第四章 航天科学 “飞行者号”的冲击

当俄国的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基仍在做着飞天梦的时候，美国的莱特兄弟已经为人类插上了翅膀，他们终于发明了飞机，使人类梦想成真，飞向了湛蓝而又广大的天空。

且说 1903 年 12 月 17 日，池塘里结了一层厚厚的冰，刺骨的寒风直往人肉里面钻。

这天，来自俄亥俄州的莱特兄弟，共做了四次成功的飞行。

第一次在空中只飞行了 12 秒，飞行距离大约是 37 米。最后一次飞

了 59 秒，飞行距离大约是 260 米。这四次成功的飞行，在人类航空史上，写下了辉煌的一笔。

因为它是人类第一次成功地实行了动力飞行，打破了比空气重的机器不能在空中飞行的断言，从而开辟了人类航空科学技术的崭新的通途。

莱特兄弟是修理和制造自行车的技师，他们具有丰富的机械知识。从少年时代起，他们就对飞螺旋玩具发生了浓厚的兴趣，并且自己亲自动手进行制作。

他们还非常喜爱放风筝，他们自己制作的风筝，在天空飞得又高又稳。由于家里非常穷，常常是入不敷出，没有钱供他们去上大学，只能靠帮

人家修理自行车来维持生计。但是，他们毫无怨言。在修自行车的时候，总是琢磨自行车的制造原理及制造方法。

他们非常喜爱读书，几乎读遍了当时所能找到的所有有关飞行方面的书籍，学到了许多有关飞行的知识。

这时，他们读到了报纸上发表的一则消息，大飞行家奥图·李连达尔在连续进行 2000 多次滑翔飞行后，所进行的又一次滑翔飞行时，突然遭遇到一股来自侧后方吹来的狂风，从而机坠人亡，英年早逝。

这则消息深深打动了莱特兄弟，他们决定去继续完成李连达尔没有完成的事业。兄弟俩节衣缩食，用帮人家修理自行车所挣来的微薄的钱，去买书或买制造滑翔机的材料。

正当他们把全部身心投入到飞行研究中去的时候，飞行失事的不幸消息一个接一个地传来：英国的皮查尔因试飞失事送了命；马克沁姆试飞摔成重伤，差一点送了命；法国阿德尔设计的飞机在空中解体粉碎⋯⋯

这一连串的噩耗并没有吓倒莱特兄弟，他们特别认真地研究了李连达尔的经验和教训，刻苦钻研了俄国康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出来的空气动力学理论，不断完善机械加工手段，终于在 1900 年制成了当时最先进的滑翔机。

莱特兄弟的飞机，现在看起来，结构相当简单。它前后各有两层互相平行的翼面，还有一片竖着的小翼面伸在前面。各机翼这间由许多支柱、张线之类的东西连着，看上去很像一个笨重的“书架”。

特别值得一提的是，莱特兄弟已经学会给飞机装上翼面，飞机正是靠了翼面才升到空气中去了。

古时候，我们的祖先们就开始对鸟的飞行方法进行观察和研究，曾经有披上羽毛学鸟儿那样扑翼飞行，而且，也有人试造过木鸟，但最终都没有能够获得成功。

因为人体的结构同鸟类是截然不同的，人的胳膊所能产生的支持身体的力量，和鸟的翅膀比起来，相对来说要小得多，所以，人没有那么大的力气扇动“翅膀”使自己飞起来。

看样子，扑翼这一条路是走不通了，莱特兄弟在经过无数次的探索、试验之后，最后决定，给飞机安上固定的翅膀，即机翼。

从此，机翼就成了飞机的重要组成部分，它的形状比较特别：下面几乎是平直的，上面是弯曲的。

飞机飞行的时候，在它上面流过的空气比在它下面流过的快，形成了压力差，下边的气压比上边的气压大。

于是，翅膀下面的空气就产生了垂直向上的升力，把飞机托上空中，气流的速度越大，对翅膀产生的升力越大。

兄弟俩进行了连续多次的试飞试验，从 1900 年到 1902 年，共进

行了 1000 多次滑翔试验，终于初步掌握了操纵滑翔机的方法，并在空中成功

地实现了倾斜滑行、空中转弯等高难度的滑翔动作。莱特兄弟还于 1902 年装制成配有活动方向舵的滑翔机，这在当时的世界上，毫无疑问是处于领先地位的。

但是，莱特兄弟还觉得有一个难题没有解决，这就是，仅仅依靠无动力滑翔是不能够实现飞天梦想的，必须依靠动力才能完成真正意义上的飞行。当时，蒸汽机在人们的生活中，已经得到了广泛的运用，但是，在飞机

上利用蒸汽机作为动力源，是根本不可能的，因为蒸汽机的体积太大。而内燃机则有可能帮助他们，实现这个古老的梦想。

内燃机的基本特点是让燃料在机器的气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，利用这个燃气作为工作物质去推动活塞做功。

属于内燃机的汽油机是在 1876 年发明的，柴油机是在 1892 年发明的。内燃机体积小，使用起来比蒸汽机方便多了。

19 世纪末，汽油机的转速约为每分钟 500～800 转， 20 世纪初，提高到每分钟 1000～1500 转，它已经具有安装在飞机上的可能性。

1903 年初，莱特兄弟为了使飞机实行动力滑翔，从而实现真正意义上的飞行，决定在滑翔机上安装汽油活塞发动机。

汽油机是用汽油作燃料的内燃机，气缸里的活塞用连杆跟曲轴相连，气缸上面有进气门和排气门，气缸顶部有火花塞。

汽油活塞发动机在工作的时候，活塞在气缸里往复运动。活塞从气缸一端到另一端叫做一个冲程。四冲程汽油的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。

但是，莱特兄弟对于汽油机的工作原理及使用可以说是一无所知，只好从头学起。

他们买来了一台废旧的汽油机，拆下来再装下去，装好了再拆下来，总算弄清了汽油机的结构。又经过无数次的试验，这才学会使用汽油机。

为了搞清楚滑翔机上究竟能装多大的重量才比较合适，他们又一次次地装沙袋进行试验，这才搞清了他们的滑翔机最大载重不能超过 90 公斤，但当

时最轻的汽油机也有 140 公斤重，怎么办呢？ 他们又去请教有关专家。

精诚所至，金石为开。在这位技师的帮助下，他们终于制造出了一部四个气缸、 12 马力、重 70 余公斤的汽油发动机。

接下来，他们又在滑翔机上安装了螺旋桨。当一切都准备就绪，他们便决定试飞。

这是一个金风送爽、丹桂飘香的秋日，大地沉缅在丰收的喜悦之中。兄

弟俩转动螺旋桨、启动汽油机、点火、给油、松开离合器，随即汽油机便突突突地运转起来，看样子，这次试飞有希望获得成功。

莱特兄弟缓慢地加大油门，放开了飞机制动器。飞机开始起飞，由慢变快，缓缓地向前驶去。

他们想操纵飞机从滑行进入爬升状态，便把操纵杆立到了尽头，然而， 这只不听话的飞机仍在地上滑行；最后，撞到了一个不大的小山上，停住了， 这次试飞失败了。

好在人没有出事。

兄弟俩没有因为这次失败而自暴自弃，而是认真地去寻找失败的教训。经过苦苦地思索，他们终于找到了失败的原因。

以前，他们只是考虑到如何减轻发动机的重量，而没有设法减轻飞机的自重。

于是，他们又采用轻质木料作为飞机的骨架，用帆布作为飞机的基本材料，于 1903 年 11 月底，又研制成功一架双翼飞机，莱特兄弟给这架飞机命名为“飞行者号”。

“飞行者号”飞机以双层机翼提供升力，活动方向舵可以操纵升降和左右盘旋，汽油发动机推动螺旋桨，驾驶员俯卧在下层主翼正中操纵飞机。

这架飞机结构非常简单，没有带外壳的机身，也没有起落架。飞机靠带轮子的小车在滑轨上起飞。加上驾驶员，飞机全部重量才只有 340 多公斤。在美国北卡罗纳州基蒂霍克的一片荒凉的土地上，随着一阵震耳欲聋的

轰鸣声，“飞行者号”慢慢离开了地面。

1 米，2 米⋯⋯莱特兄弟俩的心都快蹦出嗓子了。在 12 秒钟内，他们呕心沥血研制而成的这架飞机，跌跌撞撞，像一个喝醉了酒的醉汉似地，在空中大约飞行了 35 米的距离，飞机超出地面 1 米多。

试飞终于成功了，兄弟俩激动得热烈拥抱，连呼万岁，这次成功，终于实现了人类几千年来依靠机器动力飞上天空的梦想。

莱特兄弟的飞机，起先没有被美国政府重视。有一次，应法国政府的邀请，莱特兄弟携带飞机去法国进行飞行表演，创造了连续飞行 2 小时 20 分

23 秒的新记录。

这次表演成功，在法国引起了很大的轰动，法国人奔走相告，这真是“墙内开花墙外香”，它促使法国加紧研制真正意义上的飞机，法国也因此一跃而成为世界飞机制造的中心。

莱特兄弟飞机飞行的成功，使定翼飞机得到了迅速的发展，在各类飞行器中始终处于领先地位。

第一次世界大战期间，应空中作战、侦察和运输的需要，世界上许多国家都争先恐后地研制飞机，战争期间各国共生产出各种各样的飞机近 20 万架。

1911 年，硬铝研制成功了。由于铝合金质地轻、强度大，人们很快就把它作为制造飞机的原材料。1915 年，出现了铝合金的单翼机。

飞机原来是木制结构，后来逐渐过渡到全金属结构。飞机的发动机和操纵系统也作了许多的改进。这样，飞机飞行的速度就越来越高，到 1939 年，

达到了时速 755.138 公里，比莱特兄弟的飞机提高了几十倍。

1941 年，英国人制成了涡轮喷气式飞机。

1959 年，美国人制造成功波音 707—321 型喷气式客机，全部航程达 5000

公里。

如今，人类的航空事业已得到高速度的发展，但是，人们永远不会忘记莱特兄弟为人类实现飞天梦想所作出的巨大的努力，他们的“飞行者号”将永载史册。