飛機(jī)出現(xiàn)的歷史

大家都見過飛機(jī)，有沒有想過飛機(jī)為什么能飛起來呢？

要想讓飛機(jī)安全地起降，并不是輕而易舉就可以實(shí)現(xiàn)的。我們今天能夠乘坐如此方便快捷的飛機(jī)，正是幾百年來航空科學(xué)技術(shù)的不斷累積，以及眾多飛行試駕員先驅(qū)前赴后繼，甚至不惜犧牲自己寶貴生命所換來的。那讓我們來了解一下，飛機(jī)是怎樣被研制出來的。

人類自古就有飛上天空的夢想，東方的道教認(rèn)為人在修仙之后可以招來祥云登天，西方的基督教則認(rèn)為人在死后會(huì)上天堂，當(dāng)然這些都只停留在神話傳說的層面上，沒有人真的會(huì)飛。

第一個(gè)理性思考飛天可能性的人，是著名的意大利藝術(shù)家達(dá)·芬奇。達(dá)·芬奇對鳥類的飛行能力很感興趣，他敏銳地意識(shí)到，鳥是一架按照數(shù)學(xué)原理工作的機(jī)器，人有能力仿制這種機(jī)器，包括它的全部運(yùn)動(dòng)。達(dá)·芬奇認(rèn)為，只要按照鳥類的方式給人類安上翅膀，就可以自由地飛翔了。

經(jīng)過認(rèn)真研究，達(dá)·芬奇于1505年完成了《論鳥的飛行》一文。在文中，他深入分析了鳥類的飛行原理，甚至設(shè)計(jì)了人力撲翼機(jī)，就是一種使得人像鳥類一樣可以扇動(dòng)翅膀的裝置。可惜的是，達(dá)·芬奇雖然巧思過人，但是鳥類的幾個(gè)先天生物機(jī)能是人類所沒有的，因此導(dǎo)致了他設(shè)計(jì)的失敗。鳥類有強(qiáng)大的肌肉、有力的心臟、輕巧的骨架、還有特殊的外形，這幾個(gè)條件是鳥類能飛起來的關(guān)鍵要素。生物學(xué)上的差異，讓人很難模仿鳥類的飛行。一直到2010年，人類的技術(shù)才突破了生物的限制，制作了出了可以像鳥兒一樣飛行的人力撲翼機(jī)。這個(gè)撲翼機(jī)展翅有32米，重量只有42.6千克，靠人在倉內(nèi)蹬車就可以飛翔。

達(dá)·芬奇

達(dá)·芬奇雖然走錯(cuò)了方向，但是他的研究毫無疑問是人類科學(xué)研究航空的起點(diǎn)。達(dá)·芬奇去世之后，由于他的藝術(shù)成就太高，科研成果竟然無人知曉，他的論文雖然保存得很完善，但是被束之高閣，幾百年后拿破侖入侵意大利時(shí)才得以重見天日。直到20世紀(jì)20年代，人們才真正意識(shí)到，原來達(dá)·芬奇才是航空科學(xué)的鼻祖。

飛機(jī)升空的理論基礎(chǔ)

我們知道，飛機(jī)是于1903年由美國人萊特兄弟發(fā)明的。我們還知道，科學(xué)的理論總是先于科技實(shí)踐的，那么飛機(jī)的理論是由誰提出的呢？

十八至十九世紀(jì)，是人類科學(xué)的起步期，在這個(gè)期間，英國是世界文明進(jìn)步的發(fā)動(dòng)機(jī)。無數(shù)重大發(fā)明，包括蒸汽機(jī)和火車，都來自于英國，最早的航空原理奠基人，就是英國人喬治凱利男爵。

喬治凱利男爵

萊特兄弟

凱利于1773年生于英國約克郡，19歲承襲了男爵爵位，錦衣玉食的生活讓凱利可以專心于研究自己喜歡的東西。當(dāng)時(shí)法國人發(fā)明了熱氣球，并且實(shí)現(xiàn)了人類登天的夢想，受此影響，凱利對飛行十分著迷，開始專注于航空科學(xué)的研究。

凱利的過人之處，在于他能超越固有的思維。他認(rèn)真研究了鳥類的飛行模式，仔細(xì)計(jì)算了數(shù)據(jù)，敏銳地意識(shí)到，鳥類的飛行方式也許不適合人類。他一生都很喜歡從中國傳來的竹蜻蜓，竹蜻蜓不用翅膀扇風(fēng)，照樣可以起飛。后來凱利提出一個(gè)重要觀念：飛行器不用模仿鳥類，而是應(yīng)該使用固定機(jī)翼。

1809年，凱利寫出經(jīng)典論文《論空中航行》，提出飛機(jī)的基本原理。他認(rèn)為，飛機(jī)是“重于空氣的飛行器”，其核心問題就是如何給一個(gè)平板提供動(dòng)力，讓其在空氣中產(chǎn)生升力，并支撐其重量。這其實(shí)就是飛機(jī)之所以能起飛的關(guān)鍵所在。凱利甚至自己設(shè)計(jì)過一個(gè)飛機(jī)，其數(shù)據(jù)與一百年后飛行成功的萊特兄弟三號(hào)滑翔機(jī)非常吻合。

可惜的是，凱利生活的年代太早，那時(shí)候連蒸汽機(jī)都剛剛發(fā)明，所以他沒能等到合適的航空發(fā)動(dòng)機(jī)面世。他做了一些滑翔機(jī)的實(shí)驗(yàn)，并且取得了成功。他的研究太超前，當(dāng)時(shí)無人重視。1857年，凱利去世，他在筆記中寫下遺言：給你，查看筆記的朋友，我已經(jīng)不在了，愿你能從這些涂鴉中尋找出智慧的火種。

飛機(jī)究竟是怎么飛起來的呢？看似簡單，實(shí)際上很不好回答。

飛機(jī)要想飛起來，有幾個(gè)基本條件：第一是要有發(fā)動(dòng)機(jī)，能讓飛機(jī)有前進(jìn)的動(dòng)力；第二是要有一對完善的機(jī)翼，讓飛機(jī)有足夠的升力；第三是要有尾翼，這樣才能穩(wěn)定飛行；第四是要有方向舵和副翼，這樣才能操縱飛機(jī)，飛到我們想去的地方。

在飛機(jī)的研制過程中，最重要的是前兩條，因?yàn)槟鞘秋w機(jī)能飛起來的關(guān)鍵要素。凱利的論文非常完善，飛機(jī)的發(fā)明者萊特兄弟對其推崇備至，因?yàn)樗麄冏约旱娘w機(jī)就是按照凱利的計(jì)算方法來計(jì)算并設(shè)計(jì)的，但是凱利沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，所以當(dāng)時(shí)飛不起來。

飛機(jī)的起飛必須要有足夠的速度，這個(gè)速度只能來自于發(fā)動(dòng)機(jī)。迎面的氣流吹過機(jī)翼，產(chǎn)生向上的升力，當(dāng)升力超過飛機(jī)自身的重量的時(shí)候，飛機(jī)就飛起來了。

那機(jī)翼是怎么產(chǎn)生升力的呢？秘密就在于機(jī)翼的形狀。

我們?nèi)绻褭C(jī)翼從側(cè)面剖開，會(huì)看到上下是不同的，上面的表面彎曲，下面比較平。這個(gè)設(shè)計(jì)是故意為之的，當(dāng)飛機(jī)起飛時(shí)，氣流經(jīng)過上下表面，在機(jī)翼后緣匯合。但是氣流在上下表面經(jīng)過的路程是不一樣的，上面彎曲，所以路程更長。根據(jù)伯努利定律，機(jī)翼上面氣流速度更快，壓力也更低，機(jī)翼下面的壓力更高。機(jī)翼下面的壓力，減去機(jī)翼上面的壓力，就是飛機(jī)飛起來的升力。

不同的飛行器，飛起來的原理是不一樣的：飛機(jī)、鳥、熱氣球、航天飛機(jī)，飛起來和落地的原理都不一樣，飛行效果也不一樣。舉例來說，航天飛機(jī)里面會(huì)失重，但飛機(jī)不會(huì)，因?yàn)楹教祜w機(jī)借助巨大的速度，讓自身墜落和地平面下降弧度保持一致，另外航天飛機(jī)很快就能繞地球飛一圈，而飛機(jī)繞地球飛一圈要一天以上。各種飛行器都有其功能，其中飛機(jī)是最常用也和生活最密切相關(guān)的，所以飛機(jī)的發(fā)明，是人類歷史上最重大的突破之一。

萊特兄弟發(fā)明的飛機(jī)

在十九世紀(jì)的末期，人類對航空事業(yè)的熱情空前高漲，制作了飛艇和滑翔機(jī)。當(dāng)時(shí)的飛行器很不穩(wěn)定，事故率也很高，德國人李林達(dá)爾和愛爾蘭人佩爾策都是在駕駛飛機(jī)的試飛過程中喪生的。但是這也無法阻止人類飛天的夢想。

歷史選擇了美國的萊特兄弟作為飛機(jī)的發(fā)明人。他們的名字和他們的飛機(jī)“飛行者1號(hào)”也因此載入史冊。在美國華盛頓的國家航空航天博物館里，萊特兄弟的飛行者一號(hào)是鎮(zhèn)館之寶，在說明版上寫著：這是世界上第一架重于空氣的動(dòng)力飛行器，由威爾伯·萊特和奧威爾·萊特發(fā)明和制造。1903年12月17日，他們駕駛著它在北卡羅來納州的基蒂霍克進(jìn)行了飛行。

這段貌似平常的介紹，描述了人類歷史上最偉大的一步：實(shí)現(xiàn)登天的夢想。

不過，在那個(gè)歷史性的日子里，只有5個(gè)人看到了飛機(jī)升天的一幕。原因很簡單，因?yàn)橹暗脑囷w失敗了。萊特兄弟在之前的三年里，造了三架滑翔機(jī)，做了上千次飛行，然后才打造出“飛行者1號(hào)”在1903年12月14日首飛，在起飛時(shí)由于機(jī)頭拉得過高，結(jié)果失控掉下來了。17日是第二次試飛，來的人就少了，幾乎沒人認(rèn)為萊特兄弟會(huì)成功。

但是萊特兄弟終究飛起來了。他們靠猜硬幣決定誰先飛，弟弟奧威爾駕駛飛機(jī)，留空時(shí)間12秒，飛行距離36.6米。這個(gè)短暫的飛行時(shí)間，是人類歷史上最大的跨越之一，人類的航空時(shí)代到來了。

在航空事業(yè)起步的初期，飛行是很危險(xiǎn)的，成功起飛不易，失事墜毀常有，但還是有很多科學(xué)家和工程師愿意為之赴湯蹈火。中國最早的飛行專家馮如就是因飛機(jī)失事，于1912年喪生的。那些先烈的努力和犧牲沒有白費(fèi)，一次次的失事，促成了飛機(jī)的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，飛機(jī)成了世界上最安全最快捷的長距離交通工具。全世界都受惠于飛機(jī)，因此，我們在享受飛機(jī)帶來的便捷的時(shí)候，絕不能忘記那些在歷史上為之奮斗，甚至為之犧牲的先烈們。