正文 第三章 自由翱翔的飛天之路(二)(1 / 3)

垂直上天的“竹蜻蜓”——直升飛機

在中國的遠古年代,出現了一種簡單的飛行玩具——竹蜻蜓。它是一種用竹木材料削製而成的一對互相扭曲的薄翼片,在其中央插入一根細棒,用雙手使勁一搓,便會飛速旋轉著升上天空,看上去就像一個螺旋體“鑽入了空氣中”。這種看似簡單的飛行玩具,卻包含了現代直升機的基本飛行原理,可以說它是直升飛機的雛形。18世紀,竹蜻蜓傳入了歐美諸國,他們稱其為“中國陀螺”。

竹蜻蜓的出現,給人類探索實現升天夢帶來了有益的啟示。不少人希望能發明一種類似竹蜻蜓的飛行器,把人帶入天空。

歐洲文藝複興時代著名的意大利畫家達·芬奇首次提出了旋翼的初始原理,並繪製出了直升飛機模型圖,然而由於當時沒有能提供足夠動力的發動機,沒有能提供更大升力的旋翼以及缺乏適用的穩定和操縱手段,人類垂直上天的夢想仍然隻是紙上談兵。

1754年7月,俄羅斯“科學之父”、著名的科學家羅蒙諾索夫第一次在俄羅斯科學院為院士們演示了自製的旋翼模型。

“英國航空之父”凱利在1792年製成了一架直升飛機模型。該模型很別致地利用了鯨骨或時鍾發條的彈力作為動力。然而真正飛行成功是在4年之後,飛行高度曾達到30米。1843年,他又設計出一種以蒸汽機為動力的直升飛機草圖。

1888年,美國發明大王愛迪生也想在直升機的研究上有所突破。他利用自己熟悉的電動機為動力,做出一架直升飛機模型,雖然在試飛中也積累了一些數據,但終因功率不足,飛得很不順利。

1906年,法國飛機大師路易·布雷蓋試製出一架直升飛機,它裝有四副旋翼,每副旋翼由八個巨大的雙層槳葉組成,上麵裝有36.7千瓦的發動機,可乘載一人。這架直升飛機包括駕駛員體重在內,總重量有577千克。1907年9月29日,在法國杜埃市進行升空表演。起飛時,在直升飛機的四幅巨大旋翼下方,分別站著一個人,他們各用一根長竿支撐著飛機,以防它翻倒。飛機徐徐地升上了天空。然而,由於飛機的升空是在地麵人員的配合下完成的,因此,這次試飛沒有得到人們的承認。

1907年8月,法國工程師保羅·科努研製出一架直升飛機。這架直升飛機的主構架是用一根大口徑的鋼管製成的,在它上麵裝有一隻功率隻有1500瓦的老式活塞發動機。在支架的前後分別有兩副旋翼,直徑為6米,每副旋翼有兩片槳葉。飛行員的座椅和發動機安裝在構架的中心。發動機的冷卻水裝在發動機前麵的水箱裏,汽油裝在飛行員身後的油箱裏。在發動機上方有一個滑油箱,飛行員座椅下方裝有蓄電池和點火線圈。1907年11月13日,科努親自駕駛它首飛成功。該機在無外力幫助下,自己騰空並懸存20分鍾,離地高度0.3米。人類首次實現了載人有動力直升飛機的垂直升降飛行。航空史書上把科努的這架直升飛機稱做“人類第一架直升飛機”。

直升飛機適應性強,不需要專設的機場,隨處都可起落。而且,它的靈活性大,可以隨時改變飛行方向。因此,它常常被用於地質勘探、防火護林、野外救護、海上巡邏以及高空攝像等各項作業中。如今,雖然飛機已有各式各樣,直升飛機仍占有它的一席之地。

像火箭一樣的飛機——噴氣式飛機

提高速度、高度和載重一直是從事航空活動的人們狂熱追求的目標,而這三者都與飛機的動力密切相關。早期飛機的唯一動力是活塞式內燃機。從20世紀30年代起,活塞發動機在大大小小的改進中,越是趨於完善,越難進一步改進,似乎它已達到了發展的極限,呈現出衰老的征兆。

羅馬尼亞的亨利·柯安達在高級航空學校讀書時,就思考“怎樣讓飛機飛得更快些”這個問題。他查閱了許多資料,也請教了一些在專業上頗有建樹的老師。一位老師告訴他,采用螺旋槳的飛機速度是很難提高的,叫他別作那些無用功,把精力集中到學功課上來。

亨利·柯安達於1887年出生於羅馬尼亞的布加勒斯特。他的父親是布加勒斯特工程炮兵學校的教授。在小時候經常聽父親講述飛機的故事,使他對航空產生了濃厚的興趣,特別喜歡看關於飛機的書刊,也喜歡畫各種各樣的飛機,也掌握了不少有關航空方麵的知識。

老師說的“采用螺旋槳的飛機速度很難提高”這句話,柯安達聽後似乎找到了突破口,他忽然想到,若不用螺旋槳作動力裝置,而把火箭原理應用到飛機上,製造出像火箭那樣的飛機,以噴氣的反作用力為飛機的推動力,這樣也許可以提高飛機的速度。

柯安達按照這個大膽的設想,於1910年製造了世界上第一架噴氣式飛機,它采用了噴氣動力裝置。

有一天,柯安達爬進飛機駕駛艙,準備檢查飛機的各裝置的工作狀況。可是,正當柯安達全神貫注地進行調試時,卻發生了一件意外的事:突然,飛機跑動了,而且速度越來越快,眼看飛機就要撞到巴黎城牆了。在這千均一發之際,柯安達急中生智,連忙拉起了飛機的操縱杆。飛機抬起頭,越過巴黎城牆,直上雲天。但是,由於柯安達缺乏駕駛飛機的經驗,飛機在空中顫動幾下,便一頭栽落在地上,接著燃起了熊熊大火。

所幸的是,在飛機落地的一瞬間,柯安達被拋出了飛機駕駛艙。他隻覺得渾身麻痛,心中卻悲喜交加。他為自己花費了大量心血而製造的噴氣式飛機毀於一旦而感到痛心,他又為這架噴氣式飛機能離地起飛而感到萬分高興。這說明,他的噴氣式飛機的設計方案是可行的。

柯安達製造的這架飛機,隻能說是噴氣式飛機的雛形,因為它的噴氣動力裝置還不完善。直到20世紀30年代,英國的威特爾和德國的奧海音發明了噴氣式發動機之後,才誕生了真正的噴氣式飛機。

1929年,年僅22歲的威特爾提出了一種推進飛機前進的方法:不用螺旋槳和活塞式發動機,而是用另一種裝置。其中一台風扇將空氣吸入,用燃燒的燃料加熱壓縮了的空氣,然後大量的廢氣以高速排出,從而推動飛機前進。

1935年,一家生產發動機的公司邀請威特爾擔任技術員,威特爾如魚得水,專心研製噴氣式發動機。1940年,他製成了較為理想的噴氣式發動機。1941年,裝有這種發動機的飛機飛上了藍天。

有趣的是,1934年,奧海音在德國哥延大學讀物理學碩士學位時,設計了一種像噴火器一樣的發動機。他想,如果將這種發動機應用在飛機上,一定會使飛機獲得更強的動力。經過5年的努力,奧海音於1939年8月製造出了一架噴氣式飛機。這架飛機也成功地衝上了天空。

雖然威特爾和奧海音在不同的國度,但是,他們的發明都得到了人們的承認。1991年10月,美國政府授予他倆美國工程師最高獎——“德雷伯獎”。

檢查合格證書的號碼——波音707

波音707是美國第一代噴氣式客機,它的問世揭開了噴氣式客機的新紀元。說起波音707這個名稱的由來,還有一個有趣的故事。

1954年7月15日,美國波音公司將舉行成立38周年的盛大慶典,在這個隆重的的慶祝會上,該公司將舉行他們研製的美國第一架噴氣式客機的試飛表演。

波音公司經過多年的努力,研製出噴氣式客機後,公司決策層一致認為要為這種客機取一個代號。用什麼代號呢?他們一直決定不了。

按照美國的慣例,新研製的飛機要在美國聯邦航空總局登記,登記前還要進行嚴格的檢驗,並發放檢驗合格證書,飛機才可以使用。波音公司在完成噴氣式客機的研製後,就到美國聯邦航空總局去登記,航空總局對這架飛機進行了嚴格的檢驗,各項指標均合格,便發放了檢驗合格證書,證書的號碼是“70700”。

波音公司看到了這個檢驗合格證書的號碼,非常高興。因為在美國,“7”是個幸運的數字,這個證書號碼有兩個“7”,可算得上是大吉大利,幸運之極。於是波音公司的首腦們一致決定,以“707”作為第一代噴氣式客機的代號。

1954年7月15日,波音公司研製的美國第一架噴氣式客機“波音707”在公司成立38周年的慶祝大會上試飛,取得了圓滿成功。

波音公司在研製出第一代噴氣式客機“波音707”以後,不斷進行技術創新,噴氣式客機的研製迅速發展,更新換代不斷加快,一代又一代的更為先進的噴氣式客機不斷湧現,幾十年間“727”、“737”、“747”、“757”、“767”、“777”相繼問世,使波音公司成了名幅其實的“空中之王”。

能飛上天的船——水上飛機

法國的馬賽市瀕臨地中海,有著綿長的海岸線,那裏的許多居民靠大海謀生。1882年,法國科學家亨利·費勃就出生在這座海濱城市。

費勃的父親是一位造船工人,他常常帶小費勃到海邊遊玩。小費勃經常向父親問一些問題:船為什麼能在水裏跑?船能不能夠飛上天?並立誌在長大以後要造一隻能飛上天的船。

轉眼到了1905年,23歲的費勃先後完成了工程學、流體力學、空氣動力學等學科的學業,於是開始研製水上飛機,實現小時候的願望。

費勃認為,研製水上飛機是一件很有意義的工作。因為一般的飛機起降都要有寬闊的機場,需耗費巨大的人力和物力,而水上飛機隻要在水麵上就可以起降。

經過4年的努力,費勃製造出了一架水上飛機。它隻不過是在一般飛機的下麵安裝了個浮筒。這架飛機雖然能浮在水麵上行走,但是卻無法起飛。

1909年底,他又對飛機的結構進行重新設計,又製造了一架水上飛機。這架飛機的結構有許多與眾不同的地方:一台36千瓦的發動機安裝在機身後麵,通過傳動軸連接著一副推進式螺旋槳;機翼安裝在機身後麵;機身前麵有一個浮筒,機翼下麵有兩個浮筒;座椅安裝在縱梁上,而縱梁則將機翼和升降舵連接在一起。整個飛機的構架都是用木頭製造的,浮筒是用膠合板製成的。