翔机的最大运载能力是90千克,于是,他们向工厂订制一台不超过90千克的发动机。但当时最轻的发动机是190千克,工厂无法制出这么轻的发动机。后来,一名制造发动机的工程师知道了这件事情,答应帮助莱特兄弟。过了一段时间,这位工程师果然造出了一部12马力、重量只有70千克的汽油发动机。兄弟俩非常高兴,很快便着手研究怎样利用发动机来推动滑翔机飞行。经过无数次的试验,他们终于把发动机安装在滑翔机上,并在滑翔机上安上螺旋桨,由发动机来推动螺旋桨旋转,带动滑翔机飞行。


“飞行者”1号的结构,如图3所示:


    “飞行者”系列共有3架,分别命名为“飞行者”1号、2号、3号。“飞行者”1号采用了双层翼,机身为木制构架,布制蒙皮,机翼剖面呈弧形,翼尖上翘,翼展13.2米,起飞着陆装置为木制滑橇,依靠滑轨起飞,机上安装一台88千瓦的水冷式内燃机和两副推进式螺旋桨。


莱特兄弟发明飞机的故事

图3 “飞行者”1号的结构


    “飞行者”号采用了升降舵在前、方向舵在后的鸭式布局,包括一名飞行员在内飞机总重340千克,机翼总面积47.4平方米,翼尖有卷角,以便飞机的横侧操纵和稳定,飞行员基本上是趴在敞开的驾驶舱内驾驶的。


实现人们的飞天梦想


    1903年9月,莱特兄弟带着他们装有发动机的飞机再次来到吉蒂霍克海边试飞,虽然试飞失败了,但他们从中吸取了很多经验。过后不久,他们又连续试飞多次,但仍旧存在很多问题,不是螺旋桨的故障,就是发动机出了毛病,或是驾驶技术的问题。


    莱特兄弟毫不气馁,仍然坚持试飞。就在当时,一位名叫兰莱的发明家,受美国政府的委托,制造了一架带有汽油发动机的飞机,在试飞中坠入大海。莱特兄弟得知这个消息后,便前去调查,并从兰莱的失败中吸取了教训,获得了很多经验。他们对飞机的每一部件做了严格的检查,并制订了严格的操作规定。1903年12月14日,莱特兄弟又来到吉蒂霍克海边进行试飞试验。


    那天下午,兄弟俩先在地面上安置两根固定在木头上的铁轨,铁轨有一定的斜度,好让飞机方便地滑行。接着,他们就把制造的飞机放在铁轨上面。维尔伯上机后,伏卧在飞机正中,不一会儿便发动了飞机,发动机传出轰鸣的声音,螺旋桨也慢慢地转了起来,飞机在斜坡上刚滑行3米,就挣脱了结在后面的铁丝升到空中。“飞起来啦!”奥维尔兴奋地叫道,话音未落,飞机突然减慢速度,很快掉落在地上。奥维尔赶快跑上前去,维尔伯已从掉落的飞机里跳了出来,兄弟俩赶紧观察飞机,发现飞机并未受损。“是什么问题呢?”兄弟俩左思右想,逐一检查。发动机没毛病,螺旋桨转动很好,技术操作也完全正确……


    “哥哥,我知道原因了!”奥维尔满面笑容地说道,“咱们是利用斜坡滑行的,只有3米距离,飞机就起飞了,而这时螺旋桨的转动还没有达到高速,所以一会儿就掉了下来。”“对呀!”维尔伯点头称道,接着说道,“咱们不能利用斜坡滑行起飞,而要靠螺旋桨的力量飞上去,这样吧,把铁轨装在平整的地方再试验一下。” 他们连续工作了三天,把铁轨又重新安置在一片平坦的地面上。


    1903年12月17日上午10点钟,在美国大西洋沿岸北卡罗来纳州吉蒂霍克的基尔德维尔山海边,天空低云密布,寒风刺骨。莱特兄弟将他们的作品—“飞行者”1号放在预先安装好的滑轨上。今天对他们来说,是意义重大的一天,无数的心血和探索,都将在随后的试飞中得到检验。兄弟俩决定以掷硬币的方式确定谁先登机试飞,结果奥维尔赢了。只见他爬上飞机,伏卧在操作杆后面的位置上,手中紧紧握着木制操纵杆。然后维尔伯开动发动机,并推动它滑行。


    飞机在发动机的作用下先是剧烈震动,发动机开始轰鸣,螺旋桨开始转动。经过短暂的震动后,飞机便在滑轨上加速前进,很快便像一只刚学会飞行的小鸟一样飞了起来。


    “飞起来啦!飞起来啦!”附近的几个农民高兴地呼喊着,并且随着维尔伯在飞机后面追赶着。


    飞机飞行了36米后,稳稳地着陆了。维尔伯冲上前去,激动地扑到刚从飞机里爬出来的弟弟身上,热泪盈眶地喊道:“我们成功了!我们成功了!”尽管这第一次升空仅仅持续了12秒,但它具有的意义却是非凡的,它标志着人类开始征服蓝天,向着更自由的领空跃进。


    45分钟后,维尔伯也飞了一次,飞行距离达到53米,又过了一段时间,奥维尔又飞了一次,飞行了61米,最后一次是维尔伯飞行了59秒,距离达到260米。这标志着,人们梦寐以求的空中载人持续动力飞行终于成功了!但随后,突然刮来的一阵狂风把“飞行者”1号掀翻了,尽管飞机严重损坏,但它已经完成了历史使命,人类动力航空史就此拉开了帷幕。


    1904~1905年,莱特兄弟又相继制造了“飞行者”2号和“飞行者”3号。其中“飞行者”3号是世界上第一架适用型飞机,能在空中转弯、倾斜盘旋和做8字飞行,留空时间长达38分钟,飞行超过38千米。不久,兄弟俩又制造出能乘坐两个人的飞机,并且,在空中飞了一个多小时。


    消息传开后,美国政府非常重视,决定让莱特兄弟做一次试飞表演。1908年9月10日这天,天气异常晴朗,飞机场上围满了观看的人群,大家兴致勃勃地等待着莱特兄弟的飞行。10点左右,弟弟奥维尔驾驶着他们的飞机,在一片欢呼声中,自由自在地飞向了天空,两支长长的机翼从空中划过,像一只展翅飞翔的雄鹰。


    人们再也抑制不住他们内心的激动,昂首天空,呼唤着奥维尔的名字,多少人的梦想终于变为现实。飞机在76米的高度飞行了1小时14分,并且运载了一名勇敢的乘客。当它着陆之后,人们从四面八方围了过来,庆祝飞行的胜利。


    就在那一年,莱特兄弟接受了美国陆军的订货,并成立了莱特飞机公司。同年,莱特兄弟还赴法国进行了100多次飞行表演。从此,世界范围内掀起了航空的热潮,飞机成为人类征服蓝天的有利工具。


    可以说,是“飞行者”号的成功,让人类增强了信心,同时也加快了人类航空技术发展的步伐。


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