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第15章 贝奈第特斯:让问题做发明向导

在发明王国,问题是老师,也是向导。发明者要有“发现问题算成绩”的意识,随着一个又一个问题的发现和解决,走向成功的彼岸。

1920年的一天晚上,法国化学家贝奈第特斯在看当天的一份报纸时,看到一则关于车祸的新闻报道:一辆汽车在一条公路上行驶时,因方向盘突然失灵,汽车撞到路边的一根电线杆上,接着又翻到路边的一条沟里。车上的3名乘客,有两名被打破的玻璃刺死,还有一位被刮伤。

贝奈第特斯看完这则新闻,想起了17年前的一件事:

一次,他像往常一样,清理实验药品架。他一手拿着抹布擦着桌面,一手挪动着药瓶。忽然,一不小心,“啪”的一声,一瓶药掉到了地上。

贝奈第特斯生怕药瓶内的药水流出来,连忙俯下身捡起药瓶。奇怪的是,药瓶布满了裂纹,但却没有一片碎片。

“这真是不可思议。”贝奈第特斯觉得费解,但当时他正在做一个重要的实验,没有精力去深究原因,于是他就在药瓶标签边上注明:“1903年11月21日,此瓶从3.5米高处摔下。”然后将它放在了一个角落里。

后来,贝奈第特斯也就把事忘了。今天这则新闻唤起了他的记忆,问题像个精灵紧紧抓住了贝奈第特斯。

“找出那个药瓶不会碎成片的原因,也许对制造车门窗上用的安全玻璃有好处。”他从布满尘土的角落里,找出了那个药瓶。

在灯光下,贝奈第特斯仔细地检查药瓶。原因终于找到了。原来,这药瓶曾盛硝化纤维的乙醚挥发掉,留下的硝化纤维形成胶,像一层皮一样紧紧地贴附在药瓶玻璃上,因此药瓶玻璃碎片被这层皮拉住了。

贝奈第特斯马上想到:“如果在两层玻璃之间夹一层透明的硝化纤维薄膜,不就可以制成汽车门窗上用的不会碎成片的玻璃了吗?”

接着,贝奈第特斯立即准备材料,着手安全玻璃的研制工作。

实际做起来,要比想象的难得多。因为硝化纤维遇到高温的玻璃会燃烧,甚至爆炸;此外,硝化纤维也不大容易与玻璃合二为一。但贝奈第特斯一个一个地解决,经过两年的努力,终于成功地研制出安全玻璃。

这种安全玻璃很快便投入批量生产,被广泛地应用在汽车、飞机、轮船等交通工具上。

后来,人们发明了新一代安全玻璃,它的做法是:用很细很细的玻璃丝织成布,这种布柔软、轻盈、坚实;在两片玻璃间夹进玻璃纤维布。这种安全玻璃不像硝化纤维薄膜制成的玻璃那样长时间受阳光照射后会泛黄,且工艺更简单、更耐用。但是,贝奈第特斯为人类作出的贡献,却永远地被人们记在心里。

问题是什么?它是一种偶然,偶然之中,一切不该发生的事情发生了……于是,我们看到了一个个新发明与失误、偶然相联系的故事。若不是发生意外,贝奈第特斯的瓶子绝不会落地,没有这个偶然而来的问题,安全玻璃的发明权,恐怕不会属于贝奈第特斯。

在发明王国里,问题是老师,也是向导。发明者要有“发现问题算成绩”的意识,随着一个又一个问题的发现和解决,走向成功的彼岸。飞机弹射座椅的发明也是以问题为向导,逐步加以完善孕育成熟的。

飞机在高空中飞行,难免有遇到意外情况需要紧急救生的时候,特别是在空战中,飞机受到损伤更是常见的事,因此,保证飞行员和机内人员的安全是不能不加以考虑的。人们最早是采用降落伞从飞机上跳落下来,在第一次世界大战期间,各个国家都为他们的飞行员配备了降落伞。

可是到了第二次世界大战末期,在军用飞机上实现紧急跳伞变得日益困难,加上喷气式飞机的发明,大大提高了飞行速度,当飞机达到每小时400公里以上的速度时,在强大的迎面气流冲击下,飞行员难以完成拉开座舱盖,靠自己的体力爬出机舱向下跳去,再用手拉开降落伞上的拉环等一系列的动作。即使飞行员已爬出座舱,由于飞机速度太快,跳出舱外的飞行员也有可能被气流吹到机尾上撞伤或撞死。人们意识到必须有一种特殊的装置,当飞机出事飞行员遇到紧急情况时,能立即将飞行员从座舱中紧急抛出来。

在考虑这一方案的可行性时,人们认识到,要使飞行员在一瞬间就能安全脱离飞机机舱,最好是一按按钮,就立即将飞行员从座舱里弹射出去。这样才可以达到最快脱离危险的要求。但如果直接把人弹射出去,难以保证人在被弹射过程中不受伤害,再说也难以保证飞行员能在被弹出机舱的瞬间,快速与他的座椅脱离。所以,最佳方案是设计出一种可以弹射的弹射座椅,让飞行员连同座椅同时弹射出去。

这一设计思路带来设计上的许多创新。

首先遇到的问题是利用什么动力将弹射座椅从机舱里弹射出去。

1941年,德国的海因克尔公司造出了一架实用的弹射座椅,它利用压缩空气的推力将座椅弹出座舱。它首先被安装在“海因克尔He280型”歼击机上。1942年1月13日,He280机在飞行过程中,由于机翼机身结冰过重,即将坠毁,飞行员申克立即拉闸,座椅在2370米的高空弹出,降落伞也随即顺利打开,申克安全地降落到地面。在使用过程中,人们觉得压缩空气产生的弹力还不够理想,有一位瑞典人想到,要使座椅能够像炮弹那样迅速地弹射出去,何不采用点燃火药的方法立即得到迅猛的推力呢?1943年7月30日试验了火药弹射装置,取得成功。

1944年,英国的詹姆斯·马丁,接受了伦敦飞机生产管理处的聘请,也进行了这种可供飞行员在紧急情况下得以脱身并行之有效的弹射座椅的研制。

火药弹射座椅就这样取代了用压缩空气弹射的方法,在实践过程中也有不少改进。一般的装置是:在座椅后面垂直地装有弹射枪,或在座椅下面放置有火箭包。飞行员的座椅旁边有一锁闭的红色弹射手柄。遇到紧急情况时,拉动手柄,电动点火击发其中的火药,立即产生有很大推力的爆炸燃气,将弹射座椅弹出机舱。有的弹射座椅还能在离开机舱以后,自动启动火箭弹,进一步将座椅再向上弹射到100米的高度,以便飞行员安全越过飞机的垂直尾翼,也有利于飞行员在接近地面的紧急情况下进行弹射,以便有足够的高度打开降落伞。

为了保证在高速飞行的飞机中弹射出机舱时,避免受到高速气流的伤害,有的弹射座椅增加了面帘和四肢固定装置。飞行员在引爆弹射火箭的同时,拉下一个防护面帘,把头部保护起来。座椅上事先准备好的防护网、手臂防护挡板等都会自动放下,将飞行员紧紧地固定在座椅上。有了这样的装置,飞行员在以每小时1000公里高速飞行的飞机上弹射出舱时,也能安全降落。

在弹射座椅下面,还安放着一些救生设备,当飞行员降落在一个意想不到的地方,比如说湖里或海里,那么,座椅下的救生衣能帮助飞行员安全地漂在水面上,有的还备有可自动充气的橡皮筏。救生器械中还有一种信号枪,它能发出求救信号引起救生飞机或船舶的注意,一般的保护性衣物、食物也都包括在那一系列的救生设备中。

弹射座椅和它附带的一系列防护措施的问世,使飞行员的安全有了保证。科学家在问题的引导下,在飞行领域获得了重大成功。问题,成为创造发明名副其实的向导。

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