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人类真正开始飞行中,可以从气球飞行算起。1766年,化学家卡文迪什发现了化学元素氢,并知道氢气比空气轻,这为利用氢气球飞行创造了必需的条件。可是人类的第一次飞行是用热气球进行的。
热气球像一只巨大的口袋,口袋的出口朝下,出口下方悬挂载人的吊篮。1783年11月4日,蒙格尔费兄弟用新做好的热气球做载人飞行试验。这只气球高达23米,直径达15米,气球充满热气后,冉冉升空,越过巴黎上空,降落在巴黎的郊外。这次飞行距离11公里,高度约1000米,时间用了20分钟。
在蒙格尔费兄弟载人飞行试验后不久,用氢气灌制的气球升空试验也获得了成功。当人们对气球飞行充满乐观态度时,困难和失败也随之而来,当气球飞到3000米高度时,乘坐的人冻得脸色发青,耳朵里也剧痛难忍,当飞到6000米高度时,因缺氧而导致乘坐的人呼吸困难,呕吐不止;当气球再往上升,到达9000-10000米高空时,因严重缺氧,人就有可能死亡。在1875年的一次飞行中,气球到达10000米的高度,再降落到地面时,3位乘员中死了2位,剩下的1位也已奄奄一息。还有,气球的飞行完全取决于风向、风力,人们无法控制。于是人们渐渐冷静下来,思索着,开始进行新的升空飞行尝试。
经多次试验后,一种新的飞行器--飞艇问世了。飞艇当时也称飞船,它的上升靠一个巨大的气球,气球升到空中后,由装置在气球肚子底下的机器带动螺旋桨,推动飞艇前进。因要带上机器、螺旋桨,所以气球要造得足够大。为减少飞行的阻力,气球的形状也有很大改变,有点像现在飞机机身的样子,但比飞机机身更大,也更胖。第一艘载人飞艇于1851年在法国问世,长44米,直径12米,由一架3马力的蒸汽机推动。1936年,造出了当时世界最大的飞船,它的充气部分长达236米。这个长度相当于现在一艘10万吨级油船的长度。如果放在地上,需要2个半足球场那么大的地方。飞艇具有平稳,省燃料的优点,但体积太大,受风的影响也大,不易控制。
从19世纪末起,人们开始研制飞机,实际上,飞机的研制并不是以热气球或氢气球的飞行原理为基础的。人们想要的是像鸟那样能在天空自由飞行的飞行器。所以,尽管在气球飞行已十分流行的时候,人们还是继续在不断研究古代的飞车、木鸟,想从这上面找到灵感。19世纪末,内燃机已经广泛应用,人们对动力的获得有新的认识。另外,人类在飞行的理论上也获得很大进展。1891年,一个叫李连塔尔的德国人,根据鸟类滑翔的原理制作了一架滑翔飞机,多次试验均获得成功。可以这样假想一下,如果给予他的滑翔机以足够的动力,那么这架滑翔机就能够自己飞了。在李连塔尔的前后,在欧洲大陆的其他国家和美国,都有不少科学家在研究有动力的飞机。
1903年12月17日,人类插上翅膀的日子终于来到了。那一天,由莱特兄弟制造的载人动力飞机首次飞行获得成功。
莱特兄弟名叫威尔伯和奥维卢。尔,出生在美国俄亥俄州的达顿市,父亲是位牧师,家中共有5个孩子,他俩排行第三、第四。他们的爷爷是个工匠,制造各种车轮子。威尔伯和奥维尔从小充满好奇心,爷爷那儿的各种工具都成了他们的玩具。他俩经常围着爷爷问长问短,爷爷也常把多余的零碎木料给他们玩。有时他们居然用爷爷给的零碎木料做出一些像模像样的东西来。他们的父亲知识丰富,耐心和蔼。只要他在家中,家庭中便充满祥和又活泼的气氛。这一切使兄弟俩的想象力和创造力得到充分培养和发挥。当时报纸上经常刊登一些有关飞行器发明方面的消息,激动得他们晚上也睡不着觉,他们太想造飞行器了!他们虽没受过高等教育,可是有一股百折不挠的精神。经过多次试验,终于制造成功了一架滑翔机。这架滑翔机有两层翅膀,操纵的人俯伏在上面。他们选择了块宽阔的沙滩地,把飞机放在一个小丘上,然后迎着风使劲用绳拉飞机。滑翔机腾空而起。虽然飞的时间不长,可是证明路子是走对了。
他们改进了结构,重新制作一架新的滑翔机。这架新飞机能够飞高180米,并可以在空中改变方向。这时,莱特兄弟感到,只要找到合适的发动机,他们的滑翔机就一定能依靠动力,自己飞上天空。为了研制飞机,他们来到了华盛顿的斯密森研究所,搜集到了不少制造飞机的资料。莱特兄弟已具备了制造飞机的能力,开始寻求合适的飞机发动机。但是无人能提供莱特兄弟所要求的发动机,他们只能依靠自己的双手。用了6个星期的时间,莱特兄弟造出一台十二马力的内燃机。最后,他们用又轻又结实的木材做机身和机翼的骨架,在机翼上蒙上了布,把内燃机装上了飞机,用链条与2个他们自己研制出来的螺旋桨相连。驾驶员奥维尔躺在飞机上,用手拉动绳索控制飞机。飞机长6.5米,双层机器,机器长12.3米。
1903年12月17日,莱特兄弟很早来到海滩,这儿停放着他们心爱的飞机。他们将飞机仔细检查了一遍,直到确认无误后,准备开始试飞。弟弟奥维尔卧伏在驾驶员的位置上。在众人目光的注视下,他启动了发动机。一阵轰鸣,惊走了海滩附近的飞鸟,飞机全身颤动着。奥维尔加大了油门,螺旋桨越转越快。只见飞机是动了一下,然后慢慢开始移动。油门又加大了;飞行滑行速度也越来越快。突然,飞机离开了地面,升到了离地面约3米的高度。飞机在观众的欢呼声中,向前飞行了30米左右后,平稳地着陆了。成功了!人类终于自己给自己插上了翅膀。人们高兴地拥抱在一起,祝贺试飞成功。接着哥哥威尔伯上了飞机,这次飞机飞了52米多。兄弟俩轮换着一共飞了4次,第四次是威尔伯飞行的,飞机在空中飞了59秒,飞了近260米距离。第二天,报纸竞相刊登了这条缴动人心的新闻。这架被莱特兄弟称为“飞行者一号”的飞机,至今还保存在华盛顿的斯密森航空博物馆内。
第二年,莱特兄弟又造出了“飞行者二号”。相比于“飞行者一号”,这架飞机已得到很大的改进,一次可以飞行5公里,持续在空中飞5分钟。1905年,他们的飞机已经能够连续飞行30公里。1908年,莱特兄弟带着飞机来到欧洲,表演中他们的飞机在空中飞行了2个小时,在欧洲引起了轰动。
莱特兄弟的发明,引起了美国军队的重视,军方开始研制军用飞机。其他国家也加紧飞机的研制工作。1909年在法国举行了第一次国际航空大赛,最快的飞机时速已达76公里,飞行距离最远达186公里;飞行高度最高达155米。飞机已正式进入实用阶段。
从飞机诞生之日起,人们在努力提高飞行速度的同时,还在不断改进,寻找制造飞机的材料,以提高飞机的载重能力。
第一架飞机除了发动机,其他材料均采用木材和布。其使用寿命和可装载的重量都是相当少的。而且难以承受飞机起飞降落时的震动。于是人们把目光转向金属。1915年德国试制成功了全金属的飞机。1930年以后,由于铝被大规模地应用在飞机上,飞机的强度、性能得到很大的提高。1947年,另一种性能更加优良的金属--钛问世了。由于钛能耐高温,所以被用作高速度飞机的材料。在超音速
3倍的飞机上,钛的用量达 95%。由于材料的不断改进,.材料科学的不断发展,发动机性能的不断提高,飞机的载重量也不断增加。目前还出现了以太阳能为动力的飞机。其飞行距离已大大超过当年飞机试飞的距离。
飞机的家族也不断地壮大。除了常见的客机、运输机外,军用的有轰炸机、歼击机、强击机、侦察机、预警飞机、加油机等,民用的有灭火机。农药喷洒飞机、水上飞机、救护飞机等等。这些飞机是当年莱特兄弟连想都没想到过的。尽管如此,科学家们还在研究提高飞机的各项性能,我们可以相信,明天的飞机会更好。
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