3 飞行的最初想法

自从莱特兄弟在依阿华州的锡德腊皮兹玩过佩诺制造的玩具直升飞行器后，虽然制造飞机的种子还没有在他们幼小的心灵里发芽，可是不论看到书上有何种有关飞行的文章，他们总是会以极大的兴趣去阅读。还在 19 世纪 90 年代的初期，威尔伯和奥维尔就已经十分喜爱读科

学书籍上的任何一篇文章了，他们经常谈论着这些文章。一次偶然的机会，莱特兄弟从家里的一本杂志上读到了一篇有关人类渴望飞行的文章，随着时间的推移，这一类文章越来越强烈地吸引着莱特兄弟。1895 年，他们偶然从报上读到一条有关奥托·李林达尔在德国进行滑翔试验的消息。这条消息给他们留下了深刻的印象。那时李林达尔驾驶着自己制造的滑翔机在空中翱翔了一段时间后成功地降落在一个山坡上。莱特兄弟认为乘一架滑翔机上天飞行那可真称得上是体育运动之冠了。他们希望能够知道更多的有关李林达尔以及他的工作情况，可是他们能够找到的有关他的报道却十分有限，然而正是这些十分有限的消息激发了他们的热情。李林达尔，这位“滑翔飞行之父”对莱特兄弟有着巨大的影响。

第二年夏天，莱特兄弟对有关李林达尔事迹的兴趣更强烈了，他们想方设法陆续得知李林达尔的情况：他是德国人，是滑翔飞行家。他长期观察鸟的飞行规律，设计出滑翔机。他著的《鸟类飞行——飞机驾驶术的基础》就论述了鸟类飞行的特点。他曾于 1891 年制成一架蝙蝠状的弓形翼滑翔机，并成功地进行了滑翔飞行。他现在正反复地作着滑翔飞行试验。李林达尔滑翔飞行的事迹深深地吸引着莱特兄弟，正当他俩孜孜不倦地阅读大量资料，想从中得知这位“滑翔飞行之父”的消息时，奥维尔不幸病倒了，得了伤寒病，那是 1896 年的事情。奥维尔高烧不退，又不能吃东西，常陷入昏迷状态，威尔伯一直守在病榻旁，细心照看弟弟。在外地念大学的妹妹也专程赶来照料小哥哥。正当这对，威尔伯在报上读到了令人震惊的消息：“1896 年 8 月 9 日，李林达尔驾驶的一架滑翔机在里诺韦山坠落，次日在柏林的一所门诊所死去。他的最后一句话是‘必须作出牺牲。’”威尔伯一下子陷入了极度的悲哀之中，一则是李林达尔为德国人，德国是母亲的祖国，他们也有德国的血统；二则是飞行事业又失去了一位英雄。

奥维尔痊愈后获知了有关李林达尔的不幸事件。他和威尔伯有一种过去从来没有过的冲动，想要更多地了解李林达尔完成了的伟绩以及人类在飞行事业上正在进行的尝试。当时，有关人类飞行的书籍真是凤毛麟角。莱特兄弟把代顿市图书馆能够找到的有关飞行的书都借到了手，此外，他们还查阅了百科全书上有关的文章和条目。然而他们此后两三年中读到的所有这类书籍都不能满足他们全面了解飞行的渴望。

莱特兄弟得知华盛顿的史密森学会也在研究飞行。他们给史密森学会寄去了一封信，希望在搜集飞行资料方面得到学会的帮助。1899 年 6 月初，他们收到了回信。信中建议他们读奥克塔夫·夏努特的《飞行器的进步》，兰利教授的《空气动力学试验》以及 1895 年、1896 年和 1897 年由詹姆斯·米恩斯编辑的《航空学年鉴》。这本《年鉴》里收入了各种飞行试验的报道，有的文章在谈到航空史时还追溯到莱奥纳多·达文

西的年代。除了信中建议他们阅读的这些书以外，史密森学会还寄来了一些他们自己每年编写的小册子和文章摘录，其中包括穆亚尔的《航空王国》、兰利的《飞行器试验的故事》和一篇李林达尔的《飞行问题和飞行实践》的报刊文章。

莱特兄弟收到从华盛顿寄来的邮件时，刚好妹妹卡特琳娜高高兴兴地从奥柏林学院放假归来，并带了一个同班的女同学。她满以为一直打单身的两个哥哥会对妙龄女郎饶有兴趣，会十分热情地招待她这位远道而来的朋友，然而，令人大失所望的是，威尔伯和奥维尔是那样如饥似渴地阅读他们的材料，以致没有多少时间和女孩子打交道，这使得妹妹十分恼怒。

莱特兄弟现在明白了，尽管最近的 10 年是航空活动特别活跃的 10 年，但是结果却不能令人满意。马克辛在花掉了十万美元之后，终于放弃了他的工作；法国政府投资建造的亚德工程已经失败了；德国的李林达尔和英国的机械工程师皮尔查在滑翔试飞中丧生。奥克塔夫·夏努特在指导了一些试验之后，也改行了。

既然李林达尔成了莱特兄弟崇拜的对象，那么他的事业对他们就有着特别大的吸引力。李林达尔虽然在空中飞行的时间累计起来总共不超过 5 个小时，可是他有过数百次的短程飞行的经验。当时在这一点上还是前无古人的。李林达尔是莱特兄弟心目中的英雄，他们认为他通过自己许多次冒险的试验，创造了前人没有创造过的辉煌业绩。值得指出的是，直到后来，莱特兄弟从来没有动摇过这种看法。

阅读，使莱特兄弟现在知道了过去人们是如何试图解决飞机的平衡问题的。有的人曾把机身置于机翼之下，从理论上说应设法使飞机的重心处于飞机的最低点。可是试验证明，这样做会使稳定性受到一定程度的破坏，使得机翼绕重心振动；还有的人把机翼设计成很宽的“V”字形

——机身在下方，翼梢往上翘起，使其彼此倾斜成两面角，这种设计也使飞机左右摇摆，除非是在晴朗的天气里飞行。佩诺的飞行器模型就使用了一个成两角的机翼和一个尾部稳定装置，稳定装置的前缘低于后缘。这样，不仅在横向上，也在纵向上产生出稳定性能。李林达尔、夏努特和其他一些人就曾在他们的滑翔机上使用过佩诺的设计形式。除此以外，他们还想通过改变机身的重心来使飞机保持平衡。

所有这些资料和其他一些知识使莱特兄弟产生了许多误解，一个误解是他们当时以为人们已经懂得了如何设计机翼，以及当时发动机的马力能够提供飞行所需的动力。此外，最大的问题是飞机平衡的问题，他们误认为飞机的纵向平衡问题比横向平衡问题更难解决一些。

李林达尔和其他任何飞行试验者都从来没有找到可行的方法来保持飞机的平衡。明白了这一点后，莱特兄弟深感惊讶。奥维尔问自己，人们为什么不能在飞行时改变机翼梢段的迎角，以便从机翼得到的升力中得到使飞机恢复平衡的力量呢？这个道理在今天看来是最浅显不过的了。可是，那时在奥维尔提出这一基本原则之前还从来没有人做过与此有关的任何事情。（这一原则和飞机副翼的发明后来成了莱特兄弟最早申请的专利权。这个申请在所有审定莱特专利的国家里都得到了承认。）奥维尔画了一张机翼的草图，机翼的中间部分是固定的，在机翼的

两梢段各有一个可调整的部分，该部分的长度约为机翼两梢距离的 1/3。

可调整部分各有一根轴，该轴与安装在固定部分的齿轮连接。当操纵与其连接的杠杆时，就使得这个机翼的可调整部分朝一个方向偏转，而另一机翼可调整部分则朝相反的方向偏转。这样，在所需要的任意一侧机翼上都可得到比另一侧较大的升力。

莱特兄弟不久就发现由于两个原因，在滑翔机上应用这个奇特的设计，其结构将是不合理的。首先，滑翔机和驾驶员的总重量的 2/3 要由两根轴来承担，其结构必然是脆弱的。其次，机翼梢段要绕轴自由偏转，而装有这种机翼的滑翔机却不能提供足够的刚硬度。

大约五六个星期以后的一个晚上，威尔伯兴致勃勃地从自行车铺回家来告诉奥维尔，他偶然想到了一个主意。一位顾客来买一条自行车内胎，威尔伯从一个包装的纸盒里拿出内胎后，便一边同顾客闲谈一边拆纸盒。他看到虽然纸盒侧面在竖直方面是刚硬的，可上下两面却可以相对扭曲成不同的角度。他想，滑翔机的机翼为何不能按照同样的道理扭曲呢？经过扭曲的机翼，一侧机翼就可以比另一侧机翼形成更大的迎角，而不会使滑翔机的结构受到影响。这个想法看来使莱特兄弟非常满意，他们便不再寻找和思考其他的方法了。

几个星期以后，也就是 1899 年 8 月，莱特兄弟制造了一个双翼飞行器。在一群小男孩的围观下，威尔伯来到城郊的一块空地上试飞。这个飞行器的翼展（即两翼梢间的距离）为 1.5 米、宽 41 厘米。机翼的扭曲

由 4 根连着地面的绳子来实现。两根绳子连着右翼梢的前部，其中一根绳子连着上翼，一根绳子连着下翼，这两根绳子的另一头分别拴在地面操纵者手中的一根短木棒的两端；连着左翼的两根绳子也是同样地拴在另一根木棒上。操纵者用这两根短木棒就可以随心所欲地控制飞行器的机翼。他用自己的手腕同时改变木棒的倾斜度来使飞行器的上翼推前或者移后。如果向相反的方向倾斜木棒，就可以把某一侧上翼的翼梢拉到同侧下翼的前面，同时在另一侧，下翼梢也会被拉到同侧上翼梢的前面。上下翼这种向相反方向的移动导致了机翼的扭曲。这样，飞行器两侧的机翼就能形成不同的迎角。如果飞行器的一翼开始下沉，那么把它扭曲成一个较大的迎角，就能得到更多的升力，飞行器也就能够恢复到平衡状态了。

要想保持飞行器前后的平衡，只要操纵者把手中的木棒向同一个方向倾斜——让飞行器的上翼作前后方向的移动，来改变升力的重心就行了。这次试飞非常成功，因为威尔伯有效地利用了机翼的扭曲或弯曲，取得横向稳定或侧向平衡。

莱特兄弟除设计了这种能够前后移动的机翼外，还在尾部设计了一个“升降舵”。它安装在一对木杆上，这一对木杆又垂直地连接在联系上下机翼的立柱上。当上翼被拉向前使飞行器朝上飞的时候，升降舵因上表面受空气压力而下降，这样便帮助飞行器往上飞——就像今天飞机尾部的升降舵一样。

进行了这次成功的试飞以后，尽管莱特兄弟的飞行兴趣并没有丝毫减弱，可他们在一段时间里并没有再进行飞行器的试验。他们正积极地收集全国各地关于风速的资料。1899 年 12 月，莱特兄弟给华盛顿气象局写了一封信。气象局局长威利斯·摩尔给他们寄来了大量的包括有各地风速统计资料的政府公报。莱特兄弟对这些资料进行了反复的研究。除

此以外，他们没有进行更多的人们提到的飞行试验了。

1900 年 5 月，威尔伯给住在芝加哥的奥克塔夫·夏努特写了一封信。后者曾著有《飞行器的进步》。尽管夏努特由于建造西部铁路、堪萨斯大桥和芝加哥堆料场而在工程界颇有名气，然而他在 1891 年到 1893 年间一再重印的这本书使他很可能成为航空史研究方面最著名的权威。想到夏努特一定会有兴趣，威尔伯在信中告诉他自己制订了一个用人操纵飞行器的计划。他说，通过这个计划，人们能够在空中长久地实际地驾驶一个飞行器。他建议说，在一座塔台上用一根绳子就可以引导这个飞行器。威尔伯还在信中向夏努特介绍了这个飞行器将要采用的操纵系统

——扭转机翼来进行横向控制，让上机翼进行前后方向的移动来进行纵向控制——这种操纵系统去年 8 月在一个 1.5 米长的飞行器上已经试验成功了。最后，威尔伯问夏努特，他是否知道有什么地方的风速适合进行这种飞行试验。（这封信是威尔伯写给夏努特的第一封信。从此，他们相识了，相互间的通信持续了好多年。）夏努特建议说加利福尼亚州的圣地亚哥市和佛罗里达州的圣詹姆斯城（派恩艾兰）可以考虑作为试验场地，因为那些地方只持续地刮着微弱的海风。不过，他又指出，那些地方没有沙质的小山坡，或许在南卡罗来纳州和佐治亚州的大西洋海滨能够找到更好的地方。

当春天购买自行车的热潮退落以后，莱特兄弟有了更多的时间来做其他的工作了。他们又开始满腔热情地研究飞行器的平衡课题了。每一天，他们都提出和讨论新的方法。奥维尔认为，用前后移动上翼来保持飞行器的纵向平衡虽然在他们的飞行器上试验成功了，可在一架载人的滑翔机上就不实用，况且这种滑翔机要从地面起飞，在天空中飞行后再着陆于地面。到底飞行器的平衡度要有多大，才能承受得起载人滑翔机上的种种负荷呢？莱特兄弟日夜为这些问题绞尽脑汁。奥维尔主张滑翔机的上翼要固定安装在机身上，升降舵要安装在机翼前面，并跟机翼保持一定的距离。在这个位置上，滑翔机起飞时，升降舵就不会因接触地面而被弄坏。如果由于某种原因升降舵失去了工作能力，驾驶员也能在滑翔机升空以前及时发现。威尔伯则提出，既然弯曲的翼面比平展的翼面飞行效果更好，那么前方向舵或者升降舵应该是能变形的，当空气压力作用在舵的任意一面时，舵面都能迎着气流弯曲成凹形，而当空气沿舵面边缘流过时，舵面又能恢复平面状态。

莱特兄弟在书中读到，机翼越接近于水平状态，升力中心就越向机翼的前缘移动。他们想，要是将前升降舵装成负迎角，那就能得到固有的纵向稳定性了。所谓负迎角就是机翼的前缘低于后缘。这样来设计滑翔机的升降舵，那么在滑翔时每当机翼接近于水平状态，其下面以较小的迎角迎着气流时，升降舵的上面必将以较大的迎角迎着气流。因此，他们得出结论，当机翼变得接近水平状态时，其升力中心的前移，将使飞行器处于抬头状态，而前升降舵的上面将承受更大的压力，从而抵消作用于机翼下的升力。

后来进行的试验证明设计成负迎角的前升降舵不能给飞机提供他们所期望的稳定性。其原因是实际上作用于弧形翼上的升力中心同威尔伯读到的资料刚好相反，是向机翼后缘移动的。不过莱特兄弟后来发现威尔伯的推论还是有道理的，只是由于升力中心是向后移而不是向前移，

而升降舵就不应该设计成负迎角，而是相反。

莱特兄弟的升降舵有三个特点是过去任何一架滑翔机上所找不到的。第一，它被安装于机翼的前面，这样在着陆和起飞的时候有较少被撞坏的危险。第二，它是可操纵的，而不像过去的飞行器那样是被固定死的。第三，在迎着气流的一侧，它被设计为凹形，而不是平面。在莱特兄弟早期的研究阶段，他们认为机翼前的升降舵是他们最重要的发明，因为从他们读到的材料来看，他们以为他们解决了比横向平衡更棘手的难题。

后来，莱特兄弟发现将升降舵置于机翼前的好处还有两点是开始时并没有想到的。其中一点是当飞机“失速”——飞行速度过慢时可避免头部俯冲带来的一切危险。第二点，具有正迎角的前升降舵下面有一个升力，它不只是给飞机带来了稳定性，而且还承受了一部分载荷，减轻了机翼的压力。（相反，机尾的升降舵因设计成反迎角来给滑翔机提供稳定性，承受来自上方的压力，它还增加了机翼必须承受的载荷。）

1900 年 8 月 1 日前后，莱特兄弟决定制造一架载人的滑翔机，以便试验他们的设想。为了能够在实践中操纵它，他们必须让它在空中像风筝一样进行试飞。为此目的，他们必须尽快找一个没有树木或者灌木的沙质山丘和一片开阔地。他们又一次阅读了华盛顿气象局寄给他们的报告。几处风力适宜的地方都在遥远的西部，东部只有一处比较接近代顿市，那个地方的名称很奇怪，叫做基蒂霍克，在北卡罗莱纳州。他们决定立即写信到基蒂霍克，以便进一步了解那儿的情况。

威尔伯给基蒂霍克气象站的负责人写了一封信，首先向他说明自己很可能会带一架载人的滑翔机去那儿进行短期的试验，因此很有必要向他询问当地的各种情况，比如天气、地形、交通以及自己能不能在附近得到膳宿供应，直到他和他的弟弟在那儿建立起自己的营地为止等等。诸如此类种种问题，威尔伯都一一地在信中周详地叙述到了。

基蒂霍克气象站的站长约瑟夫·丁·多谢尔收到威尔伯的信后，于 8

月 16 日作了简单的答复。他谈到了那儿的盛行风，还介绍了数英里以内的地质情况。

在写过回信之后，多谢尔把威尔伯的信交给了他的一位邻居威廉·丁·塔特，他还要求塔特也给莱特兄弟回一封信。塔特是当地受过最良好教育的人，他家住在基蒂霍克的一个小村子里，离气象站大约有一英里远。他是当地邮政局的局长。他在口头上和笔头上都具有很好的自我表达能力，所以他在 8 月 18 日给莱特兄弟回信时详详细细地向他们介绍了基蒂霍克地区的情况，不仅谈那儿的植被、大致的地形等，最重要的是谈到基蒂霍克地区盛行的劲风很适合威尔伯在信中所提到的飞行试验。他还说为莱特兄弟提供膳宿是不成问题的，而且提供多久都行。

他们准备滑翔机的零部件和材料只花了几个星期的时间，倒是剪裁和缝补蒙机翼的布，将桉木条弯曲成翼肋，焊接金属用了大量的时间。制作整架滑翔机所用的实际花费是微不足道的，也许还不到 15 美元。

他们决定，奥维尔先暂时留在代顿市照顾自行车铺，等到威尔伯在基蒂霍克安顿下来后，再上那儿去。

威尔伯是 9 月的一天上路的，随他带去的有滑翔机的零部件以及所有必需的部分。不过，他没有带云杉木材，因为他希望在驻地附近能够

弄到那种材料。

实际上，去基蒂霍克的路程比威尔伯计划的要远得多。