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1903年12月17日,这是一个寒冷的冬日。在美国北卡罗来纳州基蒂霍克的一片荒地上,寒气袭人,朔风四起,天空布满浓云。莱特兄弟俩设计制造的“飞行者号”飞机,就要当众试飞了。
前几天,莱特兄弟在许多公共场所贴出了飞机试飞的海报,他们希望向更多的人展示自己多年来含辛茹苦制造的飞机。此时,他们热切地期待着观众们的到来,可惜观众只来了五位。“等一等,再等一等”,然而仍然是那可怜的五名观众,他们不论是因为好奇,还是关心飞机试飞,总之,他们侥幸地成为幸运的观众,成为有史以来亲眼目睹飞机升空的第一批历史见证人。
试飞时间到了,莱特兄弟决定不再等了。弟弟奥维尔坐进了飞机上的座椅,哥哥维尔伯启动了汽油机,随着一阵震耳欲聋的轰鸣声,“飞行者号”徐徐飞离了荒地。1米,2米……维尔伯的心吊在了嗓子眼,嘴里数着数。在12秒内,“飞行者号”摇摇晃晃地飞行了大约35米的距离,飞机轮子超出地面1米。
“成功了!”“飞行者号”的轮子刚刚落地,五名观众和莱特兄虽然这次试飞的滞空时间很短,飞行高度低得可怜,飞行距离近得很,但它确是人类第一次实现机器动力飞行,打破了比空气重的机器不能飞行的断言,从而开辟了人类航空科学技术的新纪元。莱特兄弟的试飞成功,实现了人类依靠机器动力飞上天空的梦想。
兄弟俩经常阅读、讨论有关飞行的报道和文献,关注着滑翔机研究的每一项进展。
经过多年的努力,莱特兄弟成功地制成了当时世界上最先进的滑翔机。从1900年到1902年,莱特兄弟先后进行了1000多次滑翔飞行实验,获得了大量的宝贵数据。根据新的实验和发现,莱特兄弟在1902年制成装有活动方向舵的滑翔机。
莱特兄弟深深懂得,必须依靠动力才能完成真正意义上的飞行。飞机的动力依靠什么呢?他们首先把目光落在了蒸汽机上。他们就把研究方向转向了当时刚刚兴起的内燃机上。
1903年初,莱特兄弟在取得了大量滑翔飞行经验和数据之后,、大胆计划往滑翔机上安装当时最先进的汽油活塞发动机。然而,他们两人对汽油机的知识几乎等于零,只好白手起家,一切从头学起。他们买来一台废弃的汽油机,卸下来再装上去,装上去再卸下来,最后总算可以使用汽油机了。但对于安放多大的发动机合适,他们不清楚;发动机的功率与飞机有什么关系,他们也不知道。一切都要依靠实验。
为了测量滑翔机的运载能力,莱特兄弟一次次地往滑翔机上装沙袋进行实验,最后总算弄清了他们制造的滑翔机最大载重不能超过90千克。也就是说安装在滑翔机上的发动机不能超过90千克。可是当时制造出来的最小的发动机,也有140千克重。没有合适的发动机就意味着永远只能滑翔飞行,怎么办?莱特兄弟又陷入了困境。
莱特兄弟最大的乐趣就是从事从“无中创造有”的事业,没有合适的发动机,“自己研制”!兄弟俩很快又变成发动机制造商。20世纪初期,汽油机的制造是一门相当深奥的技术项目,莱特兄弟屡败屡起,以精卫填海般的坚定意志,从事着研制工作。就这样,他们终于感动了一位名叫狄拉尔的机械技师。
兄弟俩在狄拉尔技师的帮助下,经过许多曲折和艰辛,终于制造出了一部四个汽缸、12马力(1马力约为735瓦)、重70余千克的汽油发动机。接着,他们又试制了螺旋桨。当他们把一切安装就绪时,就等待机会进行试飞了。
仲秋时节,秋高气爽,万里无云,一个多么难得的试飞好天气呀。莱特兄弟心里十分高兴,看来胜利已经在向他们招手了。维尔伯转动螺旋桨,奥维尔启动汽油机,点火、给油、松开离合器,随即汽油机突突地运转起来,螺旋桨呼呼地飞速旋转着,奥维尔缓慢地把油门加大,然后放开了飞机制动器。起飞,飞机缓缓地向前驶去,速度由慢变快。奥维尔想操纵飞机从滑行进入爬升状态,他把操纵杆拉到了尽头,可是飞机还在地上滑行。最后,这架不会飞的飞机撞到一个土堆上,停住了。试飞失败了,奥维尔失望地哭了起来。
奥维尔是一个性格外露的人,容易感情冲动。参加试飞的狄拉尔却从试飞中看出了门道,他认为不能光从发动机减少重量一个方面考虑问题,飞机的自重也要减轻。经过发动机重量减轻和飞机自重减轻,飞机可以在瞬间离开地面飞行一段短短的距离了。
1903年11月末,一架用轻质木料为骨架、帆布为基本材料的双翼飞机终于竣工了,莱特兄弟把它命名为“飞行者号”。该机以双层机翼提供升力,活动方向舵可以操纵升降和左右盘旋,汽油发动机推动螺旋桨,驾驶者俯卧在下层主翼正中操纵飞机。1903年12月17日试飞成功,极大地鼓舞了莱特兄弟。
从此,莱特兄弟一边调试改造飞机,一边进行飞行表演,以扩大航空的社会影响,募集更多的研制资金。莱特兄弟在全国各地巡回表演他们的飞机和飞行,获得了很大的成功。
一转眼到了1908年,莱特兄弟的飞机性能已经有了很大的改进。这一年秋天,莱特兄弟应邀去法国进行飞行表演,创造了连续飞行2小时20分23秒的新纪录。
如今,航空事业已经高度发达,然而人们仍然牢记着莱特兄弟的功绩,他们的“飞行者号”被人们公认为世界上的第一架飞机。
回顾莱特兄弟的成就,评析其成功的原因;从中说明,什么是技术,技术何以如此神奇。在莱特兄弟的后半生里,同另一位航空天才、飞机副翼的发明者寇蒂斯的持久争斗,耗尽了兄弟俩的才气。而寇蒂斯逆势而上,做出了伟大的贡献。从中揭示,技术需要持续创新发展,专利具有两重性,而从莱特兄弟身上反映出的人性局限令人嗟
让我们把目光回溯到1903年的12月17日,美国北卡罗来纳基蒂霍克海滩,阴冷的晨风里,那个热力四射、改变历史的惊世一飞成功了!莱特兄弟制造的“飞行者1号”作为人类第一架载人、带动力、可操控航空器被光荣地载入史册。人类就此打开了三维活动的空间,开启了一个飞翔文明的新纪元。
莱特兄弟的成功绝不是偶然的。他们的成功有人文、精神层面的因素,更是科学和技术的胜利。莱特兄弟的成功可归结为:兴趣与志向,学习与继承,勤奋与实践。
“兴趣”是一切创建、创新的原动力。当兴趣转化为清晰而自觉的志向,愿意为此付出穷其一生的坚持,这是成功的精神动力。
1909年,当美国政府终于把至高荣誉颁给莱特兄弟时,时任总统塔夫特说了这样一段话:“许多伟大的发现都是偶然诞生的。人们在某一个领域的工作有时确实会自发演变成伟大发现,但你们二位证明了另一种途径,一种更值得称道的方法。你们首先规划你们要实现的目标,然后努力工作直到最终实现”。这是对他们立定志向、献身航空的一个明确无误的佐证。
他们的家境并不好,他们没能接受高等教育,甚至都没有获得高中毕业文凭,但他们在维持自行车铺的生意、养家糊口的同时,如饥似渴地学习航空知识。他们熟读英国乔治·凯利的论著,对凯利其人和他的科学论述有极深的理解和极高的评价,称凯利的著作每个字都是真理。他们悉心研究德国李林达尔的著述和滑翔笔记,在人格上也以李林达尔为榜样,为李林达尔的成功而高兴,更为1896年李林达尔的壮烈献身而悲伤,但他们没有选择退避,而是从先驱们身上得到强烈的激励与教育,更坚定了继承和献身的志向。
美国的莱特兄弟从小就喜欢画画和搞设计,他们自己还动手做过一些玩具,有一年的圣诞爸爸送给他兄弟两一个人在空中飞的玩具,作为礼物,他们两兄弟看见了,可以飞的玩具兴奋极了,他们想如果人也能飞上天就好了,从此这个梦想就在他们的心里扎根
莱特兄弟长大后开了一家自行车修理店,但他们并没有停止对飞行器的研究。有一天,他们看到德国滑翔机专家李林达尔因滑翔机失事而身亡的消息,这对他们触动很大,莱特兄弟决心研制出能安全地把人带到空中的飞行器。
莱特兄弟一边干活一边研究,一有空闲,他们就观察鸟儿飞翔的样子。他们结合前人的研究,做出了自己的第一架滑翔机。莱特兄弟带着滑翔机来到一处空旷的高地,准备试飞。滑翔机飞了大约一米高,很快就降落了。虽然试飞失败了,但兄弟二人并没有气馁。他们总结失败的原因,觉得滑翔机飞不高也许是动力装置出了问题。于是,他们试着把汽车的发动机装在滑翔机上。这一次,虽然滑翔机飞得稍远了一些,但由于发动机太重,所以很快还是掉了下来。
兄弟二人不断对螺旋桨、发动机进行改进。一位设计发动机的工程师帮他们设计了一台马力大且重量轻的发动机,解决了飞行动力的难题。1903年,弟弟驾驶着名为“飞行号”的飞机进行试飞,飞机在空中飞行12秒后安全落地。莱特兄弟激动地紧紧拥抱在一起,虽然只有短短的12秒,但却标志着人类的飞行史翻开了崭新的一页。莱特兄弟继续研究,他们想造出飞得更高、更远,而且还能载更多人的飞机。1908年,他们试飞了最新研制的飞机,这一次飞机总共飞行了2小时20分钟。
莱特兄弟终于实现了人类飞上蓝天的梦想。今天,飞机已经成为重要的交通工具,方便了人们的出行。
在莱特兄弟之前,也有很多人梦想飞上蓝天,但为什么他们没有成功呢?可见要想实现自己的梦想,需要不断地去实践才行。
世界上最早发明飞机的美国飞机发明家莱特兄弟(Wright,Wilbur.1867-1912,Orville,1871—1948)的大名。兄威尔伯·菜特,生于米尔维尔,受过四年中等教育,曾获奥伯林学院名誉博士学位,是美国航空俱乐部成员,1909年获法国科学院金质奖章,弟奥维尔·莱特,生于代顿,受过中等教育,曾获慕尼黑皇家技术学院、奥伯林学院、哈佛大学、耶鲁大学等许多高等院校名誉博士学位,是全世界几乎所有航空协会和俱乐部名誉成员,曾获梅里特勋章、富兰克林奖章等。据科技史籍记载,莱特兄弟从小聪慧过人,勤奋好学,并怀有翱翔天空的远大理想。特别是德国著名飞行家利利恩塔尔(Li-lienthal,Otto1848-1896,著有《鸟飞翔是飞行技术基础》等书)经过几千次实验完成了人类第一次滑翔飞行的事迹,给了年轻的莱特兄弟极大的鼓舞。为实现飞行天空的理想,莱特兄弟一方面刻苦学习航空理论,钻研数学、空气动力学;另一方面努力实践,进行简单小型风洞试验和近千次飞行试验,终于在1903年设计制成用内燃机做动力、木料做骨架、帆布做机翼的有人驾驶双翼飞机。同年12月17日在基蒂霍克试飞成功。飞行时间虽不足一分钟(59秒),飞行距离只有259米,但在世界飞行史上却留下了不可磨灭的光辉一页。这次试飞成功之后,莱特兄弟继续努力改进飞机的结构,不断进行飞行试验。1908年在法国巴黎上空的一次飞行表演中,创下了飞行时间2小时22分23秒的最新纪录,夺得最早发明飞机的“桂冠”,被人们誉为“飞机之父”。然而,近年来,莱特兄弟最早发明飞机的结论却面临着严峻的挑战,有人提出要改写最早发明飞机的历史。这就是从事航空史研究的权威专家、美国前空军飞行员威廉·欧道伊尔和他的助手们,他们曾先后对《纽约时报》、《泰晤士报》记者宣称,在莱特兄弟的双翼飞机腾空前两年,有一位德裔美国人古斯塔夫·怀特海德已将他发明的蝶形原始飞机试飞成功。他那架单引擎蝶形飞机使用的燃料是乙炔(俗称电石气)。威廉·欧道伊尔和他的助手们还依据古斯塔夫·怀特海德的原设计飞机图纸复制了一具同样引擎和一架原始蝶形飞机,并进行试飞与公布。当时曾邀请史密斯博物馆派A出专家前去参观和鉴定,但遗憾的是,邀请遭到断然拒绝。史密斯博物馆馆长还在《国际先驱论坛报》上撰文论述莱特兄弟是世界上最早飞机的发明者。鉴于史密斯博物馆馆长及专家们仍坚持原来的看法,威廉·欧道伊尔和他的助手们展开了一场为怀特海德正名之战。威廉·欧道伊尔带领着他的助手专程到古斯塔夫·怀特海德的故乡以及美国各地沿着怀特海德足迹进行广泛调查,并搜集了大量文字记录,其中大部分是在怀特海德旧居的顶楼上发现的。这些飞机设计原始蓝图及大量航空飞行资料,足以证明怀特海德才是真正的“飞机之父”。怀特海德曾长期专心研究飞行原理、设计制造蝶形飞机并取得卓越成果,1901年8月14日在他家附近的空地上,他驾驶蝶形飞机升空离地面1米,飞行了800米,虽然升高飞行才1米,飞行距离仅800米,但它毕竟是人类航空史上“破天荒”的创举。所以当时康涅狄格州的《桥港星期日先驱报》记者还曾特地详细地报道过古斯塔夫·怀特海德设计、制造蝶形飞机试飞成功的经过并刊登了蝶形飞机草图。这份一百多年前的珍贵报纸虽然颜色已变黄了,但它是重要的历史与物证之一。据国外传媒披露,威廉·欧道伊尔和他的助手们已将古斯塔夫·怀特海德最早发明蝶形飞机的详尽资料报请世界发明家协会审查与裁决,以期改变发明飞机的历史,纠正谬误,让世界上第一位首创蝶形飞机的发明者古斯塔夫·怀特海德以当之无愧的最早飞机发明家身份,名列世界科技发明史册,雄踞飞机发明家的榜首,让莱特兄弟退居第二。究竟结果如何,尚待世界发明家协会通过调查研究做出权威结论。
1877年冬天,一场大雪降在美国的代顿地区,城郊的山冈上到处是白茫茫一片。一群孩子来到堆着厚厚白雪的山坡上,乘着自制的爬犁飞快地向下滑去。山坡上顿时响起阵阵笑声。
在他们旁边,有两个男孩静静地站着,眼睁睁地看着欢快的爬犁从上而下划过。大一点的男孩叹道:“嗨!要是我们也有一架爬犁该多好啊!”
另一个孩子撅着嘴说道:“谁叫我们爸爸总不在家呢!”他灵机一动,又接着说道:“哥哥,我们自己动手做吧!”被称做哥哥的男孩一听,顿时笑了起来,愉快地说道:
“对呀!我们自己也可以做。走,奥维尔,我们回去!”于是,两个孩子一蹦一跳地跑下山坡,向家里飞快地跑去。
这弟兄两个就是莱特兄弟,大的叫威尔伯,小的便是奥维尔。他们从小就喜欢摆弄一些玩意,经常在一起做各种各样的游戏。他们的爷爷是个制作车轮的工匠,屋里有各种各样的工具,弟兄两个把那里当作他们的乐园,经常跑去看爷爷干活。时间一长,他们就模仿着制作一些小玩具。因此,弟兄两个决定,这次要做架爬犁,拉到山坡上与同伴们比赛。当天晚上,弟兄俩就把这种想法告诉了妈妈。妈妈一听,非常高兴地说道:“好,咱们共同来做吧!”
于是,弟兄俩个跑到爷爷的工作房里,找到很多木条和工具,不加思索就干了起来。
“不行”妈妈阻止他们说,“干什么事情得有个计划,我们首先得画一个图样,然后才做!”
弟兄俩个明白了这个道理,就同妈妈一起设计图样。妈妈首先量了兄弟俩身体的尺寸,然后画出一个很矮的爬犁。“妈妈,别人家的爬犁很高,为啥你画的爬犁这么矮?这能行吗?”弟弟奥维尔不解他问。
“孩子,要想叫爬犁跑得快,就得制成矮矮的,这样可以减少风的阻力,速度也就会快多了。”妈妈温和地解释道。弟兄俩个这才明白,干任何事情都不应莽撞,应首先弄懂道理。
过了一天,莱特兄弟的矮爬犁做成了。弟兄俩把它推到小山冈上,刚放在山坡上,就跑来了一个男孩。
“快来看呀,莱特兄弟扛了一个怪物!”这个男孩大惊小怪地叫道。
不一会儿,孩子们都围了上来,指手划脚地议论着这个怪模怪样的东西。莱特兄弟不以为然,勇敢地说道:“谁和我们比赛!”
先前跑过来的男孩连忙叫道:“我来!我来与他们比赛!”说完,就把自己爬犁拉了过来。
比赛结果,当然是莱特兄弟获胜,孩子们再也不嘲弄这个爬犁,反而围起来左瞧右看,似乎想从中找到什么。
莱特兄弟非常高兴,带着胜利的喜悦回家去了。
圣诞节到了,爸爸也从外地回来。圣诞节早晨,爸爸把礼物送给了他们,兄弟俩急不可耐地打开一看,是一个不知名的玩具,样子好怪好怪的。
爸爸告诉他们,这是飞螺旋,能在空中高高地飞去。“鸟才能飞呢!它怎么也会飞!”威尔伯有点怀疑。
爸爸笑了一笑,当场做了表演。只见他先把上面的橡皮筋扭好,一松手,它就发出呜呜的声音,向空中高高地飞去。兄弟这才相信,除了鸟、蝴蝶之外,人工制造的东西,也可以飞上天。于是,弟兄俩便把它拆开了,想从中探索一下,它为何能飞上天去。
从这以后,在他们的幼小心灵里,就萌发了将来一定制造出一种能飞上高高蓝天的东西。这个愿望一直影响着他们。1896年,莱特兄弟在报纸看到一条消息:德国的李林塔尔因驾驶滑翔机失事身亡。这个消息对他们震动很大,弟兄俩决定研究空中飞行。
这时候,莱特兄弟开着一家自行车商店。他们一边干活挣钱,一边研究飞行的资料。三年后,他们掌握了大量有关航空方面的知识决定仿制一架滑翔机。
他们首先观察老鹰在空中飞行的动作,然后一张又一张地画下来,之后才着手设计滑翔机。1900年10月,莱特兄弟终于制成了他们第一架滑翔机,并把它带到离代顿很远的吉蒂霍克海边,这里十分偏僻,周围既没有树木也没有民房,而且这里风力很大,非常适宜放飞滑翔机。
兄弟俩用了一个星期的时间,把滑翔机装好,先把它系上绳索,像风筝那样放飞,结果成功了。然后由威尔伯坐上去进行试验,虽然飞了起来,但只有1米多高。
第二年,兄弟俩在上次制作的基础上,经过多次改进,又制成了一架滑翔机。这年秋天,他们又来到吉蒂霍克海边,一试验,飞行高度一下子达到180米之高。
弟兄俩非常高兴,但并不满足。他们想能否制造一种不用风力也能飞行的机器?
兄弟俩反复思考,把有关飞行的资料集中起来,反复研究,始终想不到用什么动力,把宠大的滑翔机和人运到空中。有一天,车行门前停了一辆汽车,司机向他们借一把工具用用。来修理一下汽车的发动机。弟兄俩灵机一动,能不能用汽车的发动机来推动飞行。
从这以后,弟兄俩围绕发动机动开了脑筋。他们首先测出滑翔机的最大运载能力是90公斤,于是,他们向工厂订制一个不超过90公斤的发动机。但当时最轻的发动机是190公斤,工厂无法制出这么轻的发动机。
后来,一名制造发动机的工程师知道了这件事情,答应帮助莱特兄弟。过了一段时间,这位工程师果然造出一部12马力、重量只有70公斤的汽油发动机。
弟兄俩非常高兴,很快便着手研究怎样利用发动机来推动滑翔机飞行。经过无数次的试验,他们终于把发动机安装在滑翔机上,不过是在滑翔机上安上螺旋桨,由发动机来推动螺旋桨旋转,带动滑翔机飞行。
1903年9月,莱特兄弟带着他们装有发动机的飞行再次来到吉蒂霍克海边试飞。虽然这次试飞失败了,但他们从中吸取了很多经验。过后不久,他们又连续试飞多次,不是因为螺旋桨的故障,就是发动机出了毛病,或是驾驶技术的问题。
莱特兄弟毫不气馁,仍然坚持试飞。就在这时,一位名叫兰莱的发明家,受美国政府的委托,制造了一架带有汽油发动机的飞机,在试飞中坠入大海。
莱特兄弟得知这个消息,便前去调查,并从兰莱的失败中吸取了教训,获得了很多经验,他们对飞机的每一部件作了严格的检查,制定了严格的操作规定,于1903年12月14日,又来到吉蒂霍克,进行试飞试验。
这天下午,兄弟俩先在地面上安置两根固定在木头上的铁轨,并有一定的斜度,好让飞机方便地滑行。接着,就把他们制造的飞机,放在铁轨上面。
最后是由谁先飞的问题,兄弟俩争执不下,只好用抛硬币的方法,由威尔伯先飞。
威尔伯上机后,伏卧在飞机正中,一会儿便发动飞机,发动机传出轰鸣的声音,螺旋桨也慢慢地转了起来。
飞机在斜坡上刚滑行3米,就挣脱了结在后面的铁丝,呼啸着升到空中。
“飞起来啦!”奥维尔兴奋地叫道。
话音未落,飞机突然减慢速度,很快掉落在地上。整个飞行时间不到4分钟。
奥维尔赶忙跑上前去。威伯尔已从堕落的飞机里跳了出来,兄弟俩赶紧观察飞机,飞机也未受损。
“是什么问题呢?”兄弟俩左思右想,逐一检查。发动机没毛病,螺旋桨转动很好,技术操作也完全正确。……“哥哥,我知道原因了!”奥维尔满面笑容地说道:“咱们是利用斜坡滑行的,距离只有3米飞机就起飞了。而这时螺旋桨的转动还没有达到高速,所以一会儿就栽了下来。”“对呀!”威尔伯点头称是,接着说道:“咱们不能利用斜坡滑行起飞,而要靠螺旋桨的力量飞上去。这样吧,把铁轨装在平整的地方再试验一下。”
他们连续工作了三天,把铁轨又重新安置在一片平坦的地面上。
1903年12月17日上午10点钟,天空低云密布,寒风刺骨。被兄弟俩邀来观看飞行的农民冻得直打寒颤,一再催促兄弟俩快点飞行。
这次由奥维尔试飞,只见他爬上飞机,伏卧在驾驶位上。一会儿,发动机开始轰鸣,螺旋桨也开始转动。
突然,飞机滑动起来,一下子升到3米多高,随即水平地向前飞去。
“飞起来啦!飞起来啦!”几个农民高兴地呼唤起来,并且随着威尔伯,在飞机后面追赶着。
飞机飞行了30米后,稳稳地着陆了。威尔伯冲上前去,激动地扑到刚从飞机里爬出来的弟弟身上,热泪盈眶地喊道:“我们成功了!我们成功了!”
45分钟后,威尔伯又飞了一次,飞行距离达到52米,又过了一段时间,奥维尔又一次飞行,这次飞行了59秒,距离达到255米。
这是人类历史上第一次驾驶飞机飞行成功,莱特兄弟把这个消息告诉报社,可报社不相信有这种事,拒不发布消息。莱特兄弟并不在乎。继续改进他们的飞机。不久,兄弟俩又制造出能乘坐两个人的飞机,并且,在空中飞了一个多小时。
消息传开后,人们奔走相告,美国政府非常重视,决定让莱特做一次试飞表演。
1908年9月10日这天,天气异常晴朗,飞机飞行的场地上围满了观看的人们。人家兴致勃勃,等待着莱特兄弟的飞行。
10点左右,弟弟奥维尔驾驶着他们的飞机,在一片欢呼声中,自由自在地飞向天空,两支长长的机翼从空中划过,恰似一只展翅飞翔的雄鹰。
人们再也抑制不住他们的激动心情,昂首天空,呼唤着莱特兄弟的名字,多少人的梦想终于变为现实。
飞机在76米的高度飞行了1小时14分,并且运载了一名勇敢的乘客。当它着陆之后,人们从四面八方围了起来。过后不久,莱特兄弟在政府的支持下,创办了一家飞行公司,同时开办了飞行学校,从这以后,飞机成了人们又一项先进的运输工具。
得益于当时的工业革新,也就是工业革命,燃气动力时代,以及他们对机械的执着与探索,还有深层次的实验和积累,创新
莱特兄弟飞行器试制最初选择滑翔机,一个偶然的机会翼尖翘曲操纵方式的想法,即采用翘曲机翼的方法保持飞行器平衡,1900年到1902年他们制造三架全尺寸实验,拿到重要数据和研究结果,1903年开始着手计较制造动力飞机,。
提及飞机的发明者是谁,人们脱口而出的都会是莱特兄弟。只是他们发明的飞机试验成功了,飞机能够起飞所以飞机的发明者就是他们吗?并非如此,那么究竟飞机的发明者是谁呢?下面我们一起来揭秘。
1、飞机的发明者实则俄国的莫查伊斯基
20世纪初,滑翔机和动力机械已经成熟,许多飞行家开始将动力机械装到滑翔机上,研究动力飞行,因此针对谁发明了飞机这个问题,不能一概而论。
谁发明了飞机?这个问题要追溯到1882年,俄国的莫查伊斯基制造过一架机翼像平板似的蒸汽飞机。
1886年到1890年,法国阿代尔先后造过4架蒸汽飞机。
1893年,英国马克西姆也造过一架大型蒸汽飞机。
1896年,美国兰利则造过蒸汽飞机模型。
但是,这些飞机都因动力不佳或其他原因而未能飞行成功。尽管俄国、法国和英国声称它们造过最早的飞机,争论着谁发明了飞机这个问题,但并未被公认。
2、真的像教科书上说的是莱特兄弟吗
业界称真正的飞机发明者是美国的莱特兄弟。
这哥俩从小对飞行十分感兴趣,他们研究过鸟的飞行,曾用绳子拉着滑翔机,像放风筝那样试飞过。他们自己造出了内燃发动机和螺旋桨,并且将自己制造的带螺旋桨和发动机的飞机模型,放到自制的“风洞”中去模拟飞行。为了试飞飞机,他们还亲自写信给气象局,寻找理想的试飞场地。
1903年9月,他们将自己制造的“飞行者1号”飞机拉到东海岸的基蒂·霍克海滩,进行了充分的试飞准备。
12月17日,这是一个不寻常的日子,弟弟奥维尔·莱特和哥哥威尔伯·莱特分别驾驶着“飞行者1号”飞机,成功地飞行了四次,总共飞了97秒钟,飞了441米远。虽然只有短短时间和距离,但这却是人类第一次真正地乘动力飞机飞行。
当最后一次飞行结束时,威尔伯·莱特曾激动地说过一句话:“飞行时代终于来临了。”是的,这的确是一次划时代的飞行。
3、各国对于飞机是谁发明的这个问题一直有争议
在关于谁发明了飞机问题中,值得一提的是,关于飞机的发明权,还是一段插曲。
1901年,美国政府曾出资5万美元,叫兰利研究飞机。1903年,莱特兄弟成功飞行的前70天,兰利研制的“航空站号”飞机也试飞过,可惜失败了。莱特兄弟成功后,美国另一位飞行家寇蒂斯曾对“航空站号”进行改装,并重新试飞成功。于是,他宣称,第一架飞机的发明者不是莱特,而是兰利。
由于兰利是当时美国地位显赫的斯密逊研究院院长,所以当时的斯密逊研究院竟滥用职权,宣布“航空站号”飞机是最早成功的飞机。
直到1942年,新任斯密逊研究院院长才纠正了过去的错误声明,为莱特兄弟平了反。同时决定,将莱特的“飞行者1号”陈列在美国博物馆的最佳位置。
4、总结前人经验得到灵感
当然,对于谁发明了飞机这个问题,像任何一项发明都是在前人积累的经验基础上诞生的一样,飞机的发明也不是凭空出现的。
莱特兄弟成功的原因在于总结了飞行前辈的经验。在“飞行者1号”成功之前的许多飞行家的经验,也将在航空史上留下光辉的一页。
发明飞机的莱特兄弟只是开自行车公司,由此强调他们自学成才的逆袭故事。而事实上,尽管这些经历是真实发生过的,但真正让他们获得成就的是科学系统的方法。
就说莱特兄弟,他们二人虽然是自学成才,但是系统学习了空气动力学,有着扎实的理论基础,而且做事情非常严谨。为了试验飞机的升力和控制系统,专门打造了一个风洞,在里面进行了大量的试验。
单一为了改进机翼就尝试了200多种不同的翼形,进行了上千次的测试,他们用滑轮将砝码和飞机的机翼连接起来,准确地计算各种条件下的升力。每次测试都详细记录了数据并进行分析修正。
因此,当他们设计的第一架飞机升空时,就已经有把握这个飞机一定能飞起来,而且很好地找到了保持横侧稳定的方法。
而且,莱特兄弟生性谨慎,他们不做足试验是不肯试飞的,而且即使试飞,也要先进行无人驾驶的试飞。为了试验飞机的转向控制,莱特兄弟在1902年进行了700~1000次的滑翔试验。他们制作的滑翔机在安装了可控尾舵后,进行了上百次表现出良好的、结果可重复的试验。
科学方法的运用,包括理论和计算,根本上是一种可积累的过程。相对于不断重复的经验模式,运用科学方法造成的失败才是成功之母,而可控的失败成本也是通向成功的必由之路。
威尔伯·莱特生于1867年4月16日,他的弟弟奥维尔·莱特生于1871年8月19日,他们从小就对机械装配和飞行怀有浓厚的兴趣。莱特兄弟原以修理自行车为生,兄弟俩聪明好学,从1896年开始,他们就一直热心于飞行研究。通过多次研究和实验,他们很快得出一个结论:要解决飞机操纵这个悬而未决的关键问题,必须装上某种能使空气动力学发挥作用的机械装置。他们按照这一想法,在基蒂霍克沙丘上空对载人滑翔机进行了几度寒暑的试验之后,他们的梦想终于变成了现实。
奥托·李林塔尔试飞滑翔机成功的消息使他们立志飞行。1896年李林塔尔试飞失事,促使他们把注意力集中在了飞机的平衡操纵上面。他们特别研究了鸟的飞行,并深入钻研了当时几乎所有关于航空理论方面的书籍。这个时期,航空事业连连受挫,飞行技师皮尔机毁人亡,重机枪发明人马克沁试飞失败,航空学家兰利连飞机带人摔入水中等等,这使大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能。莱特兄弟却没有放弃自己的努力。
从1900年至1902年期间,他们除了进行1000多次滑翔试飞之外,还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验,修正了李林塔尔的一些错误的飞行数据,设计出了较大升力的机翼截面形状。滑翔机的留空时间毕竟有限,但假如给飞机加装动力并带上足够的燃料,那么它就可以自由地飞翔、起降。于是,兄弟俩又开始了动力飞机的研制。莱特兄弟废寝忘食地工作着,不久,他们便设计出一种性能优良的发动机和高效率的螺旋桨,然后成功地把各个部件组装成了世界上第一架动力飞机。
他们在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者-1号”,这架飞机的翼展为132米,升降舵在前,方向舵在后,两副两叶推进螺旋桨由链条传动,着陆装置为滑橇式,装有一台70千克重,功率为88千瓦的四缸发动机。这架航空史上着名的飞机,现在陈列在美国华盛顿航空航天博物馆内。“飞行者-1号”是一架普通双翼机,它的两个推进式螺旋桨分别安装在驾驶员位置的两侧,由单台发动机链式传动。
第一次试飞的那一天,天气寒冷,刮着大风,首先由弟弟奥维尔·莱特驾驶“飞行者”飞机进行飞行,留空时间12秒钟,飞行365米。在同一天内,飞机又进行了3次飞行,其中成绩最好的是哥哥威尔伯·莱特。1903年12月14日至17日,“飞行者-1号”进行第4次试飞,地点在美国北卡罗来纳州小鹰镇基蒂霍克的一片沙丘上,由威尔伯·莱特驾驶,共飞行了260米,留空59秒。
1904年,莱特兄弟制造了装配有新型发动机的第二架“飞行者”,在代顿附近的霍夫曼草原进行试飞,最长的持续飞行时间超过了5分钟,飞行距离达44千米;1905年又试验了第三架“飞行者”,由威尔伯驾驶,持续飞行38分钟,飞行386千米。1906年,他们的飞机在美国获得专利发明权。莱特兄弟飞行的成功,最初并没有得到美国政府和公众的重视与承认,直到1907年还为人们所怀疑;反而是法国于1908年首先给他们的成就以正确的评价,从此掀起了席卷世界的航空热潮。他们也因此终于在1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。
威尔伯·莱特于1912年5月29日逝世,年仅45岁。此后,奥维尔·莱特奋斗30年,使莱特飞机公司成为世界着名的飞机制造商,资金高达百亿美元。奥维尔·莱特于1948年1月3日逝世。
莱特兄弟是驾驶第一架装有引擎的飞机飞到空中的人。他们兄弟俩感情很好,小时一起玩耍,长大后一起研究,终于取得了卓越的成就。莱特兄弟吸收了德国人制造滑翔机的经验,制成了自己的滑翔机。1903年,制成了用内燃机作动力的飞机。同年12月17日在基蒂霍克试飞成功,飞行时间达59秒。1908年,哥哥威尔伯驾驶一架新型飞机创造了飞行一百四十分钟的纪录,兄弟俩的名字很快地传遍了全球。莱特兄弟虽然成功地制造了飞机,但还是继续研究,以便解决飞行上的难题。从前越洲渡洋需要经月累日,现在可以拿钟点来计算路程。莱特兄弟可说是人类航空史上的先驱者,带领人类进入航空时代。美国发明家莱特兄弟1903年发明了飞机,在首次飞行试验成功后,名扬全球。
来之灵感
通过盒子的扭曲发现飞机的基本原理。
简单点说吧,这哥俩从小就对机械类的玩具感兴趣,经常把家里的玩具拆了装,装了拆。且从小就有一个将来要造出一个能飞上天的飞行器的梦想。
1903年,他们研制了一架有内燃机的飞机,他们在一个70多公斤重的内燃机上,装上了木质螺旋桨,这个飞机像一个笨重的书架。因此,人们给它起名叫“会飞的书架”。1931年12月14日。莱特兄弟第一次试飞,这次试飞,虽然离开地面只有几秒,但还是让人们都赞口不绝。12月17日在一次试飞,弟弟亲自驾驶飞行。随着发动机的声音,地面上尘土飞扬。飞机离地了,飞机在空中飞行了12秒后安全着陆。第三次哥哥驾驶试飞,这次只空中飞行了59秒,离地260米,并且安全着陆。莱特兄弟成了世界研制飞机并且飞行成功的“第一人”,从此载入史册。
在以后的几年里莱特兄弟又制造了几架飞机,还到许多国家去飞行表演,他们的研究发明得到了科技届的认可。他们的发明创造,实现了人们多少年来的飞天梦想。
莱特兄弟的伟大发明改变了人类的交通、经济、生产和日常生活,同时也改变了军事史!然而说起飞机的发明,不得不提起航空三杰,他们之间专利诉讼的故事甚至对我们当今的专利制度还颇有启发意义,非常值得讨论一下。
莱特兄弟的飞机发明经历
莱特兄弟是美国俄亥俄州人,从小就对机械有着天生的爱好,是自学成才的工程师,拥有自行车修理和手工机械制作的背景。
得益于史密森索尼安学院对过去的飞行实验和文献所进行的系统性、创造性深入研究,他们借鉴前人的设计经验,摈弃其中的错误数据,开始了飞行器的研制。
一般认为莱特兄弟发明了飞机,其实在此之前已经有人发明了机翼、动力飞行等飞机的关键技术,莱特兄弟的关键贡献在于横滚控制。飞机在空中飞行时,如果受到气流扰动,可能发生横滚。在横滚中,两侧机翼升力不对称,而且在迎面气流的合成作用下,下行一侧的机翼的有效迎角降低,升力降低,上行一侧的机翼则相反,升力增加。如果不加补偿,升力不对称会自然加剧,马上就进入失控。莱特兄弟利用木材的弹性,用绳索、滑轮机构使得一侧翼尖上卷,另一侧翼尖下卷,人为制造不对称升力,产生反向横滚力矩,保持横滚控制。
经过反复试验,莱特兄弟的试飞才得以成功。据悉仅1900—1903年,他们制造了3架滑翔机并进行了1000多次滑翔飞行,还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验,修正了前辈的一些错误的飞行数据,设计出了较大升力的机翼截面形状,直到“飞行者1号”试飞成功,其发明才取得了较大突破。
莱特兄弟发明的是受控的动力飞行,也就是莱特兄弟发明飞机一说的来由。理所当然地他们申请并得到了相关的专利。
莱特兄弟的专利
实际上莱特兄弟的专利申请也不那么顺畅!
早在“飞行者1号”试飞之前,1903年3月23日,他们就提出申请“飞行机器”专利,但是由于在现场亲眼看到人类历史上第一次有动力、载人、可控飞行的人也仅有寥寥几人,当时多数人、主要是科技界人士,对于莱特兄弟的研究与试验持怀疑态度,媒体到不愿意报道此事,他们的专利未能及时获批。直到1906年,莱特兄弟的专利“飞行机器”才获得批准。
这份1906年授予莱特兄弟——的设计专利,可称始祖级飞机专利。莱特兄弟并不是第一个制造和驾驶实验飞机的人,但他们却是发明控制装置、成就有动力固定翼飞机飞行的第一人。
兄弟从小就喜欢画图和搞设计,还自己动手做过一些玩具。有一年,爸爸送给兄弟俩一个能在空中飞的玩具作为圣诞礼物。两兄弟看见可以飞的玩具兴奋极了,他们想,如果人也能飞上天那就好了。从此,这个梦想就在他们心里扎根了。
莱特兄弟长大后,开了一家自行车修理店,但他们并没有停止对飞行器的研究。有一天,他们看到德国滑翔机专家李林达尔因滑翔机失事而身亡的消息,这对他们触动很大,莱特兄弟决心研制出能安全地把人带到空中的飞行器。
莱特兄弟一边干活一边研究,一有空闲,他们就观察鸟儿飞翔的样子。他们结合前人的研究,做出了自己的第一架滑翔机。莱特兄弟带着滑翔机来到一处空旷的高地,准备试飞。滑翔机飞了大约一米高,很快就降落了。
虽然试飞失败了,但兄弟二人并没有气馁。他们总结失败的原因,觉得滑翔机飞不高也许是动力装置出了问题。于是,他们试着把汽车的发动机装在滑翔机上。这一次,虽然滑翔机飞得稍远了一些,但由于发动机太重,所以很快还是掉了下来。
兄弟二人不断对螺旋桨、发动机进行改进。一位设计发动机的工程师帮他们设计了一台马力大且重量轻的发动机,解决了飞行动力的难题。1903年,弟弟驾驶着名为“飞行号”的飞机进行试飞,飞机在空中飞行12秒后安全落地。
莱特兄弟激动地紧紧拥抱在一起,虽然只有短短的12秒,但却标志着人类的飞行史翻开了崭新的一页。莱特兄弟继续研究,他们想造出飞得更高、更远,而且还能载更多人的飞机。1908年,他们试飞了最新研制的飞机,这一次飞机总共飞行了2小时20分钟。
莱特兄弟终于实现了人类飞上蓝天的梦想。今天,飞机已经成为重要的交通工具,方便了人们的出行。
莱特兄弟之前,已经有不少的先驱者制造过飞行器,但是都以失败而告终。直到一名叫李林塔尔的飞行先驱者逝世,这引起了莱特兄弟的关注。莱特兄弟本事修理自行车的,人们都称之为“机械师”。他们对机械修理和制造方面有很大的天赋,这使莱特兄弟重新关注了航空和飞行问题。
他们先写信给美国史密森研究院来索取航空有关的资料。通过资料和自己的研究在两个月时间中弄清楚了一架飞机的能够成功起飞的三要素:升举、推进和控制。
有了理论的支持,他们开始实际制造。1900年9月,莱特兄弟制造除了第一架全尺寸滑翔机,但是飞行性能不佳。同年的冬天又制造了第二架滑翔机,比第一架有所提高,但扔不理想。1901年9月到1902年8月,这一年的时间他们进行了数千次的试验,制造除了第三架滑翔机。这时取得了巨大的成功,他们已准备向动力飞机方向冲刺。
1903年12月,飞行者一号起飞,留空时间12秒,飞行距离36.68米。最好的成绩留空时间59秒,飞行距离620米。飞行一号的飞行具有伟大的历史意义,这标志着航空飞机时代的来临。
1904年1月,制造出飞行者二号,留空时间45分钟。飞行者三号飞行距离38.6千米。飞行者三号具备了实用性,别看作历史上第一架实用动力飞机。
1906年美国专利正是授予莱特兄弟飞机设计专利。
以上就是莱特兄弟试制、制造及发明飞机的过程。
莱特兄弟在吸取前人经验教训的基础上,开始了飞行器的研制。在无法得到别人资助的情况下,他们用自行车生意赚来的钱进行飞机的研制。兄弟俩的配合是完美无缺的。哥哥威尔伯勤勤恳恳,扎扎实实,拥有工程师的细致和谨慎;弟弟奥维尔则富有艺术家的想象力,敢于不断创新。两颗智慧的大脑密切配合,相得益彰,正如威尔伯所说:“奥维尔和我一起生活,共同工作,而且简直是共同思维,就和一个人一样。两兄弟认为飞机能不能顺利飞行,关键就在于如何设计和控制它在飞行过程中各种受力间的平衡。维尔伯·莱特用一张水平放置的纸演示了这个问题:如果让它自由落下,在理想的平静空气当中,我们可以想象它一定是平稳落下,但理想条件是很罕见的,任何一点气流都会使得纸张翻转和飘荡。对于飞机来说,完全理想的空气条件下,要实现上天并不难,但是天空中总是存在风,这就使得实现飞机飞行的关键,在于如何调节飞机前后左右各个方向的受力平衡,特别是飞机的重心和升力受力点之间的关系。早期由于担心机翼过大,会使得飞机难于操纵,因此一般机翼面积都不是太大。
他们首先仔细研究了前人的试验数据,再通过大量风筝、滑翔机以及风洞试验做验证,设计出了最佳的机翼剖面形状和角度,以便获得最大的升力;然后决定把一般大小的机翼增大一倍,达到308平方英尺。最重要的是,他们设计了通过直接控制机翼来操纵飞机飞行姿态的机构,同时,在飞机整体的升力增加后,飞机对于驾驶员自身位置的变化也不那么敏感了,这就使得飞机尽管机翼面积大大增加,但可操纵性能并没有比小机翼飞机降低!兄弟俩认为要建造一架飞行机器,有三个主要的障碍:(1)如何制造升力机翼;(2)如何获得驱动飞机飞行的动力;(3)在飞机升空之后,如何平衡以及操纵飞机。前两个问题在某种程度上已经获得解决。
最初兄弟俩努力制造全尺寸的滑翔机,接连四个夏天,他们前往北卡罗来纳州旅行,目的地是个与世隔离的岬角。气象部门向他们建议,岬角风力大,是有利的练习场。之后不久,他们制作了第一架无人驾驶双翼滑翔机,把它象风筝一样放上了天。他们又在飞机的前面安装了升降舵,也就是一种摆动舵,可以用来操纵横轴。
1900年10月的一个傍晚,威尔伯.莱特趴在易碎的滑翔机骨架上,迎着海风飘了起来,他成功了。虽然这只是几秒钟的飞行,只有1米多高,但莱特兄弟的成就超过了试图靠移动身体重量操纵飞行的李林达尔。第二年,兄弟俩在上次制作的基础上,经过多次改进,又制成了一架滑翔机。这年秋天,他们又来到基蒂霍克海边,一试验,飞行高度一下子达到180米之高。
1900—1903年,他们制造了3架滑翔机并进行了1000多次滑翔飞行,还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验,修正了李林达尔的一些错误的飞行数据,设计出了较大升力的机翼截面形状。在此期间,他们的滑翔机多次滑翔距离超过1000米。在当时看来,这可是不小的成就。经过不断钻研,不断改进,莱特兄弟不仅迅速掌握了当时的飞行器制造技术,而且在许多方面取得了重大突破。
从1903年夏季开始,莱特兄弟着手制造这架著名的“飞行者一号”双翼机。动力飞行首先需要一台发动机,但当时市面上根本没有飞机的发动机出售,也没有一家公司愿意冒险制造航空发动机。但是兄弟俩并没有气馁,他们请了机械师查尔斯?泰勒(Charles?Taylor)来帮他们制造了一台大约12马力、重77.2千克的活塞式发动机。有了发动机,威尔伯和奥利弗只盼着多风的秋季能早日到来。10月中旬,“飞行者号”组装完毕,奥维尔对新飞行器非常满意,“这是我们迄今为止造得最好的一架飞机。‘她’非常听话。”奥维尔的感情不难理解,“飞行者一号”的每一根“肋条”都是他们亲手制作而成。
奇迹发生在1903年12月17日!
这天清晨,美国北卡罗莱纳州的基蒂霍克还在沉睡,天气寒冷,刮着大风,空旷的沙滩上静静地停放着一个带着巨大双翼的怪家伙,这就是人类历史上第一架飞机——“飞行者一号”。空旷的场地上冷冷清清,到现场观看的只有5个人。10时35分,一切准备就绪。为了能够率先登机试飞,兄弟俩决定以掷硬币的方式确定谁先登机,结果弟弟奥维尔赢了。
奥维尔爬上“飞行者一号”的下机翼,俯卧于操纵杆后面的位置上,手中紧紧握着木制操纵杆,威尔伯则开动发动机并推动它滑行。飞机在发动机的作用下先是剧烈震动,几秒钟后便在自身动力的推动下从“斩魔丘”上缓缓滑下,在飞机达到一定速度后,威尔伯松开手,飞机象小鸟一样离地飞上了天空。虽然“飞行者一号”飞得很不平稳,甚至有点跌跌撞撞,但是它毕竟在空中飞行了12秒共36.5米,才落在沙滩上。接着,他们又轮换着进行了3次飞行。在当天的最后一次飞行中,威尔伯在30千米的风速下,用59秒飞了260米。人们梦寐以求的载人空中持续动力飞行终于成功了!不幸的是,几分钟后,一阵突然刮来的狂风把“飞行者”1号掀翻了,飞机严重损坏,但它已经完成了历史使命。人类动力航空史就此拉开了序幕。
让我们把目光回溯到1903年的12月17日,美国北卡罗来纳基蒂霍克海滩,阴冷的晨风里,那个热力四射、改变历史的惊世一飞成功了!莱特兄弟制造的“飞行者1号”作为人类第一架载人、带动力、可操控航空器被光荣地载入史册。人类就此打开了三维活动的空间,开启了一个飞翔文明的新纪元。
莱特兄弟的成功绝不是偶然的。他们的成功有人文、精神层面的因素,更是科学和技术的胜利。莱特兄弟的成功可归结为:兴趣与志向,学习与继承,勤奋与实践。
“兴趣”是一切创建、创新的原动力。当兴趣转化为清晰而自觉的志向,愿意为此付出穷其一生的坚持,这是成功的精神动力。
1909年,当美国政府终于把至高荣誉颁给莱特兄弟时,时任总统塔夫特说了这样一段话:“许多伟大的发现都是偶然诞生的。人们在某一个领域的工作有时确实会自发演变成伟大发现,但你们二位证明了另一种途径,一种更值得称道的方法。你们首先规划你们要实现的目标,然后努力工作直到最终实现”。这是对他们立定志向、献身航空的一个明确无误的佐证。
他们的家境并不好,他们没能接受高等教育,甚至都没有获得高中毕业文凭,但他们在维持自行车铺的生意、养家糊口的同时,如饥似渴地学习航空知识。他们熟读英国乔治·凯利的论著,对凯利其人和他的科学论述有极深的理解和极高的评价,称凯利的著作每个字都是真理。他们悉心研究德国李林达尔的著述和滑翔笔记,在人格上也以李林达尔为榜样,为李林达尔的成功而高兴,更为1896年李林达尔的壮烈献身而悲伤,但他们没有选择退避,而是从先驱们身上得到强烈的激励与教育,更坚定了继承和献身的志向。
他们不仅用自己的试验,修正了李林达尔的部分错误数据,更重要的是在研究李林达尔失败原因之后,坚定地认识到像李林达尔那样,在飞行中靠人的躯体的蜷曲伸展和重心调整来抵御不利气流,以维持飞机的平稳,是死路一条(李林达尔正是因此而失速献身)。于是,他们悉心研究和设计用机械装置来操控飞行的新方法新系统,完成了属于他们的独创的操纵系统,这是他们对人类航空的创新性技术贡献,也是促成日后可控飞行成功的主要原因。
而基于勤奋精神和自己动手(DIY)的实践能力,更是莱特兄弟突出的特质。他们从小就拆解父亲送与的“飞螺旋”,探究其科学原理。他们分析李林达尔、以及与他们同时代的本国航空学家塞缪尔·兰利的经验与挫败,废寝忘食地研制他们自己的飞机。在那个生产力还不发达的时代,兄弟二人付出的巨大投入和难以想象的工作负荷,非一般人可以承受。
当他们把影响动力飞行的三大障碍一一扫除,制作了足够面积的升力机翼,获得了驱动飞机飞行的适用动力,找到了飞机升空后平衡与操纵飞机的方法,所有这些日积月累的实践,化作石破天惊的突破,终于成就了他们非凡的成功,也就毫不奇怪了。
写到这里,我必须再次说到科学和技术的关系。科学揭示规律,科学指明方向,但科学不会自发地生成技术,技术必须依靠像莱特兄弟这样的懂科学的聪明人,去实践、去发明、去创造、去积累。而适用技术的鲜明指向性,决定了技术才是解决现实问题之道,这也正是技术的神奇之处。
1903年12月17日清晨,不仅海风冷飕飕,世人对莱特兄弟的试验也冷若冰霜,现场的目击者只有三人。与成功之后欣喜若狂的莱特兄弟形成鲜明对照的是,媒体的冷漠。他们拒绝相信,拒绝报道。也难怪,就在九天前,世人目睹了一场官办色彩(与莱特兄弟同时代的科学大家塞缪尔·兰利主持载人动力航空器研制项目,获得美国政府5万美元、史密松研究所2万美元资助)的载人动力飞行的失败。
1903年12月8日,在精心准备后,兰利的又一次飞行试验(上一次失败的试验在10月)开始了。遗憾的是,从试验平台起飞的飞机,仅仅飞出十数米,就折戟沉沙,再次失败。失败的原因可以归为三点,发动机的功率偏小,机身主料的强度不够,弹射起飞造成的不利姿态。但不论确切原因是什么,这次失败成了映衬几天后莱特兄弟成功的背景。
兰利遭受媒体的刻薄嘲讽,其时,他已69岁,两年两个月后带着无尽的遗憾离开了这个世界。而1914年美国著名飞机设计师、创新大家格伦·哈蒙德·寇蒂斯GlennHammondCurtis,1878~1930)将他的飞机打捞上来,整修后安装了功率稍大的发动机,飞行试验一举成功。(在此文后半部分,寇蒂斯有足够的份量。在这里,他出场了。)
莱特兄弟所以获得成功,或者说他们长于兰利的最主要之处,就是他们突出的技术创造能力,包括广义的动手能力,在正确的时间点上突破或发明了最关键的、决定性的实用技术,研制出控制装置、适用的发动机以及机翼与螺旋桨等部件,并最终制成了实现惊世一飞的“飞行者1号”。
第一,飞行姿态控制技术。他们通过观察鸟儿的飞行,进行风筝与滑翔机试验,研制出独创的“翘曲机翼”。其原理是通过操纵机构,使一侧的机翼产生翘曲和扭转,此时会得到更大升力,该侧机翼升高,机身则会朝机翼较低的另一侧转向。在用机翼翘曲控制侧倾的同时,又用前置升降舵控制俯仰,尾舵控制偏航,至此飞行姿态的三轴控制初步成形。这是一项伟大的技术发明,在莱特兄弟成功的技术要素里,当列首位。使飞机可控,避免李林达尔和许多献出生命的先驱者的悲剧,而使这项勇敢者的科学探索得以持续与传承,直到形成完整的技术体系,这是最了不起的进步,是莱特兄弟对人类航空事业最重要的贡献。
第二,适用的发动机技术。在寻找适用发动机无果的情况下,莱特兄弟利用自己丰富的机械技能,同自己店里的机械师查理-泰勒一起改制发动机。为了减轻自重,他们采用了铝铸缸体。用于试飞的这台四缸内燃机功率达到8.8千瓦(12马力),自重77.3kg。而“飞行者1号”全机重274kg,加上驾驶员约360kg。
第三,高效机翼和螺旋桨技术。为了获得好的翼型,他们在首次成功试飞之前的两年多时间里,进行了上千次滑翔试飞,制作了200多个不同的机翼,进行了上千次风洞实验,最终选定能得到较大升力的翼型。为了提高螺旋桨的效率,他们进行了大量的试制、测试和分析工作,掌握了一些规律性的认识;最终选用三层云杉木薄片压制成二叶式螺旋桨,使用两副这样的螺旋桨,分列于驾驶员两侧,由单台发动机链式传动以推进。根据现代的风洞测试,他们的螺旋桨效率可以达到75%。
从凯利的科学指引,到莱特兄弟的实践与成功,生动诠释了科学与技术之间的关系,充分揭示了技术对于产品研制和工程成功的不可替代的作用。