飞机的发明

在发明轻于空气的飞行器如热气球和飞艇之前，人们就想模仿鸟类在天空中飞翔。因此，许多早期飞行器的设计，如约1500年的达尔文画的飞机草图，机身上都带有振翼。大约过了500年，人们这个愿望才得以实现。

克雷芒·阿德尔“Eole号”有蝙蝠翅膀状的机翼，但是由于蒸汽发动机太重，以至于飞机只能提升20厘米。

带有振翼的飞行器称做扑翼飞机，但除了模型外，历史上还没有建造真实扑翼飞机的记载。即使扑翼飞机被建造，由于要靠人的肌肉提供动力推进，飞行也是实现不了的。近期，已经成功地建造出人力飞机，但都是依靠现代的空气动力学、机械学和材料学等方面知识的支持才实现的。

早在约公元前1000年，中国人就发明了风筝，这是世界上第一种重于空气的飞行器。19世纪后期，人们建造了载人风筝，其中包括1894年英国士兵贝登堡（1860～1937年）设计的用于军事的风筝，以及1901年美国马戏团老板萨缪尔·科第（1867～1913年）“上校”对其做的改进版。现在，滑翔风筝和机动滑翔飞翼飞行器都沿承了这样的设计理念。但是，在飞机领域取得的真正进展是从滑翔机的飞行试验开始的。

大事记

1808年 无人驾驶滑翔机问世

1848年 蒸汽动力飞机模型问世

1853年 载人滑翔机问世

1890年 非人工操纵的蒸汽动力飞机问世

1891年 可操纵的载人飞机问世

1903年 可持续飞行的汽油引擎的飞机问世

英国发明家乔治·凯利爵士（1773～1857年）是滑翔机先驱之一，1808年，他试飞了无人滑翔机，其机翼面积近30平方米。1853年，他建造了另一架重达135千克的载人滑翔机，这架滑翔机的乘客就是凯利的男仆——他并未意识到自己将是世界上第一位在重于空气的飞行器上的飞行员。三年后，法国海军军官让玛利·李·布瑞斯（1817～1872年）在法国北部海滩进行了一次短途滑翔飞行。1895年，苏格兰飞行家皮尔彻（1866～1899年）利用他的悬吊式滑翔机“蝙蝠号”做了一次部分控制的滑翔飞行。一年后，皮尔彻建造了第四架滑翔机——“老鹰号”，滑翔机的舵柄连接到四桨叶的方向舵上，以控制滑翔机的飞行。1897年，他的“老鹰号”打破了飞行器飞行距离的世界纪录，达到了250米。1899年，皮尔彻在“老鹰号”坠毁时受了重伤并逝世。

知识链接

莱特兄弟的“飞行者”

莱特兄弟首次成功试飞的飞机——1903年的“飞行者1号”，源于他们早期的一架双翼滑翔机。他们自己建造了一台12马力的轻型铝质汽油发动机（重量仅40千克），并将之安装在低翼上。汽油发动机驱动两个“助推器”以相反的方向旋转，这就防止扭力使整个飞机旋转，从而保持飞机的稳定。飞行员通过方向舵和“机翼扭曲操纵”技术结合来掌控飞机。其中包括伸缩性尾翼的创新设计使得飞机能够倾斜转弯。机上安装的升降舵用来控制飞机的攀升和俯冲。经过几次的试飞，莱特兄弟轮流操纵飞机的飞行，但因飞机损坏最终再也没能飞起来。1905年的“飞行者2号”用38分钟绕圈飞行了38千米。

德国航空学先驱奥托·利林塔尔（1848～1896年）是世界上仔细研究滑翔机并制造可控滑翔机的第一人。1891年，他进行了首次操控滑翔机的飞行。利林塔尔早期的滑翔机设计都是模仿鸟类翅膀，但是后来他给滑翔机加上了一条尾翼以保持稳定性，同时他提出了安装两对翅膀（一对在另一对的上方）的想法，飞行员吊在滑翔机的翅膀下面，就像现代滑翔伞运动一样。双翅膀的设计（后来称做双翼飞机）保留了几乎所有早期飞行器的一个共同特征。1893年，利林塔尔尝试制作类似鸟的连接翅，但是以失败告终。1896年，他驾驶的滑翔机坠毁，利林塔尔则遇难身亡。美国的莱特兄弟——威尔伯·莱特（1867～1912年）和奥维尔·莱特（1871～1948年）了解了利林塔尔所做的先驱工作，受到了很大的震撼和鼓舞。同时，法裔美国发明家奥克塔夫·沙尼特（1832～1910年）在1896年建造了一架特别稳定的滑翔机，引起了莱特兄弟的关注。1903年，莱特兄弟建造了更加完善的载人滑翔机。

到了20世纪早期，工程师着手设计我们现在所知的机身，但他们缺少合适的动力来源。当时，蒸汽发动机是唯一的选择。早在1842年，英裔美国工程师威廉·汉森（1812～1888年）取得了单翼飞机的发明专利，该飞行器包括蒸汽发动机、助推器和可承载几个人的机舱。但是汉森只能造出一架非功能型模型来。1848年，英国发明家约翰·斯特林费洛（1799～1883年）建造了一架蒸汽动力的飞行器，但是飞行了一小段距离后就坠毁了。1890年，法国工程师克莱门特·阿德尔（1841～1926年）建造了一架全尺寸蒸汽动力单翼飞机“Eole号”，飞机依靠本身的动力只飞行了50米，但是阿德尔还没有设计出控制飞机飞行的方法。

由美裔英国发明家海勒姆·马克西姆（1840～1916年）建造的巨型飞机取得了短暂的成功。1894年，马克西姆建造的双翼飞机装有两台蒸汽发动机，每台驱动一个推进器。沿着一条轨道起飞后，飞机可以攀升到距地面1米的高度。两年后，美国天文学家萨缪尔·朗利（1834～1906年）建造了一架大型蒸汽动力飞机模型，这架飞机飞行了90秒，飞过的距离为800米。

蒸汽发动机对于飞机飞行来说太重了，汽油发动机是更好的选择。1903年秋季，朗利建造了一架配有汽油发动机的全尺寸飞机。但是，在华盛顿，两次从大型驳船上起飞的尝试飞行都以失败告终——每一次都坠入波托马克河里。莱特兄弟用轻质的铝材制造了汽油发动机并将之安在他们的滑翔机上。1903年12月17日上午，在美国北卡罗来纳州小鹰城，弟弟奥维尔·莱特驾驶着“飞行者1号”进行了世界上首次动力飞行。这是第一次由人控制飞机的起飞和降落的全过程的飞行。“飞行者1号”共进行了4次试飞，第一次飞行距离36米，持续时间12秒；最后一次飞行距离260米，持续时间59秒，这是公认最早的空中持续动力飞行，并给世界航空史带来了一场历史性革命。这次成功的飞行预示着重于空气的飞行时代的到来。3年后，即1906年，巴西飞行家桑托斯-杜蒙特（1873～1932年）驾驶自己设计的装配了发动机的滑翔机进行了一次短时飞行。

飞机发展的另一个关键就是制造飞机的材料问题。钢铁和其他的合金代替了木材制造飞机机身。铝材面板取代漆布包裹机身。在莱特兄弟首次成功飞行之后的44年，载有汽油引擎的喷气式飞机飞行的速度超过了声速，这也就是我们说的超音速喷气式飞机。