僅僅乘坐裝有發(fā)動機的氣球,并不能令人滿意。熱氣球和飛艇沒有像鳥兒一樣的外觀和雙翅,難以滿足人類對飛行的要求,還不是人類征服天空的理想交通工具。為此,有不少人又開始研制新的飛行器。
英國的喬治·凱利是著名的航空科學(xué)家,他從事飛行理論的研究,提出了“用一具輕巧的發(fā)動機裝置推動傾斜的平面”的理論。1804年,凱利制成了用繩索牽引著飛行的滑翔機,從小山頭起飛,越過村莊,安全降落。
1810年,凱利關(guān)于基礎(chǔ)空氣動力學(xué)的著作《空中航行》出版,該著作中論述了空氣動力原理及其作用和應(yīng)用,奠定了固定翼和旋翼機的基礎(chǔ)。他指出,人體肌肉的力量遠不足以用于機械飛行。對于飛行來說,欠缺的唯一部件是內(nèi)部燃燒的發(fā)動機,只要有了它,航空飛行的夢想就可能成為現(xiàn)實。
到了19世紀末期,困擾飛行研究進展的問題仍然是動力裝置的問題。當(dāng)時唯一能提供推進能量的只有蒸汽機,而蒸汽機連同鍋爐和燃料遠比飛機自身重得多。盡管如此,人們還是用蒸汽機做了許多勇敢的嘗試。法國的阿代爾制造了兩架蒸汽發(fā)動機的蝙蝠式飛機,取名叫“風(fēng)神”和“飛機”,據(jù)稱“飛機”曾飛離地面幾米。
另一位法國海軍軍官迪·湯普爾也曾制造了一架蒸汽發(fā)動機的單翼機,無控制地離地飛行了10米。俄國海軍上校莫扎伊斯基試飛了他自己設(shè)計的蒸汽動力單翼機。
然而,所有的這些試驗和嘗試,只讓人們明白了兩件事:蒸汽發(fā)動機并不適用于作為機械飛行的動力裝置;獲得飛行推力的最佳手段應(yīng)該是螺旋槳。
經(jīng)過長期的探索,在19世紀臨近結(jié)束的時候,飛機的研究終于迎來了第一道曙光。
德國的滑翔飛行家奧托·李林達爾成為第一個在重于空氣的飛行器上飛行的人。他從1867年開始研究滑翔機,1891年~1896年間,他先后制造了18架外形模仿鳥的無發(fā)動機的滑翔機,并在柏林附近親自進行了2000余次成功的懸掛飛行試驗,有幾次還完成了180°的轉(zhuǎn)彎。
盡管他的滑翔機主要是用木材、布和少量的鐵件制成,十分簡陋,甚至是靠人體重心的移動來操縱飛行,但它畢竟是第一架可操縱的重于空氣的飛行器。
就在李林達爾開始籌劃在滑翔機上用蒸汽機提供動力的時候,一場不幸發(fā)生了——1896年8月10日,李林達爾在一次飛行試驗中不幸遇難,年僅48歲。
另外一位值得一提的人是美國的蘭利博士,他是一位物理學(xué)家、天文學(xué)家和航空科學(xué)家。他從1887年開始研究重于空氣的航天器,在實現(xiàn)飛機動力飛行的研究上一直處于遙遙領(lǐng)先的地位。他組裝了許多由橡皮筋發(fā)動機和很小的蒸汽機推進的飛機模型。1896年,一架用蒸汽機提供動力,裝有兩副螺旋槳的串列式雙翼機試飛成功,飛機以每小時48千米的速度飛行了1280米。
1898年,在美國國會的資助下,用內(nèi)燃機提供動力的飛機問世。1903年10月7日,蘭利制造的飛機進行首次試飛,飛機從船上彈射起飛,結(jié)果墜入河中。12月8日第二次試飛,又以墜水而告失敗。試飛失敗使蘭利失去了國會的支持,3年后郁郁而終。雖然蘭利博士生前沒能實現(xiàn)飛行的愿望,但他對飛機研究做出的突出貢獻卻永載史冊。
離蘭利博士第二次試飛失敗僅僅一個多星期后,一件具有劃時代意義的事件發(fā)生了。
1903年12月17日,美國俄亥俄州的萊特兄弟經(jīng)過多年對風(fēng)箏、滑翔機的研究和試驗,在北卡羅來納州的基蒂霍克,駕駛著由發(fā)動機驅(qū)動的“飛行者1”號雙翼飛機,成功地進行了歷史上第一次有動力的持續(xù)飛行。他們在59秒內(nèi)飛行了260米,創(chuàng)下了現(xiàn)在世界上公認的第一架飛機的飛行紀錄。
“飛行者1”號是一架非常簡陋而普通的雙翼機,它的兩個推進式螺旋槳分別安裝在駕駛員位置的兩側(cè),由單臺發(fā)動機鏈式傳動。但萊特兄弟在飛機的操作系統(tǒng)方面,卻體現(xiàn)出了他們的天才之處,這也正是他們對航空事業(yè)最偉大的貢獻所在。
李林達爾是通過移動自己的身體,改變重心來操縱飛行器的飛行,而萊特兄弟的“飛行者1”號則是通過機械裝置使整個翼尖卷曲來操縱飛機的飛行。
盡管“飛行者1”號的設(shè)計非常原始,但現(xiàn)代飛機中轉(zhuǎn)彎、爬升和降落等主要部件的設(shè)計都受到了它的影響,都可以在這架飛機上找到雛形。
緊接著,萊特兄弟又制造出裝有新型發(fā)動機的“飛行者2”號,在赫夫曼大草原進行了試飛,最長飛行時間超過5分鐘,飛行距離達4.4千米。
1905年,“飛行者3”號又飛上了藍天。它能起飛、轉(zhuǎn)彎、傾斜、盤旋,是世界上第一架能實用的飛機。1905年10月5日,哥哥威伯特·萊特駕駛“飛行者3”號持續(xù)飛行了38分鐘,飛行距離達38.6千米。1908年,威伯特在法國進行飛行表演時,續(xù)航時間達到2小時20分鐘,在當(dāng)時航空界名列前茅。
萊特兄弟飛機的成功飛行,獲得了美國、法國等許多國家的廣泛承認,由此掀起了席卷世界的航空熱潮。
20世紀初,航空熱席卷全球,并創(chuàng)下了一個又一個的第一:1909年7月25日,法國人布萊里奧第一次駕機飛越英吉利海峽;1909年8月23日,美國人寇蒂斯創(chuàng)造了每小時69.821千米的第一個飛行速度紀錄;1909年8月29日,法國人拉唐創(chuàng)造了升高155米的第一個飛行高度紀錄。
逐漸,飛機不再被認為是賽場上吸引大家的新奇東西,而是一種實用的飛行運輸工具。于是,人們首先想到要把它應(yīng)用到軍事上。
1914年8月,當(dāng)?shù)谝淮问澜绱髴?zhàn)在歐洲爆發(fā)時,飛機作為對敵的空中機動觀察哨開始了它的軍事應(yīng)用。在戰(zhàn)爭開始的頭幾個月里,各參戰(zhàn)國加起來已擁有近千架飛機。
隨著第一次世界大戰(zhàn)的全面展開,早期的遭遇性的空戰(zhàn)已逐步發(fā)展成為有目的的、有組織的、為爭奪制空權(quán)而進行的空戰(zhàn)。交戰(zhàn)雙方不斷設(shè)計和制造了許多專門用于空中作戰(zhàn)的速度快、機動性好、配備有優(yōu)良武器的戰(zhàn)斗機,空戰(zhàn)的場面更為激烈壯觀。
第一次世界大戰(zhàn)推動了航空事業(yè)的高速發(fā)展。在4年的戰(zhàn)爭時期,戰(zhàn)斗機的生產(chǎn)數(shù)量達到近20萬架,其中英國5.5萬架、法同5.1萬架、德國4.7萬架、美國1.5萬架、意大利1.2萬架。
與此同時,飛機的性能顯著提高。飛機的飛行時速由100千米提高到了260千米;飛機升限由4200米提高到了8810米;航程加大到1900千米;飛機的結(jié)構(gòu)、發(fā)動機和運載能力都有了很大的改進和發(fā)展。
第二次世界大戰(zhàn)是人類歷史上迄今為止規(guī)模最大的一場戰(zhàn)爭。這場戰(zhàn)爭中,各參戰(zhàn)國的空軍大顯身手,成為戰(zhàn)爭的重要力量。
二戰(zhàn)中的空戰(zhàn),包括空對空和空對地作戰(zhàn),主要集中在歐洲戰(zhàn)區(qū)、蘇德戰(zhàn)區(qū)、地中海戰(zhàn)區(qū)和北非戰(zhàn)區(qū)四個戰(zhàn)區(qū)。其中誕生了許多著名的大空戰(zhàn),包括不列顛之戰(zhàn)、諾曼底登陸戰(zhàn)、莫斯科保衛(wèi)戰(zhàn)、馬耳他空戰(zhàn)、西西里島登陸戰(zhàn)、日本偷襲珍珠港、中途島之戰(zhàn)等戰(zhàn)役。
1945年8月6日,美國使用B29轟炸機在日本廣島投下了第一枚原子彈。緊接著,8月9日,第二顆原子彈又在長崎上空爆炸,促使日本于8月14日宣告投降,從而結(jié)束了歷時6年之久的第二次世界大戰(zhàn)。
在第二次世界大戰(zhàn)中,交戰(zhàn)各國共投入飛機近64萬架,數(shù)量空前。交戰(zhàn)各國使用最多的是戰(zhàn)斗機和轟炸機。在此期間,涌現(xiàn)出了如英國的“噴火”式、美國的“野馬”式、蘇聯(lián)的“拉-5”、德國的“Me109”和日本的“零”式戰(zhàn)斗機等各種優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機種,最高時速已達到750千米,升限超過1.2萬米,最大航程達3300千米。
兩次世界大戰(zhàn)有力地刺激和促進了航空技術(shù)的飛速發(fā)展。大戰(zhàn)結(jié)束后,大量的軍用飛機改裝為民用飛機,用于運送旅客和貨物,并在飛機的機體設(shè)計、材料、操縱及安全性能方而進行了改進和完善。
由于活塞式發(fā)動機的功率和螺旋槳的效率難以滿足飛機繼續(xù)增速和提高升限的需要,人們開始加緊研制噴氣式發(fā)動機。噴氣式發(fā)動機的優(yōu)異性能,為提高飛機的飛行速度創(chuàng)造了條件。噴氣式飛機的誕生使飛機進入了超音速飛行的時代。
從1903年萊特兄弟制造出第一架有動力的飛機開始,直到100余年后的今天,飛機從結(jié)構(gòu)到性能、從外觀到內(nèi)部系統(tǒng)都已發(fā)生了巨大的變化?,F(xiàn)在,世界上飛機機型眾多,偵察機、戰(zhàn)斗機、轟炸機、強擊機、艦載機、加油機、反潛機、電子干擾機、預(yù)警機、垂直起降機、隱形機等紛紛涌現(xiàn),性能不斷提高,已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的重要作戰(zhàn)工具。美國的F22、F117A隱形戰(zhàn)斗機和俄羅斯的米格-39、S30戰(zhàn)斗機便是軍用機中的佼佼者。
在民用航空領(lǐng)域,從20世紀30年代由軍用戰(zhàn)斗機改裝而成的十分簡陋的飛機,到50年代的噴氣機,再到70年代波音747等大型客機的問世,民用航空發(fā)展日新月異。
空中旅行已成為人們?nèi)粘I钪辛?xí)以為常的事情。人類跨越大陸和海洋的飛行時間越來越短,地球?qū)⒆兊谩霸絹碓叫 薄?/p>