五、交通运输

最早的汽船

最早发明汽船的人，是美国工程师菲奇。菲奇在发明第一艘汽船之后，他没有申请发明专利，当然更没有向人们公布他的发明，因而他的汽船并未引起关注。

真正产生重大影响，取得建树的是美国另一位工程师——富尔顿，因而他被人们认为是发明汽船的先驱。富尔顿早年曾在英国和其他一些造船比较发达的西欧国家进行过技术考察。1803年，他在巴黎发明了第一艘以瓦特蒸汽机为动力，以浆轮为推进方式的船，并于同年在塞纳河下水试航。这艘汽船在逆水航行时，其速度已超过在河岸上快步前进的行人。但是由于瓦特蒸汽机刚刚被引上船，因此使得它的推进系统还不够完善，航速和稳性方面都还不够理想。同时，由于当时的拿破仑政府实行疯狂的对外扩张政策，只对军事科学技术的发明怀有兴趣，而对其他发明毫不重视，这使拿破仑错过了一个赶超英国海军的绝佳机会。由于在法国试制的第一艘汽船未取得应有的成功，而富尔顿却已由于试制这条汽船而濒于破产。由于无法继续在法国进行汽船的研制工作，富尔顿只得回到美国。在回到美国之后，他得到了美国另一发明家利文斯顿（1746—1813年）的资助。这使得富尔顿得以继续进行汽船的研制工作。利文斯顿不仅是个出色的发明家，同时也是一个外交家与国务活动家。他看到富尔顿的研究具有重要的价值和远大的前途。因此在资金、材料、人力方面给予富尔顿极大的资助，使富尔顿能比较顺利地进行他的汽船的研究和制造工作。

1806年，富尔顿正式开始他的第二艘汽船的建造工程。经过一年多的紧张施工，一艘被命为“克勒蒙号”的汽船终于建成了。1807年，“克勒蒙号”在哈得逊河上试船成功。它不但稳性较好，而且速度较快。其航速要比一般帆船快三分之一。这艘以瓦特蒸汽机为主要动力，以螺旋桨为推进系统，采用铁板为造船材料的新汽船，开创了造船业的新纪元。

自富尔顿的“克勒蒙号”试航成功以后，汽船制造业即在美国和欧洲许多沿海国家迅速发展起来。1819年，美国汽船“萨纳号”横渡大西洋到达英国。“萨纳号”兼用风帆与蒸汽机两种动力，还不是完全的海上汽船。1838年，完全以蒸汽机为动力的汽船“天狼星号”和“大西方号”胜利地横渡大西洋，完全证明了汽船用于海上远航的安全可靠性。自此之后，风帆就彻底从船上降下来。

人们总觉得船航行的速度太慢，速度越快，水的阻力就越大，为了消除水的阻力影响，英国发明家科克莱尔发明了气垫船。船底密布许多高压喷气嘴，喷出的气体形成一个气垫，把船托离水平，行驶速度就大大提高。实际上，在陆地上同样可以行驶，上山下坡，如履平地。

客轮

世界上最古老的大客船出在中国隋朝。隋炀帝从运河南下扬州看琼花时，坐的那艘大龙船，就有四层宫殿式建筑，有一百几十间房子，长100米，高20多米。

现代客船设有较多的居住舱室和公共舱室，上层建筑物的层数较多。客船的船身一般较瘦长，航速较快。

豪华的客船就像高级宾馆一样，设备齐全而先进。除有舒适的客舱外，客船上还设有餐厅、电影院、商店、舞厅、游泳池、日光浴室、健身房、邮电所，有的还设置观景台、观景走廊等。

豪华客船在不平静的海面上行驶也很平稳，旅客在船上生活如同陆地一样，没有丝毫颠簸感觉。大型客船还有完善的救生保护系统，如两套发动机，良好的通风设备、抽水设备，多只小型救生艇等，以保证一旦发生意外险情，能及时发出呼救，并能迅速使旅客脱离危险，甚至可用救生艇将旅客转送到安全的地方。

水翼艇

水翼艇的特点是行驶在空气跟海水的界面上，以尽量克服水的阻力。最先想到水翼艇并前苏联的拉基塔级水翼船，在前苏联内河航行中起到了重要作用。前苏联曾开辟150多条航线，有300多艘水翼船，年输送2000万人次进行研究的发明家，是19世纪中期的一个叫拉米斯的法国牧师。俄国血统的法国人德朗贝尔，开始用当时刚发明的汽油发动机为他的“水上飞机”提供动力。19世纪90年代，他在塞纳河上用模型水翼艇进行了试验，但是它不能从水里抬起头来。飞艇设计师意大利人福拉尼尼1905年建造了一艘小水翼艇，并在专利说明书上阐明了水翼艇的科学技术原理。1911年，他用最新的模型水翼艇在马乔列湖为来访的美国贵宾贝尔做了表演。贝尔根据福拉尼尼的专利，开始建造他自己设计的水翼艇。这艘水翼艇于1918年创造了每小时114.3千米的航行纪录。这些水翼船靠潜在水中的水翼支持而行。船底的薄片水翼在船停泊时完全没入水中，船开始运动时，水流经过弯曲的水翼，产生上举力，船走得越快，产生的升力越大，当水翼在水中升起时，把船体完全推离水面。由于阻碍消除，船的速度大大提高，行驶更为平稳。在第二次世界大战期间，一些德国发明家改进了水翼艇。战后，英国风琴师胡克又作了进一步的改进。意大利50年代开始大量建造水翼艇，美国和苏联设计出了自己的大型军用和客运水翼艇。苏联的航运线上有数百艘这种船，最大的可载旅客300人，速度达40节。美国海军已成功地在风浪水域试验了几艘水翼船。其中一艘“平景”号1968年由洛克希德公司建成，在平静的水中速度超过40节，是世界上最大的水翼船。

气垫船

在美国罗得岛纳雷肯锡特海湾，帆船上的水手们看到一个蝙蝠状的“怪物”，高出水面4米左右。当它以130千米的时速从船舷旁掠过时，一下子让人们惊呆了。

你自然会意识到，这“怪物”肯定不是船；像飞机，但严格讲，也不是飞机，因为它不能腾空而起。人们为它起了一个新名字叫“会飞的船”。

这种具有短翼的“会飞的船”紧贴水面飞行时，在其与水面之间便产生一个空气压力，使升力增加，阻力减小，便产生出奇异的效果。所以，形象地说，它是一种“骑在空气垫上飞行的船”，又称“气垫船”。

实际上，我们所说的是一种“地面效应飞行器”。所谓地面效应，是一种类似于飞机起飞或着陆时产生的现象，即在较低高度上飞行时，机翼贴近地面，使机翼下方的气流减速，压力上升，从而产生较大的升力。

从理论上来说，完全利用地面效应飞行的飞机，在运载旅客和货物时，比自由飞行的飞机要省油。但是，要让普通飞机紧贴地面或水面作长距离飞行，简直是天方夜谭。

美国学者比尔·拉塞尔对地面效应飞行器的研究已经有9年。他说，制造有使用价值的地面效应飞行器的竞争，现在已处于最后关头。

俄罗斯人推出的类似飞行器已可能横渡大西洋。

澳大利亚人也在研制这种地效飞行器，其5架样机现处于领先地位，其中一架去年秋天进行了海上试飞。

地效飞行器的设计在某些方面类似于气垫船，它采用一个底部中空的船体，用风扇来压缩那儿的空气，使船身升高两三米。但是，气垫船必须采用大功率的发动机，因此前进的速度受限制。这种飞行器也不同于水翼艇，水翼艇是把艇翼浸入水中，将艇身抬出水面。这种飞行器飞行于水面上，根本不接触水。

这类飞行器的诱人之处，就在于它们具有穿梭于海洋、河流、湖泊之间，作为客运和货运的高速交通工具的潜力。

例如，在非洲的一些国家里，就可以利用地面效应飞行器来运载旅客，而不需要特别筹建机场、公路、铁路。在加勒比海，它可以穿梭往来于各岛屿之间。

由于地面效应飞行器不需要像飞机那样在较高处飞行，因而没有必要花费高昂的代价来满足飞机的性能要求，它们的认证及许可花费也不会太多。这也许是受人青睐的独特魅力之所在。

破冰船

两极地区的冬季十分寒冷，由于海面结冰，船只无法通行，因此对极地的探测也难以进在极地航行的破冰船行。为了在冰封的海面上航行，俄国人布里特涅夫将一艘普通船进行了改装。他将船头做成有斜度的，这样船头便不会直接碰撞冰块，而是像铁锹一样，滑到冰面上去，然后利用船身的重量将冰压碎，如此反复进行，就可以开出一条航道了。这是世界上最早的破冰船——“驾驶员号”。

1959年，苏联又建成了采用原子核能动力装置的“列宁号”破冰船。这个船可以连续航行两三年而不用加“燃料”。原子破冰船的动力大，还增加了船体钢板的厚度，以增强破冰的能力。

还有些比较新颖的破冰船在船头下方，加装了一个螺旋桨和一种可以抽取冰层下面海水的装置，使破冰的速度增加很多。

车

车的历史是悠久的。在中国，传说车子是黄帝发明的。《古文史考》记载：“黄帝常作车，引重致远；少昊代加牛；禹时奚中加马。”在欧洲，生活于15世纪时的达·芬奇设想了一种用发条作动力的自行车，并留下了图纸。1649年，德国钟表匠赫丘按照达·芬奇留下的设计图纸，试制出了世界上第一辆真正的自行车，它像摆钟一样，以发条为动力，时速只有1.5公里。赫丘的成果，引起了法国军事当局的密切关注。他们看到，如果能够制出一种高速自行车代替马匹牵引火炮，可以大大增加炮兵的机动性能。于是他们当即命令陆军炮兵大尉丘尼约进行研制。丘尼约于1771年制成了一辆以蒸汽机为动力的自行车。丘尼约的蒸汽自行车长7.2米，宽2.3米，是一种木质结构的三轮车，时速9.5公里，可同时乘坐4人。这是人类第一次把蒸汽机用到车子上，从此公路运输革命蓬蓬勃勃地发展起来。

高速公路及海底隧道

如今，高速公路已经不再是什么新鲜事了，我们经常乘车在高速公路上行驶。

高速公路是20世纪70年代开始兴起的。随着交通运输业的急剧发展，普通的公路已经不能满足汽车大流量的需要，于是工程师开始思考着建立高速公路。它与普通公路相比，具有四通八达的城市高速公路路平整、弯道少、可并排行驶车辆多的优点。

高速公路可以让驾驶员轻松地驾驶车辆，来往的车辆由于中间有一道护栏隔开，彼此互不相干。在同一个方向上行驶，公路也分为好几个车道，每辆汽车在固定的车道上行驶不能越界。如果想超车，那必须开向超车道，这是专门为超车而设计的。通过这样的设计，车辆在此公路上行驶一般都能获得比较高的速度，因而被称为高速公路。

高速公路极大地推动了国民经济的发展，完全可以称为是国民经济发展的一条动脉，可将大量的物资迅速地从一个地方运送到另一个地方。

海底隧道不如高速公路那样普及。我们大多见过陆上的隧道，往往是在一座山中挖一个通过整座山的山洞，列车或汽车就可以直接从山的肚子里横穿而过，缩短了路程。海底隧道与陆上隧道相似，所不同的是，它是在海底挖洞造路。与水中的轮船相比，海底隧道可以极大地缩短运输所需的时间。

世界上最有名的海底隧道要算英吉利海峡隧道。英吉利海底隧道横穿英吉利海峡，连接英、法两国，是一个工程杰作。它把庞大的空调系统、现代化的自动控制系统和先进的安全设施巧妙地结合在一起。

实质上，这条海底隧道是一个庞大的、耗资130亿美元的铁路穿梭系统，除了地下通道外，还包括延伸的终点站，特殊设计的各种铁路车辆、空调、排水、照明、安全、信息和信号系统。穿梭列车以每小时87英里（1英里=1.61千米）的速度疾驶过这条隧道，每天约有八百五十万吨货物通过隧道转送。

整个英吉利海峡隧道有三条并行隧道，是由11部隧道机带着庞大的刀具群开挖出来的筒形隧道。开挖时，要穿过英吉利海峡下面半硬半软的底层，然后使用输送机皮带系统和一些其在松软土和含水量大的地基中使用环形加筋的现代化隧道建筑技术他机械将挖出来的湿润的泥土送到隧道外面。开挖三条隧道共挖出2.45亿立方英尺（1英尺=0.3048米）的泥土，这些泥土一部分用于营造在多佛尔附近著名的白色莎士比亚崖山脚隧道出口，法国则利用这些泥土在一条132英尺高的堤坝后面建造了一座公园。

隧道坚固异常，呈拱形，有五英尺厚的混凝土。三条隧道大体上是平行的，其中，两条主隧道在一个大洞室会合。这个洞室长515英尺，宽60英尺，高30英尺，由巨大的99英尺长的滑动大铁门隔开。这个交会站能将列车从一条隧道转到另一条隧道。

在一台计算机指挥列车运行的同时，另一台同样功能的计算机系统监视着隧道内的大量机械和电气系统的运转。两台计算机处于协同工作状态，共同使用三条光缆。控制中心和技术支持中心都用计算机网络连接在一起。

于是，现在从英国的伦敦前往法国的巴黎时，要走最便捷的路径，就是乘坐海底穿梭列车横穿英吉利海峡了。实际上，只需420美元就可以买一张往返车票。

有些人主张，在台湾海峡也可挖海底隧道，不过暂时还只是一个设想。

铁路的诞生

现代铁路的发祥地在英国。

1765年，寻求新动力的先驱者，英国人詹姆斯·瓦特，总结前人的经验，研制出世界上第一台具有独创性的动力机械——蒸气发动机，为新型交通工具的出现奠定了基础。

1814年，著名的设计工程师斯蒂芬森设计创造了新型蒸汽机车，成为现代火车的发明者。1822年，英国建成了世界上第一条标准轨铁路。

1825年9月27日，英国希尔顿车站盛况空前，世界上第一条标准轨铁路的通车典礼在此举行。盛大的检阅式由5列火车组成，第一列是由大名鼎鼎的蒸汽机车之父斯蒂芬森亲自驾驶的“旅行号”机车，它由煤水车、32辆货车和1列客车组成；其余4列火车均由1匹马拉6辆货车组成。在第一列火车上，载有乘客450人以及10节货车的煤和面粉，全车总重90吨。火车最高时速为20～24千米。

这段从斯托克顿到达林顿的铁路，全长约32千米，线路设备和今天的铁路几乎没有相似之处，但是它的轨距却是1435毫米，所以被认为是世界上第一条标准轨铁路。由于火车的试行成功，人们把1825年作为世界铁路的诞生年，把从斯托克顿至达林顿的铁路作为世界上正式运营的第一条铁路。

高速列车

按列车运行速度分类，100千米/时～160千米/时为常速行车；160千米/时～250千米/时日本的高速列车即为高速行车。由于车速高，所以发车密度大，旅客流量也大，可有效地疏散城区人口，方便人们远距离交往。在世界各国的铁路线上已经有了万吨火车，也有了万匹马力的电力机车，列车速度超过了每小时200千米，但无法超过每小时300千米。因为列车重量只受铁路技术装备的限制，只要不断地改进技术装备，列车运载量即可不断提高。速度则与列车阻力有关，这种阻力主要是空气阻力和摩擦带来的阻力。但是，如果速度超过了每小时200千米，在滚动运行条件下，由于车轮与钢轨之间进行着猛烈冲击，列车就会产生剧烈的振动和噪音。超过每小时300千米时，钢轨及车轮将无法承受。

人们考虑通过设计出大大减小空气阻力的车体的办法和减小运行部件摩擦的办法来提高车速，目前已有实质性的突破。一方面为了减少空气阻力正在研制新流线型的超高速列车。另一方面，人们努力减轻列车的自重，同时制造更大功率的机车。同时，车厢将均采取密封式，以防止噪音侵入。

管道电动机列车

速度始终是列车设计人员所追求的目标。为了设计更快的列车，科技人员可以说是费尽了心思。

有人曾考虑过采用螺旋桨或喷气式发动机推进的气垫式列车等方法来提高车速，但大多数科技人员对此并不看好。于是便有人主张使用电动机列车，这一想法得到了很多人的支持。

目前已基本确定，采用在管道内运行的线性电动机列车为较好的方案。

普通电动机里的线圈排成圆形，在其内侧有钢板或铝板制成的圆筒形转子旋转；线性电动机可以看作是把普通圆筒形电动机展开平面的形式。线性电动机列车的底部加了铝板，行驶时，在像枕木一样排列的线圈上滑行。

同时，线性电动机列车采用了利用磁性的反作用力使之腾起的办法。

这种列车只要在轨道的线圈上通过电流即可，列车上既不需要发动机，也不需要操纵装置，就像一个活动的箱子，类似缆索滑行车和喷气滑行车。

对于列车上的乘务员来说，他们太省事了，只需监视列车的正常运行就可以了，只有在非常时刻才需进行必要的操作。

列车的运行操作都集中在管道系统的控制室内进行，控制室内值班的调度员分别操纵着管道内运行的列车。

列车操纵器分为十档，根据线路的坡度操作。各辆列车的运行状态，在中心控制室内可以看得一目了然。

控制室的墙上挂着一个大圆盘，上面画着整个管道的线路，全部列车的位置和各列车的编号都用亮着的电灯表示，乘务员和中心控制室都用无线电话直接联系。

为了确保列车高速行驶的安全和节省有限的土地资源，线性电动机式列车都在地下管道内行驶，这样即使遇到恶劣的天气也不受影响。

现在，科学家们又在设想，假如让磁悬浮列车在真空的管道中运行，就可以克服空气的阻力。如果是这样，列车时速还可以成倍提高，简直令人难以置信！

凭借人类的智慧、发达的科技，新一代的列车一定会越来越先进。

智能汽车

智能汽车是一种自动导航的无人驾驶新型汽车，已在美国佛罗里达州投入运行。车内安装有导航显示屏，可以在驾驶员键入的地地名后显示出行车路线；当遇到交通阻塞的情况时，导航系统将引领驾驶员绕道而行，并且可以随机应变，依据不同道路状况和速度变化状况自动启动、加速或刹车制动。智能汽车由一部道路图像识别装置，一部小型电子计算机和一工程技术人员借助计算机模拟和图像研究汽车连贯运动套用电信号控制的自动操纵系统组成。道路图像识别装置用来识别复杂的路况。智能汽车的前方装两个电视摄影机，不断扫描行车前方的道路空间，把前方的影像转换成视频信号。识别装置能看清前方5米至20米的空间，并把高度在10厘米以上的物体作为障碍物来处理。然后，电子计算机从道路图像识别装置接收来的信息中，求出操舵角、速度、加速或减速的控制量。然后和预先输入到电子计算机存贮器中的参数相比较，迅速地得到有关操纵汽车运行的参数。随后，自动操纵系统发出指令信号，控制和操纵汽车的转向器、节流阀、制动器等按指令动作。智能汽车可以根据事先的安排，遵循指定的跑线把乘客送往预定的目的地。在行车时，可以转弯，也可以超越前面的车辆。在发生异常情况下，可以采取相应的紧急刹车。

磁悬浮列车

磁悬浮列车，形状很是怪异，它没有引擎，没有轮子，也不是站立在传统的钢轨上。它没有隆隆声和尖锐的刹车声，高速前进时只能听到穿过空气时轻微的嘶嘶声。它像一架超低空飞机贴近地面飞行一样，除了空气摩擦外，没有任何其他阻力，因此可达到陆地交通工从1998年起，磁悬浮列车在日本山梨县试车线上运行具前所未有的500千米以上的时速。

磁悬浮高速列车是人类未来交通的希望所在，它的推进、导向系统都与众不同。

其原理十分简单。取两块直径相同的圆环形小磁铁和一根内径与磁铁外径相近的玻璃管，把一块磁铁N极朝上，放入玻璃管内，然后在玻璃管上端把另一块磁铁N极向下放入，这时，奇怪的现象发生了，上面的小磁铁落到一定高度后，腾空地悬浮在玻璃管内，仿佛有东西把它托住似的。磁铁的磁性越强，悬浮得越高，这种现象就称为磁悬浮。说白了就是“同性相斥，异性相吸”。

用磁场把列车悬浮起来，实现无轮高速运行，还要涉及到超导的问题。

1911年，荷兰的物理学家卡麦林·翁尼斯首先发现了水银在-269℃时，电阻突然减小为零。像这样没有电阻的物质在物理学上被称为“超导体”。超导体有一个非常引人注目的特性，在每平方厘米截面上，能承受几十万安培的电流，同时产生极高的磁场，称为超导磁场。

磁悬浮铁路，按磁悬浮车辆电磁铁的类型可以分为超导排斥型和常导吸引型两大类。

超导排斥型是在列车底部安装有超导磁体，在地面上的轨道两侧埋设一系列铝环线圈。当列车运行时，给列车上超导磁体线圈通电，产生强磁场，这时，在铝环内会产生感应电流。感应电流产生的磁场与车上超导磁体的磁场方向相反，两个磁体产生排斥力。当排斥力大于列车重量时，列车就会悬浮起来。

常导吸引型采用常导磁铁，常导磁铁通电后产生磁场，利用磁性异性相吸性使列车悬浮起来。

磁悬浮列车的推进系统与众不同。我们知道，当列车悬浮与钢轨脱离时，便不能依靠它们之间的摩擦力产生牵引力，而是用作直线运动电机的电磁力作为推动力。这种电机称为“直线电机”。直线电机推动列车前进。

磁悬浮列车的导向系统也大有文章。普通列车的导向是靠车轮上的轮缘实现的，而磁悬浮列车是利用和推进系统原理相同的电磁力进行导向的。在轨道中央突起部分的两侧设置导向线圈，当列车行驶偏向左右任何一边时，地上线圈流过循环电流，电流与列车推进和导向的磁体之间产生电磁力，迫使车辆回到轨道中央。

磁悬浮列车一旦投入使用，北京和上海之间就可以实现当天来回了。

地铁

乘坐过地铁的朋友都知道，地下铁道具有运量大、不阻塞、噪音小、无污染、安全舒适、节约能源等许多优点，在城市交通中占有重要的地位。

北京地铁建国门站。北京的发展轻轨计划正在落实目前，几百条地下铁路舒展在世界上百个城市的地底下，成了当之无愧的“地下大动脉”。那么，地铁为什么会有“地下大动脉”之称呢？我们从世界各国不同风格的地铁中可以找到答案。

以气势恢宏著称于世的莫斯科地铁为例，到80年代中期，它已发展到长达200多千米，有132个车站，共拥有8条辐射线和一条环形线。

莫斯科地铁自1935年投入运营以来，累计运载乘客已超过500亿人次，目前年客运量达25亿人次，担负着莫斯科市近一半的客运量。

莫斯科地铁的客运量雄居世界榜首，每天平均开行8500次列车，全部采用自动闭塞、自动信号装置和调度集中控制，每列车只需一个工作人员。车辆运行的平均时速48千米。

莫斯科地铁的独特之处，就在于其车站建筑富丽堂皇，宛如一座座宫殿。

若按每千米的日载客量计算，世界上最繁忙地铁要属有“东方巴黎”之称的香港。香港地铁平均每千米的日载客量约5万人次，比伦敦、巴黎、莫斯科地铁的日载客量大得多。毫无疑问，它是世界上最繁忙的地铁。

每天，香港地铁从早晨6时开至第二日凌晨1时，乘客高峰时每隔3分钟就开出一班车。香港地铁的平均时速为33千米，它们来去自如，不受高楼、海峡、车流人潮的影响，给市民交通带来了极大方便。

100多年来，世界各国的城市，特别是纽约、巴黎、伦敦、东京、莫斯科等一些世界性大城市，地铁技术高度发展，形成了城市地下空间，拥有上百个车站和数百甚至上千米线路的庞大而复杂的地铁网。

目前，世界上各国建造了或正在建造着共200多条地铁，线路总长达5000千米。

所以，当4万多辆地下客车往返于3000多个地铁车站之间，同时运送着5000多万人次的旅客的时候，你应该对“地下大动脉”这一称谓毫无疑义了。

人类飞行的摇篮——热气球

随着航空先驱者不断地探索和航空科学的发展，终于在1783年揭开了载人航空史的第一页，人类首先借助浓烟滚滚的热气球冲破了天空的封锁。

热气球的最早雏形要算我国古代的“孔明灯”。五代十国时期，有一位名叫莘七娘的妇女，用竹篾编制了一种方形灯笼，在灯笼下面的托盘上点燃松脂，靠热空气把灯笼托起，一直升到天空，民间称之为“孔明灯”。后来这种“孔明灯”被用作部队打仗时军事联络的暗号。

1873年11月21日法国蒙格尔费兄弟在巴黎进行了人类热气球载人表演，成千上万的巴黎市民观看了这一飞行。这只气球长约24米，直径约15米，下方是用柳条编成的载人吊篮，吊篮正中是一金属火盘，人坐在吊篮中不断向火盘中添加燃料，使生成的热空气不断上升到气第一个载人的热空气气球球的气囊中。据记载，这只热气球在巴黎上空飞行了25分钟，飞行高度约900米，最后降落在9千米外巴黎近郊的一块麦田里。

这一消息轰动了整个欧洲，载人热气球迅速在巴黎和欧洲其他大城市中盛行起来。从此，人类才算真正地起飞了。热气球从严格意义上讲是人类最早的载人飞行器。直到今天，在某些科研领域或体育活动中，热气球仍被应用。

但热气球毕竟只能随风飘游，飞行具有很大盲目性，不能按照人的意志准确地到达目的地。乘气球必须观察风向、计算风速、了解不同高度上气流和云层的运动方向。因此人们一直在探索怎样更主动地驾驭热气球。

在蒸汽机发明以后，人们便设想将蒸汽发动机和气球结合起来，制成可控制的气球，这便是飞艇的最初设想。这一设想是由法国人季裴德实现的。1851年他成功地制造了第一艘飞艇，该飞艇长44米，体积达2499立方米，它由功率为3马力的蒸汽机转动一个三叶螺旋桨来驱动，发动机上面是用几根绳子牵着的一个呈纺锤状的巨大氢气囊。1852年9月季裴德驾驶着该飞艇，以每小时10千米的速度飞行了27千米，创造了世界上第一次飞艇飞行纪录。

回顾人类航空史上的飞艇时代，人们不禁要想到首次跨越北极的飞艇。北极是连接欧、亚、美三洲最短的途径，从19世纪以来，人们就梦想在北极上空开辟一条空中通道。人类这一梦想首先是由飞艇实现的。

1926年5月，来自挪威、意大利、瑞士等国的16名探险家驾驶着“挪威号”飞艇从欧洲大陆伸入北极圈内的一名叫斯匹次卑尔根的群岛上起飞，经过70多个小时的艰苦飞行，跨越了冰天雪地的北冰洋，最后降落在美国阿拉斯加州的小城泰勒。

由这艘飞艇开辟的北极航线，首次打通了从大西洋到太平洋的捷径，这无疑是人类空中交通运输史上一次辉煌的胜利。同时也显示了飞艇作为一种交通工具的潜力。现在每天都有许多民航飞机穿越北极上空，来往于欧洲、亚洲和北美洲之间。

气球和飞艇都是轻于空气的飞行器，由于它们的飞行速度慢、体积庞大，不能满足人类的要求。因此，人类一直在进行对新的飞行器的探索，但因为气球、飞艇具有飞行所必需的“升力”和“推动力”才实现了飞行，沿着这条成功之路，人类的飞行事业开始大踏步前进。

第一架飞机的诞生

人们看到的飞行方式有自然界像鸟和昆虫等扇动翅膀的飞行，有像气球、飞艇等比空气轻靠浮力的飞行，另外，还有像风筝一样比空气重的飞行物体，于是人们开始仔细研究风筝飞行的原理。

相传风筝是我国春秋战国时期发明的，据史书记载，早在公元前200年楚汉相争的年代，韩信制成了一只大风筝，在细竹条扎成的骨架上蒙上丝绸，下面装上一个吊篮，让张良坐在吊篮中，飞到楚营的上空，他高唱楚歌，引起了楚军将士的思乡之情，楚军的斗志因此被瓦解。

在国外关于风筝的故事也很多。荚国著名科学家富兰克林，曾在一个风雨交加的日子里，用一根细金属丝把风筝放上天空，引来雷电，证明了闪电也是一种放电现象。

20世纪初期，无线电发明者，意大利人马可尼首次实验从英格兰向纽芬兰拍发无线电报时，突然起了风暴，把发报机的天线扯断了，眼看预定联络时间就要到了，马克尼急中生智，很快找来一只风筝，用它代替天线，终于完成了横跨大西洋的无线电收发实验。

风筝最重要的价值还在于它直接启示了后来的能工巧匠和航空先驱者，他们从风筝的身上得到借鉴，通过对它的仔细研究，积累了大量空气动力学的知识，由此得出浮升和滑翔的原理。飞机发明者莱特兄弟，就是从研究风筝的过程中，才解决了飞机的动力、驾驶等问题。所以，从某种意义上说，风筝称得上是现代飞行器的真正始祖。

在美国华盛顿国家航空和空间博物馆里，有一个飞行器陈列馆，一进门就能见到说明牌上醒目地写着：“最早的飞行器是中国的风筝和火箭”。

在第一架飞机问世以前，已经有很多人从事飞机的研究，“飞机发明者”的桂冠虽不归他们所有，但人们永远不会忘记他们所付出的辛勤劳动和对航天事业的贡献，这些航空先驱者们兢兢业业的事业心和锲而不舍的精神，激励着后人的探索。

风筝最直接的影响就是滑翔机，有人说，在滑翔机上我们可以看到风筝的影子，在风筝上也辉映着滑翔机的风姿。

世界上第一架较成熟的滑翔机是由德国的奥托·李林塔尔发明的。他于1891年以柳条、木材为骨架，用棉布做翼，制成了一架滑翔机，并试飞成功，飞行方法是人双手抓着滑翔机下端的横杆在山坡上迅速地奔跑，像风筝一样，让滑翔机迎风起飞并带人升空。人用双手抓住支架吊在滑翔机上。

无论是形状上，还是飞行原理上，滑翔机都与风筝类似。它们都是借助风力升上天空，只不过风笋的升力只需大于风筝的重量即可，而滑翔机则要使升力大于自身和人的重量之和。

由于现代新材料技术的发展，又给滑翔机注入了活力。人们现在可以制造既结实耐用，重量又轻的骨架，再加上滑翔机结构简单，制作和操作程序比飞机更是简单，而且场地要求不高，所以很快成为一项风靡全世界的体育活动。也许只有在这惟一机种上，人类才能重温学鸟儿飞翔的梦想。

滑翔机的制造为飞机的问世积累了许多宝贵经验。终于在1903年，美国的莱特兄弟制造出了人类历史上第一架飞机。

莱特兄弟是美国俄亥俄州一位牧师的儿子。兄弟俩从小就非常着迷于鸟儿的飞翔。他们小时候最喜欢的玩具是父亲送给他们的“竹蜻蜓”。这件玩具启发了两个孩子的想像力，使他们立志长大了要造大飞机，没想到这一小小的玩具决定了两人的人生道路，最终使兄弟两人成为了举世瞩目的、航空界的杰出人物。

莱特兄弟虽然没有受过高等教育，但他们虚心好学，刻苦努力，尊重实践，善于思考，锲而不舍，终于获得了成功。

莱特兄弟学习了从飞行学会得到的大量书籍资料，他们借鉴前人的成果，汲取他们的教训，1900年制造了第一架双翼无尾滑翔机，在反复实验中他们懂得了更多的飞行知识。

在研究制造滑翔机的基础上，1903年莱特兄弟开始制造带有动力、可操纵的飞机。他们自己动手制造了一台活塞式发动机，发动机借助于链条带动螺旋桨转动。

1903年12月17日，这是具有历史意义的一天。莱特兄弟带着他们亲手制造的飞机到野外试飞。那一天天气很冷，风速为每小时35～43千米，漫天沙尘。10时35分，引擎发动后，这架小飞机开始向前移动，前进12米后离开地面升入空中。第一次飞行只升高了3米左右，前进了36.6米，但这是一项伟大的成就：它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操纵的飞行器的首次成功飞行。

直升飞机

直升机的机体上方安有一副或几副类似于大直径螺旋桨的旋翼，倾斜时可产生向前、后用于山区救援的直升机或左、右的水平分力，使直升机既能垂直上升下降、空中悬停，又能向前后左右任一方向飞行。

直升机可在狭小场地上垂直起飞或降落而无需跑道。中国公元前就广泛流传的玩具竹蜻蜓是直升机旋翼的起源。直到2000多年后的18世纪，竹蜻蜓传入欧美，启发了利用旋翼的滑面力使航空器升空的设想。

1754年，俄国的M·B罗蒙诺索夫首次进行了直升机旋翼模型的试验。此后，英、法等国的科学家也进行了多次直升机的研制试验。1877年5月14日，意大利工程师福拉尼尼研制的直升机模型首次实现飞离地面，升到13米高度，滞空时间达20秒。福拉尼尼的模型内装有一台自制的蒸汽发动机，尽管它的重量还不到4千克，但与它所产生的动力相比还是太重了。这时期的主要问题是缺少重量轻、马力大的发动机。直到1903年第一架飞机诞生后，有了较轻的发动机，直升机的正式研制工作才得以开始。1907年11月13日，法国机械师保罗·科尔尼的直升机完成了历史上首次载人飞离地面（约0.3米）。这架直升机有两副直径6米的旋翼，一前一后地安装在承力支架上，每副旋翼有2片桨叶，动力装置为一台24马力的汽油发动机。在科尔尼同时及之后，法、美等国也有多人研制和试验直升机。但由于平衡和操纵问题难以解决，大都未能升空，只有少数离地几米，留空几秒钟。直到1923年西班牙人J·西尔瓦发明铰接式旋翼，才为直升机的成功升空开辟了道路。

1936年，德国的H·福克成功地试飞了第一架得到承认的载人直升机FW61，这也是第一架真正可操纵的直升机。它有横列安装的两副旋翼，曾创下航行1小时20分，飞行高度3400米、时速12千米的纪录。尽管FW61获得巨大成功，但现代直升机在外形、结构和原理上都是从叶戈尔·西科尔斯基的发明发展而来的。西科尔斯基是移居美国的俄国人，他设计的VS—300型直升机于1939年11月首次试飞。VS—300与FW61最大不同在于前者装有一副水平主旋翼和一副装有机尾垂直旋转的小翼，小翼产生可抵消主旋翼转动时机身反抽旋转的反作用力矩。而这正是今天大多数直升机所具有的特点。在后来的试验中，为了改善操纵性，VS—300曾左右安装了两副水平旋翼。此后，西科尔斯基在VS—300的基础上设计了R—4型直升机，这是第一种投入实际使用的直升机，生产了数百架，在第二次世界大战及战后得到了广泛使用。因此人们将西科尔基称为“现代直升机之父”。

无人驾驶飞机

无人驾驶飞机简称无人飞机。无人飞机的问世，给航空技术增加了几分神秘的色彩。专家认为，无人飞机是飞机高新技术的先导试验机，又是飞机高新技术的开拓应用机。

在飞机上安装陀螺仪，就可以实现了飞机无人驾驶的自动飞行。现在，人们把无线电遥控技术应用到飞机上，使航空航天的遥感技术得到实质性的发展。人们又把计算机程序控制的成果用在飞机上。现在，已经研制出了无人轰炸机。

20世纪80年代以来，人们在航空领域广泛采用微电子技术、复合材料技术、隐身技术和先进的传感技术，航空技术发生了巨大的革命性的变化。一批高新技术在无人飞机中的应用，促使形形色色的无人飞机异军突起，正向着多功能、小型化、军民两用的方向发展。

我们来看一下1982年6月9日黎巴嫩东部贝卡谷地的大空战，这是震惊世界的空战。战前，以色列多次出动小型的无人侦察机进行侦察。无人侦察机的控制方式和电子技术装备都极其先进，非常隐蔽地侦察到了SM—6导弹发射阵地的地形、地貌和具体位置。

随即，以色列军方对谷地进行强电子干扰，同时出动了F—15、F—16和F—4等战斗机和轰炸机对贝卡谷地导弹基地进行猛烈地空袭。结果出人意料，这次空战，以色列仅用6分钟就将贝卡谷地的19个SM—6导弹基地全部摧毁，举世震惊，舆论大哗。这次空战表明，无人飞机进入了新的发展时期。

无人飞机用诸于民用，将在国民经济中大放异彩。据报道，1989年5月，美国研制成功了一种高空探测专用无人飞机，供采集、分析、研究臭氧层空气取样之用，也可用于大气研究的其他方面。