莱特兄弟发明飞机的故事
我们今天乘座飞机飘洋过海,观光旅游,求学访问,运货救灾,甚至于乘航天飞机奔驰于太空与地球之间,可是飞机的创造发明却是经过了很多人的艰辛努力,甚至于付出了生命的代价才研制成功的。
兰格莱造出第一架动力飞机
赛谬尔·兰格莱1834年出生在美国马萨诸赛州,他在科学上有多项成就,最主要的是造出了第一架人可以操纵的动力飞机。
兰格莱小时候家庭生活并不富裕,他在波士顿中学毕业后,就跑到芝加哥去寻找职业,在那里当了建筑工程师。过了七年他的兴趣发生了变化,开始钻研起科学来了。30岁研究望远镜的制造,由于在天文学方面有一些知识和研究的小成果,就在哈佛观象台当了观测助手。不久,兰格莱又到亚那波里海军学校担任观象台主任兼数学教授;此后,又到匹兹堡的西方大学任教授,由于经济条件的好转,便全力以赴地从事科学研究,他的爱好是多方面的。他最初的研究方向是光学分析。为了在光学上取得更好的研究成果,他创制了一种非常精致的电阻测热辐射计。他用这种测热辐射计精确地测定了地表热辐射的太阳常数值,由于他的创造性研究,人们开始了对太阳辐射的研究。就在他反复测试的过程中,发现了一种从未见过的光线———红外线。他是世界上红外线的第一个发现者。
从小对鸟类飞行感兴趣的兰格莱,又着手研究飞行了,他想探求一条根本的定律,解释鸟类飞行的原因。1896年5月6日,兰格莱兴致勃勃地带了一架小飞机,在波多马克河的河面上进行试飞。飞机长约4.9米,机翼约4米,重约44千克。当飞机第一次飞上天空时,他兴奋万分,激动得说不出话来,只知鼓掌,跳跃蹦腾,参观的人群也为他啪手叫好。这一天共试飞了两次,每次1.5分钟,飞行距离是800米,尽管时间这样短,距离这么近,但足以说明,人类可以由陆地进入茫茫天空进行翱翔了。
兰格莱飞机试飞成功的消息被美国政府知道以后,他们立即意识到这是一个新时代到来的标志,发了五万美金给他作为大规模实验费用,兰格莱要飞机上天的信心更加十足。他制造了一架较大的飞机,又发明了一个小巧玲珑的发动机,安装在飞机上,他满怀信心的把飞机拉出去试飞,不料发动机出了故障,飞机坠入河中。第二天,全美国的各大报纸都登载了兰格莱飞机试飞失败的消息。但兰格莱毫不气馁,他有决心,把它研制成功。第三次试飞又不幸失败了,飞机又冲进了水里,拖上来时,已经是千疮百孔,面目全非了。报纸上讥笑兰格莱是傻子,尤其是那些牧师们更是幸灾乐祸地说:"如果上帝的意思是叫人飞的,早就会替人生上了翅膀。"有些守旧的科学家也随声附和地说:"地心吸力是不能胜过的,雀鸟之所以能飞,是因为有空心骨头和轻的羽毛的原因。"然而兰格莱却一点也没有灰心丧气,他从失败中得出这样的结论:"飞机是一定能够飞的,问题在于帮助起飞的机器。"他把存在的关键问题找到了,但试飞的经费已经全部用光了。他痛心而惋惜地停止了实验。1906年2月,兰格莱在讥讽和嘲笑声中带着遗恨离开了人世,使飞机创新史上失去了一位名星。兰格莱的飞机在华盛顿博物馆躺了十几年,直到1914年5月,有人在这种飞机上安装了新的发动机,又进行了新的试飞,结果试飞成功,实践证明了他设计的飞机可以持久地在天空飞行。他终于含笑九泉之下,可以瞑目了。
莱特兄弟研制的飞行者成功上天
莱特兄弟两人中哥哥韦伯·莱特1867年4月生于美国印第安纳州的纽斯卡斯特,弟弟维尔·莱特是全家迁居到俄亥俄州的代顿市后出生的,比哥哥小4岁。兄弟俩虽然都没有受过学校的正规教育,但他们对自然科学和工程技术却十分热爱,更喜欢幻想和追求新奇事情。一个偶然机会,在旧货店见到一台旧打字机,他们好奇地买下了,并由此用它办起了一份小报《西边新闻》,居然办得小有名气。19世纪末,自行车在美国是比较新鲜的玩意儿,他俩又喜欢上自行车,因为办报挣了一些钱,不但买车骑着开心,还办起了自行车修理部,因此掌握了不少机械知识。1894年,他们正式创办了莱特自行车公司,不仅修车,而且自己设计制造自行车,生意越做越大,挣了不少钱。这些,为他们以后研制飞机准备了必要的技术和资金。
1899年,韦伯·莱特写信给史密森研究院,索取有关航空飞行的文献资料,他在信中说:"我坚定地相信,人类的飞行是可能的,也是现实的,我准备系统地进行这一课题的研究,并实际去工作。我是一个热心者,但绝非幻想者,因为我已拥有一定的制造飞行机器所需要的理论基础。我希望任何已知的理论知识都对我有所帮助。如果我有可能做出一份微薄贡献,会对那些未来最终成功者提供有益的借鉴。"
史密森研究院及时为他们提供了有关航空的书刊,结果在两个方面使他们受益:一是学到了比较系统的航空知识,特别是飞机的基本结构及其部件,以及空气动力学知识。二是认识到飞机发明的难度所在,以及前人未能取得成功的经验教训。由此,他们兄弟俩找到了研制飞机的正确途径,那就是先要从滑翔机开始,解决稳定与操纵问题,从中积累飞行经验;然后给它加装动力,使之成为一架有动力、可操纵、能保持稳定的载人"飞机"。莱特兄弟的实践证明,这是飞机发明的唯一正确道路。
1900年莱特兄弟设计并制造出第一架滑翔机,但在试飞中发现,作为风筝可以顺利上天,但是要真正载人上天是根本不可能的。经过分析改进,这年冬天,机翼面积明显增大的第二架滑翔机面世了。试飞证明,它比第一架的性能大大改善,能滑翔上百米的距离。根据这一经验,1902年的秋天,第三架滑翔机又研制成功。这架滑翔机的特点除了在大幅度提高机翼面积的同时,还在升降舵上安装了两个垂直安定面,整个机身重53千克,加上驾驶员共重150千克左右。第三架滑翔机的试飞员由奥维尔·莱特担任。在不到两个月的时间内,他们共进行了700多次的试飞和改进,最远的飞行距离达到了190米,稳定和操纵性能相当出色。其实,这第三架滑翔机与正式的飞机之间只有一步之遥了。这样的好情景,确使兄弟俩极度兴奋。决定沿着正确的道路继续走下去。
莱特兄弟曾经说:"滑翔机的设计经验对我们而言,实在太重要了。因为有了它的基础,‘飞行者1号’飞机的机身设计很快就完成了。"它是用轻质木料和帆布制成的双翼飞机,机翼上装有方向舵可以操纵升降和左右盘旋,机翼下面有两条木质滑橇作为起落装置。在研制"飞行者1号"的过程中,莱特兄弟遇到的最大难题还是发动机。它的基本要求是功率至少达到6千瓦,而重量却不能超过89千克。为了得到这样的发动机,他们向好几家发动机厂求援订货,而得到的竟是相同的回答:这种高性能的发动机根本造不出来!弟兄俩只好决定自己动手设计制造发动机。在发动机的研制过程中,莱特自行车公司的技师查理·泰勒发挥了关键性的作用。泰勒利用车间里的一台内燃机,设计成一台4缸水冷式汽油活塞发动机,它能长时间产生8.8千瓦的功率,最高峰值达到12千瓦,重量却只有70千克,大大优于预期指标。大功率发动机的研制成功,使"飞行者1号"的性能有了进一步的提高,连同驾驶员在内仅重340千克。万事俱备,只待实地试飞了。
1903年12月17日上午10时许在试飞场地,奥维尔·莱特,登上飞机,绑上腰带,踩了一下油门,在一阵轰鸣声中发动机启动了,飞机向前滑行。一开始滑动得很慢,韦伯·莱特在起飞轨道旁用手扶着飞机翼尖,跟着奔跑,直到飞机获得足够速度并保持这种稳定为止。"飞行者1号"载着奥维尔·莱特终于离地飘上了天空。看热闹的人越来越多,人们不禁惊呼:"呀,这怪物真的飞起来了!"这次飞行的时间并不长,只有12秒,飞行距离只有36.6米,然而这却是一次真正意义上的飞行,是人类历史上第一次有动力、载人、持续稳定并可操纵的飞行,它标志着动力飞机时代的正式到来。试飞初告捷报,从此载入世界史册。莱特兄弟回到代顿城,继续不断地改进飞机结构,而且进行了160多次的试飞活动。其中最长的一次持续飞行了38分钟,飞行路程达到15千米。经过多次改进完善到1905年,他们已经研制出了"飞行者3号",这架飞机结构坚固,完全可以自主操纵。它可以倾斜、转弯,飞8字形和盘旋,并能以每小时57.6千米的速度轻而易举地飞行半个多小时。实用飞行器的时代终于到来了。1906年,美国专利局正式授予莱特兄弟飞机设计专利。1907年春天莱特兄弟制造了一架新飞机,驾驶舱里已有了两人的座位。1908年3月,莱特兄弟和美国国防部达成了制造飞机的协议,从此飞机已走上了商品化的生产阶段。
尽管后人对兰格莱是飞机发明的第一人,还是莱特兄弟是飞机发明的第一人持有不同的意见,这都无关紧要,他们都是飞机发展史上的开创者,都是为我们提供生活便利的伟大人物,都永远值得我们怀念和敬仰。