李義方

時(shí)代發(fā)展到今天，對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，到天上轉(zhuǎn)一圈已不再是個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，但在五千年前，人類(lèi)還只能望著空中的雄鷹癡癡做夢(mèng)。從風(fēng)箏載人到今天的航天飛機(jī)，人類(lèi)不斷實(shí)現(xiàn)著前人的夢(mèng)想，超越著前人的夢(mèng)想。

風(fēng)箏和滑翔機(jī)

風(fēng)箏起源于中國(guó)，大約出現(xiàn)在公元前1000年，但載人風(fēng)箏的出現(xiàn)則要晚得多。歐洲的風(fēng)箏直到14世紀(jì)才出現(xiàn)，但歐洲的風(fēng)箏從它一出現(xiàn)就用于載人，進(jìn)行軍事偵察。

除了傳統(tǒng)的風(fēng)箏以外，哈格雷夫在1893年發(fā)明了盒式風(fēng)箏，進(jìn)一步提高了風(fēng)箏的飛行性能。這是對(duì)現(xiàn)代風(fēng)箏的發(fā)展作出的最大貢獻(xiàn)。

人類(lèi)在嘗試飛行的初期，一直是很直觀(guān)地模仿鳥(niǎo)類(lèi)的飛行方式，制造各種材料的“翅膀”安裝在人身上。這就是古老的、但不可能成功飛行的撲翼機(jī)。許多藝術(shù)家和早期追求飛行夢(mèng)想的先驅(qū)，都嘗試過(guò)利用撲翼機(jī)進(jìn)行飛行，但由于結(jié)構(gòu)上的缺陷，沒(méi)有取得成功。

1804年，“航空之父”雷·凱利爵士根據(jù)風(fēng)箏升空的原理制造并試飛了首架模型滑翔機(jī)。最成功的實(shí)用滑行機(jī)，則是萊特兄弟1920年改進(jìn)的“萊特3號(hào)”?，F(xiàn)代的滑翔機(jī)多用于運(yùn)動(dòng)休閑，實(shí)用價(jià)值已經(jīng)不大了。

熱氣球與飛艇

熱氣球真正研制成功是1783年的事。約瑟夫·紫葛菲爾和艾蒂安內(nèi)·紫葛菲爾兄弟是法國(guó)里昂附近一家造紙的工人，當(dāng)他們看到碎紙片在篝火上飛舞時(shí)，不約而同地產(chǎn)生了利用熱空氣制造飛行物的念頭。

從紙袋到布袋，直到1783年6月5日公開(kāi)表演的巨大熱氣球，他們一步步地走向成功。熱氣球靠在底部補(bǔ)充或排放熱空氣來(lái)控制氣球飛行的高度，靠人力驅(qū)動(dòng)螺旋槳來(lái)推進(jìn)。雖然在大風(fēng)天不能出行，但在當(dāng)時(shí)確實(shí)是一種相當(dāng)令人滿(mǎn)意的空中交通工具。

在熱氣球成功升空之后，人們開(kāi)始嘗試為氣球安裝動(dòng)力，因?yàn)槿诉@種動(dòng)物，要作為起推動(dòng)作用的“發(fā)動(dòng)機(jī)”力量太小了。也正是基于這種想法，誕生了在空中稱(chēng)霸一時(shí)的飛艇。

最早的飛艇是法國(guó)工程師吉法爾首先制造成功的。雖然能夠飛在空中，但由于原始的蒸汽機(jī)還相當(dāng)不完善，動(dòng)力性能相當(dāng)令人失望。

直到1884年，勒納爾和克雷布斯——兩名軍事工程師才利用電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力，設(shè)計(jì)成功了世界上最早的實(shí)用軟式飛艇——“法蘭西”號(hào)。從此以后，飛艇作為有史以來(lái)最成功的載人飛行器登上歷史舞臺(tái)。軟式飛艇看上去，和熱氣球并沒(méi)有什么區(qū)別，只是安裝了當(dāng)時(shí)較先進(jìn)的動(dòng)力裝置罷了。

19世紀(jì)80年代后期，人們開(kāi)始使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)作實(shí)驗(yàn)飛艇的動(dòng)力。1900年，德國(guó)人齊柏林制造出了第一艘碩式飛艇"LZ一1”號(hào)，飛艇不但面貌一新，而且靠汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力性能也得到前所未有的提高。

1910年，齊柏林飛艇以軟式飛艇無(wú)法比擬的安全性、可靠性以及載重量，正式成為空中的主要交通工具。在以后的幾十年當(dāng)中，相繼飛行了800多個(gè)“航班”，運(yùn)送了17000多名乘客，航程達(dá)到185000千米，同時(shí)飛艇逐漸統(tǒng)治著廣袤的天空的同時(shí)，飛機(jī)的誕生開(kāi)始向這種空巾霸王發(fā)出挑戰(zhàn)!

螺旋漿飛機(jī)

1903年12月17日，美國(guó)人萊特兄弟制造的世界上第一架依靠自身動(dòng)力載人飛行的飛機(jī)首次試飛成功。這架飛機(jī)采用單發(fā)動(dòng)機(jī)雙螺旋漿提供動(dòng)力。飛行員俯臥在飛機(jī)中部，通過(guò)改變雙翼的形狀來(lái)調(diào)整飛行方向。但是，單發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)在飛行中常常出現(xiàn)空中停車(chē)的故障，嚴(yán)重威脅飛行安全。

后來(lái)多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用大大提高了飛機(jī)的飛行安全性能。同時(shí)，操縱方便靈活的單翼飛機(jī)逐漸成為螺旋漿飛機(jī)的主流。飛得更高、更快、更遠(yuǎn)，成為航空工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的目標(biāo)。第一次世界大戰(zhàn)為各國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展提供了契機(jī)，因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)需要飛得更快的飛機(jī)。然而，螺旋漿飛機(jī)受制于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，已無(wú)法大幅度提高飛行的速度。

噴氣式飛機(jī)

1910年12月10日，在法國(guó)巴黎展覽會(huì)上，亨利·科安達(dá)的飛機(jī)在試飛時(shí)墜毀。他使用一臺(tái)37千瓦的發(fā)電機(jī)送風(fēng)，同時(shí)增設(shè)一個(gè)燃燒室，使燃?xì)庠谖补苤信蛎洝＿@臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)就是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的雛形。

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，又叫渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)?？諝庥蛇M(jìn)氣道波吸人壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮后送到燃燒室，燃燒后產(chǎn)生巨大的熱量。蝸輪的功能是使高溫氣體在其中膨脹，尾噴管使氣體繼續(xù)膨脹后，形成一股向外噴射的高速氣流。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蝸旋漿和內(nèi)燃機(jī)。

超音速飛機(jī)

音速是指在海平面上氣溫為零攝氏度時(shí)，聲音在空氣中的傳播速度，約為每秒340米。當(dāng)飛機(jī)時(shí)速接近音速時(shí)，飛機(jī)性能急劇變化，操縱困難，這稱(chēng)為音障。這主要是因?yàn)轱w機(jī)上出現(xiàn)了局部超音速區(qū)，產(chǎn)生波阻，使氣流嚴(yán)重分離、阻力加劇引起的。

突破音障，是噴氣式飛機(jī)發(fā)明后航空界的一個(gè)難題。人們使用后掠翼和加大發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的方法，成功地解決了這個(gè)難題。

美國(guó)航空公司的斯托克博士和貝爾對(duì)激波做了深入的研究，設(shè)計(jì)了超音速飛機(jī)應(yīng)具備3040度的后掠角。之后，貝爾公司開(kāi)始研制能沖破音速的飛機(jī)X一1。1947年10月14日上午10時(shí)，一架懸推X-1火箭飛機(jī)的B一29轟炸機(jī)起飛。脫離轟炸機(jī)后，X-1飛機(jī)的4臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相繼點(diǎn)火。1分28秒后，飛機(jī)達(dá)到音速。在燃料即將耗盡時(shí)，飛機(jī)飛行速度達(dá)到1．015倍音速。這是載人航空器首次突破音速。

1967年10月3日奈特架駛的X-15A-2創(chuàng)造了每小時(shí)7279千米的世界紀(jì)錄。

戰(zhàn)斗機(jī)

當(dāng)飛機(jī)剛剛被發(fā)明出來(lái)的時(shí)候，它就被用于戰(zhàn)爭(zhēng)。在最早的空戰(zhàn)中，飛行員像騎士決斗那樣駕駛飛機(jī)用手槍對(duì)射。這要求飛行員不僅要有良好的駕駛技術(shù)，還要是個(gè)神槍手。

第一次世界大戰(zhàn)造就了空軍。但是，由于技術(shù)制約，空軍并不是戰(zhàn)場(chǎng)上的主要力量。飛行員除了參中空戰(zhàn)外，還擔(dān)負(fù)著戰(zhàn)場(chǎng)偵察、空中巡邏、對(duì)地轟炸等繁多的職能。隨著戰(zhàn)爭(zhēng)的深入，各國(guó)逐步發(fā)展出專(zhuān)門(mén)用于空中對(duì)壘的機(jī)型，這就是戰(zhàn)斗機(jī)。第二次世界大戰(zhàn)是戰(zhàn)斗機(jī)崛起的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)是英國(guó)研制的單發(fā)螺旋漿飛機(jī)。翼展11．22米，機(jī)長(zhǎng)9．12米，機(jī)高3．48米，起飛重量2415公斤，單飛時(shí)速571千米，航程為805公里，裝8挺機(jī)槍?zhuān)藛T1人。由于能否爭(zhēng)得制空權(quán)成為決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的重要方面，戰(zhàn)斗機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。以后隨著噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和導(dǎo)彈等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)誕生了。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)一般都具有良好的飛行特性，強(qiáng)大的武器裝備，精密的雷達(dá)導(dǎo)航系統(tǒng)和電子設(shè)備。

直升飛機(jī)

1878年，意大利人恩里克·弗拉尼尼制造了第一架實(shí)用的直升飛機(jī)，當(dāng)時(shí)這架直升飛機(jī)升高了12米，但只在空中停留了12秒。

直升飛機(jī)由于不用借助跑道就能起飛，這種靈活性使它可以在現(xiàn)代飛行器家族中占有一席之地?，F(xiàn)代的直升機(jī)除了用于軍事，還廣泛用于運(yùn)輸、攝影、緊急醫(yī)療等方面。

裁人航天器

當(dāng)?shù)谝活w人造地球衛(wèi)星“衛(wèi)星1號(hào)”于1957年發(fā)射成功后，人類(lèi)就敲開(kāi)了太空之門(mén)，走上了探索太空的艱難旅程。地球是人類(lèi)的搖籃，人類(lèi)自古以來(lái)都生活在這個(gè)蔚藍(lán)色的搖籃中。如今，隨著人類(lèi)對(duì)太空的認(rèn)識(shí)逐漸加深，隨著人類(lèi)航天技術(shù)逐步成熟，人們終于將宇航員送上九天，圓一個(gè)自古以來(lái)人類(lèi)的航天之夢(mèng)。

1969年，美國(guó)宇航員登上月球，標(biāo)志著人類(lèi)從搖籃邁出了一大步。然而，星際旅行需要耗費(fèi)巨大的人力物力。從目前人類(lèi)掌握的技術(shù)來(lái)看，人類(lèi)還不可能在太空中走得更遠(yuǎn)。

因此，更加實(shí)際的問(wèn)題擺在人們面前：怎樣有效地利用太空為人類(lèi)服務(wù)呢?太空中具有許多地球上不具備的物理環(huán)境。在真空、失重、強(qiáng)輻射等條件可以改變物質(zhì)的一些特性，可以合成地球上沒(méi)有的物質(zhì)。因此，人們想到應(yīng)該在環(huán)繞地球的軌道上建立空間站，使人類(lèi)在空間站上能夠長(zhǎng)期工作和生活。

在太空中生活的人們需要大量的水、空氣和食品。這些在地球上毫不費(fèi)力就可以得到的東西在太空中卻是十分寶貴的資源。為了維持宇航員們生活和工作的需要。每隔一段時(shí)間，就要從地面送一些補(bǔ)給、裝備和新人員。但是，每次執(zhí)行運(yùn)載任務(wù)的火箭都在大氣中白白燒掉，確實(shí)浪費(fèi)了大量的財(cái)力。因此，航天事業(yè)需要一種可回收再利用的航天器。它能像火箭一樣發(fā)射升空，完成太空任務(wù)后，又能像飛機(jī)那樣降落在機(jī)場(chǎng)上。這就是太空穿梭機(jī)，也叫作航天飛機(jī)。

航天飛機(jī)的出現(xiàn)，使人類(lèi)往返太空與地球的方式更加方便。航天飛機(jī)是在飛機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。經(jīng)過(guò)近20年的研究和試驗(yàn)，美國(guó)在1981年4月12日成功發(fā)射了第一架航天飛機(jī)。它是能自由往返于地球與太空的航天器。