父親書房裏幾乎所有的書都是理論深奧的成人讀物,可是威爾伯還是常常一頭紮進書堆。父親對孩子的閱讀從不提要求,樓下的那些書是萊特兄弟最喜歡的書,其中包括《華盛頓·歐文文集》;格利姆和安徒生的童話故事;普盧塔克的《列傳》;一套《旁觀者》;一套阿狄生的散文集;包斯威爾的《約翰遜的一生》;《華爾德·斯科特文集》;吉本的《羅馬帝國的衰亡》;格林的《英國史》;吉佐的《法蘭西》;幾本納撒尼爾·霍桑的著作;馬雷的《動物機器》;還有一套《大英百科全書》和《錢伯斯百科全書》,前者是19世紀70年代末期的版本,而後者是剛出版不久的。威爾伯是最積極的讀者,奧維爾也緊隨其後。通過大量的閱讀,他們既增長了知識,也擴大了眼界。並且,他們幾乎從開始學會讀書起就迷上了百科全書中的科技文章。
萊特兄弟成功後,曾經對他的朋友說起了他們之所以成功的家庭影響:“簡單地說,就是我們幸運地生活在這樣一個家庭環境裏。在家裏,家長們總是熱情鼓勵孩子們去追求知識,去調查研究一切奇特的現象。倘若換成另一個家庭環境,我們的好奇心也許早在它結出果實以前就被扼殺了。”即使在今天看來,這也是對現代教育的一個極好的啟示。
萊特兄弟高中畢業後辦起了《代頓周報》。奧維爾在高中時代就曾嚐試辦報,並在17歲那年自製了一台高速印刷機。有了這些經驗,年輕的萊特兄弟就創辦了一個小型的印刷廠。他們憑著自己的聰明才智,把報紙辦得生動活潑。即使這樣,也沒有能擋住那來自內心夢想的呼喚,那就是從事有所發明創造的行業。
1894年,他們把報紙轉讓給一家通訊社,開起了腳踏車車行。當時的腳踏自行車還是新鮮事物,是剛剛興起的時尚交通工具,這對他們當然是有吸引力的。正是在威爾伯的提議下,他們停掉了印刷廠,並在俄亥俄州戴頓城開了一家自行車車行。奧維爾野心更大,還曾想過生產汽車,因為威爾伯對此不感興趣而沒有成功,威爾伯更關注飛行事業。
1896年,兩兄弟聽聞了德國航空先驅奧托·李林塔爾在一次滑翔飛行中不幸遇難的消息。這條消息對那些夢想飛行的人是一個很大的打擊,但熟悉機械裝置的萊特兄弟卻認定,人類進行動力飛行的基礎實際上已足夠成熟,李林塔爾的問題在於他還沒有來得及發現操縱飛機的訣竅。對李林塔爾的失敗進行了總結之後,萊特兄弟滿懷激情地投入了對動力飛行的鑽研。
我們先來認識一下李林塔爾。
李林塔爾是德國工程師和滑翔飛行家,世界航空先驅者之一。他最早設計和製造出實用的滑翔機,被稱為“滑翔機之父”。
李林塔爾1848年5月23日出生於安克拉姆,他酷愛飛行,青少年時就曾做過“飛人”試驗,成年之後,他利用業餘時間係統觀察飛鳥的飛行動作,並於1889年寫成了著名的《鳥類飛行——航空的基礎》一書,論述了鳥類飛行的特點。這為他此後製作和親自駕駛滑翔機打下了理論基礎。
在製作滑翔機的過程中,李林塔爾注意積累數據,總結經驗,糾正了前人“多層疊置窄條翼”的片麵做法,第一次提出了“曲麵機翼比平麵機翼升力大”的觀點,這一理論為後來飛機的成功發明做出了決定性的貢獻。他不隻是製作滑翔機,還製作了一些測試儀器,用來測試航空試驗的結果,如測試機翼升力和阻力的儀器和測試撲翼機升力的儀器。這在19世紀末是了不起的發明。而他最主要的貢獻還是成功地滑翔飛行。
1891年,他製成一架蝙蝠狀的弓形翼滑翔機,成功地進行了滑翔飛行,從而肯定了曲麵翼的合理性。在1893~1896年的3年內,李林塔爾進行了2000次以上的滑翔飛行試驗,3次改進總體布局,滑翔中又拍了許多照片,積累了大量數據,並以此編製了《空氣壓力數據表》,給美、英、法等國的飛機製造者們提供了寶貴的資料。
1894年,李林塔爾從柏林附近的懸崖上起飛,成功地滑翔了350米(1150英尺)遠,這在當時是一個驚人的成績。他仔細地將自己的成就記錄下來,這個紀錄後來成為航空史上較早的飛機性能記錄之一。
但是李林塔爾過於重視升力,而忽視了對飛機的操縱。他認為改變身體重心的位置是保持飛機穩定的唯一辦法,這一失誤對他來說是致命的。1896年8月10日,李林塔爾在飛行中突然遇到迎麵風,在他還未來得及將重心前移以使滑翔機低頭之前,便和飛機一同墜落到了地麵。李林塔爾於失事的當天去世。德國人為了紀念他的功績,為李林塔爾樹立了一座紀念碑,上麵寫著“最偉大的老師”。
這位偉大的老師的犧牲促使萊特兄弟投身航空事業,從而創造了人類第一個動力飛行的奇跡。
3.1.5 飛行者1號
1896年,也就是李林塔爾去世的這一年,萊特兄弟開始了他們的設計製造飛機之旅。
他們花了4年時間對滑翔機進行了仔細的研究和試驗,研讀了大量飛行方麵的文獻資料,希望能夠製造出不受人體姿態影響的飛行器。
1900年10月的一個傍晚,威爾伯趴在易碎的滑翔機骨架上,迎著海風飄了起來,他成功了。雖然這隻是幾秒鍾的飛行,隻有1米多高,但萊特兄弟的成就超過了試圖靠移動身體重量操縱飛行的李林塔爾。第二年,兄弟倆在上次製作的基礎上,經過多次改進,又製成了一架滑翔機。這年秋天,他們又來到基蒂霍克海邊進行試驗,這次飛行高度達到了180米。
從1900年至1903年,他們製造了3架滑翔機並進行了1000多次滑翔飛行,還自製了200多個不同的機翼,進行了上千次風洞試驗,修正了李林塔爾的一些錯誤的飛行數據,設計出了較大升力的機翼截麵形狀。在此期間,他們的滑翔機多次滑翔距離超過1000米。這在當時是不小的成就。經過不斷鑽研,不斷改進,萊特兄弟不僅迅速掌握了當時的飛行器製造技術,而且在許多方麵取得了重大突破。
通過多次研究和試驗,他們很快得出一個結論:要解決飛機操縱這個懸而未決的關鍵問題,必須裝上某種能使空氣動力學發揮作用的機械裝置。也就是說,飛機隻有借助機械動力才能更好地利用空氣動力,使飛行能受到有效的操控。他們按照這一想法,在基蒂霍克沙丘上空對載人滑翔機進行了幾度寒暑的試驗之後,決心要將夢想變為現實,他們開始設計製造“飛行者1號”。
從1903年夏季開始,萊特兄弟著手製造這架著名的“飛行者1號”雙翼機。動力飛行首先需要一台發動機,但當時市麵上根本就不可能有飛機的發動機出售,因為當時沒有航空發動機這種概念,更沒有這種東西,也沒有一家公司願意冒險製造航空發動機。但是兄弟倆並沒有氣餒,他們請來了他們的朋友機械師查爾斯·泰勒,請他幫忙製造了一台大約12馬力、重77.2千克的活塞式發動機。有了發動機,威爾伯和奧維爾隻盼著多風的秋季能早日到來。10月中旬,“飛行者1號”組裝完畢,奧維爾對新飛行器非常滿意,他說:“這是我們迄今為止製造得最好的一架飛機。”還說,她“非常聽話”。奧維爾的感情不難理解,“飛行者1號”的每一根“肋骨”都是他們親手製作而成的。
“飛行者1號”是一架普通雙翼機,它的兩個推進式螺旋槳分別安裝在駕駛員位置的兩側,由單台發動機鏈式傳動。
1903年12月17日是一個載入人類史冊的日子。在美國北卡羅來納州,萊特兄弟先後4次駕駛他們經4年努力研製出來的“飛行者1號”成功飛上藍天。最成功的第四次飛行留空時間達到59秒,飛行距離達260米。人類征服天空的夢想開始變為現實。
1904年,萊特兄弟製造了裝配有新型發動機的第二架“飛行者”,在代頓附近的霍夫曼草原進行試飛,最長的持續飛行時間超過了5分鍾,飛行距離達4.4千米。1905年又試驗了第三架“飛行者”,由威爾伯駕駛,持續飛行38分鍾,飛行距離達38.6千米。
1906年,他們的飛機在美國獲得專利發明權。萊特兄弟飛行的成功,最初並沒有得到美國政府和公眾的重視與承認,直到1907年還被人們懷疑。將一架機器開到天上飛行,被認為是不可能的。
不隻是公眾,就是一向敏感的新聞界,也沒有對萊特兄弟的發明引起重視,這使得他們將這一發明擱置了兩年。最終還是美國軍方意識到了它的強大潛力,這也為飛機首先在軍事上獲得重要應用打下了基礎。
1908年初,當萊特兄弟製造第六架飛機成功之際,美國陸軍部表示願意觀看他們的飛行表演。此時,法國也願意購買他們的專利。
1908年8月8日,在法國巴黎附近的勒芒賽馬場,威爾伯駕駛“萊特A型”飛機圍著賽馬場在空中飛行了一分半鍾,飛行高度為10米,令在場的觀眾驚歎不已。這個消息很快通過電報傳到了世界各地。《倫敦每日鏡報》驚呼那架飛機是“迄今製造的最神奇的飛行器”。此後,威爾伯又做過幾次飛行,其中有一次,他把法國經紀人的夫人也帶上飛機,在空中飛行了2分零3秒。這使整個法國沸騰了。一時間,頒獎、授勳絡繹不絕。歐洲一些企業家,也開始爭相購買他的專利。整個8月,威爾伯在法國進行了100多次飛行表演,在歐洲掀起了航空熱潮。
同時,奧維爾在美國邁耶堡閱兵場周圍飛行了55圈,創造了連續飛行1小時的世界飛行紀錄。奧維爾還做了從弗吉尼亞州邁爾斯堡起飛,穿越華盛頓波托馬克河的飛行表演,擁擠不堪的人群為之歡呼雀躍。
1908年,萊特兄弟在巴黎、倫敦和華盛頓贏得了很多榮譽,美國總統塔夫脫稱讚“這對傑出的美國兄弟全身心地投入了飛機製造事業”。至此,萊特兄弟聲名大振。
1909年3月,美國陸軍部正式向萊特兄弟訂貨。萊特兄弟在飛機上增加了專為瞭望員和機槍手準備的特別座位,為飛機應用於軍事奠定了基礎。1909年7月30日,萊特兄弟向陸軍部交付了第一架軍用飛機。他們還幫助訓練了第一批軍事飛行員。這架飛機現陳列在華盛頓的國家航空航天博物館。
接著,許多國家的政府也開始飛機的研製。萊特兄弟於是組建了萊特飛機公司(即萊特公司),並簽訂了在法國建立飛機公司的合同。他們雖然是飛機的發明人,卻不是精明的商人,很快便發現自己在市場開發上缺乏經驗。飛機設計方麵的競爭對手很快“參考”了他們的技術,對手們製造的飛機在性能上很快就超越了他們的飛機。
1911年,威爾伯染上了傷寒去世,年僅44歲。奧維爾性格靦腆,不善於拋頭露麵,3年後他把公司賣給了紐約的一個金融家,自己則在位於戴頓的一所住宅裏度過了後半生。
1947年的冬天,天氣異常寒冷,奧維爾大部分時間臥病在床,但他仍然向往著高飛藍天。
1948年1月30日,奧維爾與世長辭。航空界一顆巨星隕落了,美國舉國上下一片致哀,許多國家懸掛半旗致哀。人們深深地懷念這位航空史上偉大的先驅者和發明家。
威爾伯·萊特和奧維爾·萊特兩人都終身未婚。但是,他們的事業仍然後繼有人,航空事業從此有了快速的發展,成為人類當代最重要的交通工具和軍事裝備。
3.1.6 航空事業與聲障的突破
萊特兄弟的成功,開創了人類航空的新時代,從此航空技術的發展迅速改變和影響了人類的生活。由於發明了飛機,人類環球旅行的時間大大縮短了。世界上第一次環球旅行是16世紀完成的。當時,葡萄牙人麥哲倫率領一支船隊從西班牙出發,足足用了3年時間,才穿越大西洋、太平洋,環繞地球1周,回到西班牙。19世紀末,一個法國人乘火車環球旅行1周,也花費了43天的時間。飛機發明以後,人們在1949年又進行了一次環球旅行。一架B-50型轟炸機,經過4次漂亮的空中加油,僅僅用了94個小時,便繞地球1周,飛行37700千米。
強中更有強中手。超聲速飛機問世以後,人們飛得更高更快。1979年,英國人普斯貝特隻用14個小時零6分鍾,就飛行了36900千米,環繞地球1周。在不到1天的時間裏,就可以環繞地球1周,這對於生活在20世紀以前的人類來說,難道不是一個人間奇跡嗎?第二次世界大戰後期,戰鬥機的最高速度已超過每小時700千米。要進一步提高速度,就會碰到所謂的聲障問題。
聲音在空氣中傳播的速度,由於受空氣溫度的影響,數值是有變化的。而大氣溫度會隨著高度而變化,因此不同飛行高度下音速也不同。在國際標準大氣情況下,海平麵聲速為每小時1227.6千米,在11000米的高空,是每小時1065.6千米。時速700多千米的飛機,迎麵氣流在流過機體表麵的時候,由於表麵各處的形狀不同,局部時速可能遠超出700千米。這種聲障曾使高速戰鬥機飛行員們深感迷惑。因為每當他們的飛機飛行速度接近聲速時,飛機操縱上都會產生奇特的反應,處置不當就會機毀人亡。第二次世界大戰後期,英國的噴火式戰鬥機和美國的“雷電”式戰鬥機,在接近聲速的高速飛行時,最早感覺到空氣的壓縮性效應。也就是說,在高速飛行的飛機前部,由於局部激波的產生,空氣受到壓縮,阻力急劇增加。“噴火”式飛機用最大功率俯衝時,速度可達聲速的9/10.這樣快的速度,已足以使飛機感受到空氣的壓縮效應。為了更好地表達飛行速度接近或超過當地聲速的程度,科學家采用了一個反映飛行速度的重要參數:馬赫,用M表示。