登陆注册
7878100000001

第1章 千姿百态的飞机(1)

飞机,专业术语是固定翼机(fixedwingaircraft),泛指比空气重,有动力装置驱动,机翼固定于机身且不会相对机身运动,靠空气对机翼的作用力而产生升力的航空器。这种定义是为了与滑翔机和旋翼机有所区别。固定翼飞机是目前最常见的航空器形态。动力的来源包含活塞发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机和火箭发动机等等。同时飞机也是现代生活中不可缺少的运输工具。

飞机具有两个最基本的特征:

其一是它自身的密度比空气大,并且它是由动力驱动前进;

其二是飞机有固定的机翼,机翼提供升力使飞机翱翔于天空。

不具备以上特征者不能称之为飞机,这两条缺一不可。譬如:一个飞行器的密度小于空气,那它就是气球或飞艇;如果没有动力装置、只能在空中滑翔,则被称为滑翔机;飞行器的机翼如果不固定,靠机翼旋转产生升力,就是直升机或旋翼机。

千姿百态的飞机

人类第一架升入空中的飞机是由莱特兄弟发明的。虽然莱特兄弟的首次升空时间只有12秒,飞行距离不过36.6米,他们却开创了人类飞行的新纪元。

如果你走进美国国家航空航天博物馆参观,会发现最显赫的位置上悬挂着由莱特兄弟发明的世界上第一架飞机——“飞行者1号”,其说明词是:“世界上第一架重于空气的动力飞行器。莱特兄弟驾驶它进行了自由的、可操纵的持续动力飞行。威尔伯·莱特和奥维尔·莱特发明和制造。他们自己驾驶它于1903年12月17日在北卡罗来纳州的基蒂·霍克进行了飞行。莱特兄弟依据最初的科学研究,发现了人类飞行原理。作为发明家、制造者和飞行家,他们又进一步发展了飞机,教人们学习飞行,开创了航空历史新纪元。”

这一段平平无奇但又惊天动地的文字,谱写了一个伟大的历史创举——人类开始飞了!飞向天空,飞向宇宙!莱特兄弟发明的“飞行者1号”飞机在1903年夏就制造完成了。最初决定的首飞日期是12月12日,但因天气不好又推迟了两天。12月14日,他们决定正式首飞,为此还从附近的救生站请来几位朋友做见证人。兄弟俩掷硬币决定由哥哥威尔伯·莱特先飞,可惜他运气欠佳,在飞机起飞时,他把机头拉高了,造成飞机失速,旋即栽下来,陷进沙滩里。这次试飞失败了。

摔坏的飞机经过修理,于1903年12月17日(星期四)进行第二次试飞。这次轮到奥维尔·莱特先飞了。当时天气寒冷,试飞的场面也颇冷清。试飞场地是基蒂·霍克以南6千米处的基尔德夫尔沙丘附近的海滩上。在场观看试飞的只有5个人,其中包括约翰·T·丹尼尔斯和小男孩汤姆·怀特。尽管前一天莱特兄弟曾贴出告示:“明天上午在沙丘上空进行世界上第一次载人飞机试飞,欢迎参观。”但几乎无人相信他们会取得成功,因此,来者寥寥无几。

据目击者回忆,10时30分,奥维尔爬到飞机上进行驾驶。因为“飞行者1号”没有起落架,它是用带轮子的小车在滑轨上滑跑来起飞的。威尔伯扶着机翼以使飞机在滑跑时平衡,飞机向前滑行,威尔伯还跟着跑了一段。飞机迎风起飞了,在空中飞行还不平稳,有点颠簸,最后滑下来着陆了。经测算,飞机留空时间12秒,飞行距离36.6米。飞行成功了!

当天的试飞共进行了4次,最好成绩是哥哥威尔伯创造的:留空时间59秒,飞行距离260米。人类首次升空的时间只有12秒,这短暂的飞行瞬间对于乘飞机旅行已成寻常事的今天,似乎难以成为什么激动人心的事情。但是莱特兄弟飞行瞬间的意义却非同寻常,因为它宣告了飞机的诞生和航空时代的发轫。

当天下午奥维尔给他的父亲发了电报:“星期四上午进行4次成功飞行都是在21千米/时的风速下,单靠发动机动力水平起飞的,在最长的59秒的飞行中,平均速度为31千米/时,通知家乡的报社,圣诞快乐。”

莱特兄弟为什么会取得成功?航空史学家在研究中发现,这并不是因为他们学识丰富,也不是因为他们比别人智商高明多少,而主要有3个因素。

一是他们继承了前人的成果,也吸取了前人失败的教训。他们几乎研读了航空先驱们所有航空方面的著作,充实自己的理论知识,同时进行了大量的科学试验。为了准备这次试飞,他们在前3年,先后制造了3架滑翔机,进行了逾千次的滑翔飞行,逐步体会、掌握操纵飞机的方法。他们特别推崇德国航空先驱,被誉为“世界滑翔机之父”的李林达尔,从他的关于飞行的著作中学习航空知识,为此他们甚至攻读了德文,以便能直接阅读李林达尔的原文,这对于只受过4年中学教育的莱特兄弟来说无疑是很困难的。他们按照李林达尔著作的指点,利用一切时间观察鸟的飞行,研究鸟的飞行,以便从中悟出规律性的东西。有时他们爬到山顶,仰望天空中老鹰的飞行动作,一看就是几个小时,几乎到了痴迷的程度。莱特兄弟在飞机操纵系统上超过了李林达尔。后者靠移动自己的身体,改变重心来操纵滑翔机飞行,而莱特兄弟则通过机械装置使整个翼尖卷曲来操纵飞机(后来靠操纵副翼来完成)。莱特兄弟在研究中发现,前人之所以未取得成功,原因在于他们只关注飞机的一个或几个方面,没有从整体上寻求解决问题的方法。

二是莱特兄弟在研制飞机上遵循了科学规律,注意理论与实践相结合。他们在航空理论上也许比较弱,这一点可以通过学习来加以弥补,但他们有丰富的机械设计经验,有很强的动手能力。他们把理论、设计、制造、试验、试飞结合起来,兄弟俩集设计师、工程师与飞行员于一身,这是很大的优势所在。

三是莱特兄弟具有勇于探索、百折不挠和不怕牺牲的科学精神。飞机试飞风险很大,甚至要付出生命的代价,如德国人李林达尔和英国人皮尔彻就是在试飞中丧生的。但莱特兄弟却争先恐后驾驶飞机进行首次飞行,互不相让,以至于要通过掷硬币来决定谁先飞。莱特兄弟说:“要得到驱驭烈马的最好办法,绝不是在旁边指指点点所能完成的,最重要的是自己骑上烈马驾驭它。”正是由于这种精神,莱特兄弟终于成功驾驭“飞行者1号”这匹“烈马”,创造了划时代的飞行瞬间。

莱特兄弟首次试飞成功,并没有引起当时的新闻界和全社会的重视。虽然1906年美国专利局授予莱特兄弟飞机设计专利,但也未能为他们带来商业利益。直到1908年,即飞机发明5年后,情况才有所转机:一是美国国防部与莱特兄弟达成制造飞机的协议;二是兄弟俩分别驾机在欧洲与美国进行巡回飞行表演,均引起巨大轰动,大西洋两岸都传开了莱特兄弟的名字。从此,航空时代才真正到来了。

知识点飞机制造

飞机制造是按设计要求制造飞机的过程。通常飞机制造仅指飞机机体零构件制造、部件装配和整机总装等。飞机的其他部分,如航空发动机、仪表、机载设备、液压系统和附件等由专门工厂制造,不列入飞机制造范围。但是它们作为成品在飞机上的安装和整个系统的联结、电缆和导管的敷设,以及各系统的功能调试都是总装的工作,是飞机制造的一个组成部分。

西科尔斯基的直升机

世界上第一架直升机是由法国工程师保罗·科尼尔发明的。但由于科尼尔设计上的缺陷,直升机总是在空中打转,他的发明影响不大,也未能对后来的直升机发展产生重大影响。直到1939年西科尔斯基解决了打转问题,实用直升机才宣告诞生。但令人意想不到的是,促成它试飞成功的是出自一般人没有想到的“尾桨”。

1940年,51岁的俄裔飞机设计师西科尔斯基,在美国亲自驾驶他设计的VS-300直升机桨的扭矩,有的航空权威事后谈到此事时说:“幸好设计者没有事先来征求我的意见!如果来问我的看法,我会首先反对他用的那个尾桨,而那却恰恰是成功的关键……”

西科尔斯基1889年出生于俄罗斯。他父母都是著名的医生,属于当时的上层知识分子。西科尔斯基在少年时就热衷于阅读科学书籍、科学幻想小说等。他知道400多年前意大利著名画家、科学家达·芬奇绘过世界上第一张关于直升机结构的想象图。他在12岁时就制造了一架旋翼类飞机模型,使用橡筋动力,而且确实能飞。14~17岁时,他在俄罗斯的圣彼得堡海军学校和基辅工业学院的机械工程系学习。

他酷爱飞行。莱特兄弟是他青年时代心目中至关重要的英雄人物,但此时他迷上的却是直升机。20岁时他身带足够学习航空知识和购买一台发动机的钱来到法国巴黎,这些钱是他开办学校的姐姐向他提供的。

1909年的巴黎是世界航空活动的中心,不少欧洲的飞行家们正热衷于飞行试验。已经有人造出几十架外形古怪的各种各样的飞机,有的根本不能飞离地面,有的只能跃起飞行几秒钟。但这些却无比地鼓舞了西科尔斯基的少年壮志,他宣布了一项惊人的计划:他要设计出直升机!

竹蜻蜓是中国古代发明的一种玩具。可以注意到,世上没有一种鸟类或昆虫是用旋翼的方式来飞行的。竹蜻蜓完全是人根据事物的原理进行的一种智慧的创造。同样产生在中国的古代玩具中,竹蜻蜓和风筝体现了两种不同的飞行方式:风筝是利用风力飞起来的,而竹蜻蜓则是利用自身的旋转造成对空气的相对运动,在静止的大气中也能飞升。

在人类尝试飞行的漫长历史中,这两种方式都曾被人们试探过。意大利画家达·芬奇留下的设计草图中,就有他作出的两种飞行器的设想:一种有机翼,另一种则是利用了竹蜻蜓原理。在19世纪末的航空先驱们试验的飞行器中,用机翼飞行的和用旋翼飞行的都有。也许因为定翼类的飞机构造比较简单,需要的功率较小,所以先取得了成果,在1903年胜利诞生。但是人类没有停止对“拔地而起”的飞行方式的向往,直升机的研制仍在不断地进行。

1909年5月,西科尔斯基从法国回到俄罗斯,立即开始了他第一架直升机的研究项目。万事开头难,他的第一个作品飞不起来。第二年,他又制造了第二架直升机,还是没有成功。当时人类的飞行还处在蹒跚学步的年代,对于如何用竹蜻蜓似的旋翼将直升机托举飞升起来,也还没有找到成熟的道路。看起来要成功地研制出直升机,并不像当初设想得那样容易。西科尔斯基不得已采取了一种迂回的道路,暂时中断了他的直升机研究计划,而将精力转移到定翼飞机的研制上。在当时人类拥有的技术能力条件下,研制定翼飞机是一种更便于取得成果的方向。

从1910年开始,西科尔斯基以惊人的速度在2年内接连研制出6种飞机,第一种是初入门的试探,没能飞离地面。但他的第二架飞机就胜利腾空了。接着一架比一架飞得好,他的后5种飞机都飞上了天空。他的第6种飞机,竟然创造了乘员3人、速度112千米/时的世界纪录。

1913年,在莱特兄弟的第一架飞机升空10年后,他研究出当时世界上最大的“俄罗斯勇士”号飞机。这是他研制的飞机中传之后世最令后人瞩目的一架。这是世界上大型飞机的鼻祖,也是世界第一架装有4台发动机的飞机。在第一次世界大战中,它成为沙皇俄国的主要战略攻击力量,是世界公认的第一种重型轰炸机。

这架飞机改变了过去飞机的驾驶员都是暴露在空气气流中的做法,而在机头部位设计了封闭式的驾驶舱。这种在后来的飞机很通用的设计,在初次出现时竟被一些人警告说,封闭的驾驶舱将使驾驶员的面部无法受到气流的冲击,使得驾驶员不能鉴别飞行的方向和风力的变化,因此将会使这种飞机无法飞行!

大型飞机“俄罗斯勇士”号的首次试飞很有戏剧性。1913年5月13日19时,西科尔斯基才开始为第二天的试飞进行准备。这时飞机所在的军用机场很空闲。时值俄罗斯的“白夜”开始,天空还是很亮,光线很充足,最少还能保证一个小时的飞行。西科尔斯基当时虽然已经很疲劳,但根据当时的情况,他觉得试飞挺合适,于是决定驾驶这架大飞机起飞升空。

当时有驾驶员、机械员和另一人,一共3人在飞机上。飞机经过一段滑行后顺利地起飞了。飞机飞得相当好。飞机在离机场约1.5千米的地方转弯着陆。当飞机着陆后,观看到这次飞行的人群冲进机场,像潮水般拥向这架大型飞机,3名试飞人员则站在飞机的“平台”上频频向人群挥手致谢。

十月革命之后,西科尔斯基离开了苏联,移居美国。初到美国时,他的境况十分拮据。但是,他一生最鲜明的特点便是他那坚定的意志。经过不懈的努力,他在美国又陆续研制出许多飞机型号,其中包括一些水陆两用飞机及大型水上飞机,被用在飞越大西洋的定期水上飞机航线上。

30年的飞机设计生涯,使西科尔斯基从事科研开发的能力得到增强。他也从未丧失过对直升机的兴趣。他在1931年申请了一项直升机的专利。1937年,他在中断直升机研究30年之后,重新把精力转向了这个领域。当人们问起为什么时隔30年又重新拾起当初放弃的项目时,他说是因为30年前发动机的功率只有约18.4千瓦,功率太小是设计不出可以使用的直升机来的。而再次回到这个项目时,在动力上已经有了更合适的选择。

同类推荐
  • 拖拉机汽车底盘构造与维护

    拖拉机汽车底盘构造与维护

    为深入贯彻《国务院关大力推进职业教育改革与发展的决定》以及教育部等六部委《关实施职业院校制造业和现代服务业技能型紧缺人才培养培训工程的通知》精神,宁夏农业学校积极推进课程改革和教材建设,我校农业机械使用与维护专业建设指导委员会及专业教师按照教育部颁布的《中等职业院校农业机械使用与维护专业领域技能型紧缺人才培养培训指导方案》的要求,编写了本书,以供我校农业机械使用与维护专业实训使用。
  • 安全化困境:亚洲的视角

    安全化困境:亚洲的视角

    在亚洲的语境中,安全化理论遇到了难题、受到了多方面的检验。当安全化的行为体或发起行为体不作为日寸,安全如何达成?当治理的主体变得多元日寸,安全化路径如伺进行有效的拓展?即便安全化对安全问题的解决有其效果,是否以“去安全化”的路径作为长期的政治目标更为合理?是否存在着“好”的去安全化行为与“坏”的安全化行为?亚洲学者们的理论努力有:对安全化行为体进行新的建构,对安全化路径进行多方面拓展,对“去安全化”研究进行某种深化。基于亚洲语境的“亚洲视角”的价值在于:从不同安全领域探讨安全化困境,检验安全化理论的效度,进而实现对安全化理论的某种超越。
  • 传统米制品加工技术

    传统米制品加工技术

    本书共分为六章,内容涵盖我国各地具有传统特色的米粉、米糕、米粥、米饼、油炸米制品、汤圆等米制品的加工技术,重点介绍了250多种具有代表性的米制食品加工实例的原料配方、技术要点和产品特色。本书内容详实,结构清晰,通俗易懂,注重实用技术与方法,具有较好的实用性。本书适合米制品加工企业、传统食品加工作坊的生产技术人员及食品餐饮从业人员使用,也适合广大城乡家庭使用。
  • 世界在变小与现代交通

    世界在变小与现代交通

    在21世纪到来之际,科学家们预测了未来汽车技术发展的新的突破点。从汽车工业诞生的那一天起,就率先采用各科学领域发明的新技术,并使这些技术更加完美。
  • 电力变压器冷却系统设计

    电力变压器冷却系统设计

    本书从变压器运行中热量的产生和温升的限值规定出发,综述了变压器冷却方式:自冷、风冷、强油风冷、强油水冷等传热计算、设计选择及优化设计。全文共13章,分别介绍冷却系统组成部分中,油箱和片管式散热器的散热计算;冷却器本体,冷却器翅片管传热计算;吹风装置,风冷却用的变压器风扇结构原理,强油循环动力源的变压器油泵,监制油泵正反转、蝶阀是否闭开的油流继电器,变压器用蝶阀,以及控制冷却系统正常工作的分控箱,冷却器常用设计方法和冷却器容量选择,冷却器优化设计理论,国外冷却器优化设计的编程实例等。
热门推荐
  • 四人行必有我夫

    四人行必有我夫

    他,君浣溪,平生没什么理想,学学医,炼炼药,看看病,在这异世混吃混喝也就是了,谁知这运气来了挡都挡不住,莫名当上御医,做了天子面前的红人,更位列名满天下的四大公子之首,怪了,那几个外表风度翩翩,内里健壮如牛的哥们,怎么一见他就多病多灾,体虚气弱,个个宽衣解带,敞开胸怀,追着要他诊治,他们不会是……发现了他身上的秘密吧?!
  • 无魔剑士

    无魔剑士

    孑然一身,四处游荡,灵力满贯,举世无双。剑道路长,心存迷茫,命中缺魔,更是硬伤。一个誓言,踏上征程,只为守护,燃烧力量。修炼三秋成剑圣,提剑血洗心中恨,潇洒霸气走一生,世间唯我杜宇尊!
  • 重生归豪门

    重生归豪门

    她是多面女王,没有人知道真正的她是谁,又有着怎样的秘密。他是位于世界金字塔顶端的王者,一次魔都之行竟让他栽了个大跟头。多面女王,竟感挑战我的底线,不要被我找到,否则我会让你付出代价。这是一个穿越者在世界顶端游走的故事。
  • 转变为卓越女孩的人生故事

    转变为卓越女孩的人生故事

    平凡女孩一生的成长经历,有不同凡响的人生,从小生活在父母的争吵和亲人冷漠与鄙视中,年幼时的她并不懂事而且因为家境不是太差,父母教育方式不当,造成了她学习是很差劲的。直到渐渐长大后知道父母的辛酸,渐渐懂事的她,不服输的精神使她发奋学习,之后考上了名校开始了她人生的转折。在这个很冷的家庭里,都是重男轻女的,不过除了她的父母,其他的亲人待她比外人还要陌生,她从小到大习惯了这种遥远的距离。她总是害怕见到那些虽然是亲人但是偏偏比外人还要生的人,之后的情节会依依讲述的。不过她很争气让那些看不起她一家子的人对她刮目相看,考上大学步入大学生活后,依旧努力进取,大学里有个男生追了她4年她始终没有答应,不过还是成为了好朋友。在大学她很优秀,学习成绩优异,还是校花很多人追,这些人都是些有作为的人才和有钱的富二代,她都一一拒绝了。不过因此她拥有了大量的人脉资源,为她以后的路铺下了坚实的基础成就了她辉煌的事业。
  • 一方天下

    一方天下

    世界的阴谋,到底是谁在主宰这个天下,是众神的裁决?还是来自地狱的审判?能号召天下的,究竟是强者?还是所谓的独裁者?这座大陆上发生的故事,需要人统治。
  • 我们的青春匆匆成往事

    我们的青春匆匆成往事

    你从来都不知道,喜欢你,是我在青涩季节里做过的最美的事。纪念我们那至亲般友谊的失去,纪念你那我再也看不到的阳光笑容。纪念我们匆匆已成往事的青春。没有轰轰烈烈,却让我们潸然泪下,隐隐的,痛彻心扉.好想问问你们,还好吗?
  • 盛世天宠:丫头,你是我的了

    盛世天宠:丫头,你是我的了

    被抱错了?一听到这个消息,韩夕在家里的地位一落千丈,真正的韩家小姐回来以后更是百般刁难。于是乎,怎么办?她决定离家出走!在外头过了两年,喜欢上最近风靡亚洲的男神歌唱天团KIPling,却没想到桃花运那么好,就飘到她头上。入学的第一次见面,与男神的近距离接触。一切都不是梦!一个个甜蜜的圈套,有什么祸尽管去闯,有我给你收拾!有什么事尽管去做,天塌下来我替你顶着!她受欺负了,他帮她出头。她缺钱了,他给她金卡。她饿了,他亲自给她煮饭。只要她要求,他一定就会帮她达成。丫头,我喜欢你!
  • TFBOYS之四叶草的水晶之恋

    TFBOYS之四叶草的水晶之恋

    有些事,就是要长大以后才能懂的。在这之前只能不停试错,当有一天你变得清醒,世故或许也代表你不再年轻了。不是所有的坚持都有结果,但总有一些坚持能从冰封的土地里培养出十万朵怒放的蔷薇,而懦弱的我只配站在旁边默默的观赏一场与我无关的花开。世界上唯一不变的就是变化,世界上唯一可能的就是不可能。我喜欢你,很久以前开始,很久以后,或许才会结束!
  • 异世行游

    异世行游

    奇异的世界,一个少年被传送而来,这里没有武术,却崇尚武力。这里没有斗气,却有神奇的魔法。这里没有武士,却有强大的机甲。少年将会在这异世中,有所作为呢?
  • 麟璃传记

    麟璃传记

    传说,集齐霹雷石碎片,找齐三大灵器,可回到过去。麟凤,自幼父母去世。而他却踏上了找霹雷石的道路。潞璃,楚寂,寒筱………也与他一同寻找。