飛機(jī)誕生之前

1、,航空航天發(fā)展史,課程須知,學(xué)時(shí)學(xué)分: 24/2任課教師: 李成智使用教材: 飛行之夢(mèng)——航空航天發(fā)展史概論 北航出版社，2004考試方式： 課堂開(kāi)卷考試考試時(shí)間： 第10周（暫定）,航空航天發(fā)展史,飛機(jī)誕生以前,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第二章 飛機(jī)研制早期探索,喬治·凱利(G.Cayley，1773～1857)——英國(guó)“航空之父?！?/p>

2、威爾伯·萊特評(píng)價(jià)：“在一百年以前，喬治·凱利爵士把航空技術(shù)推向了前所未有的高峰。在整個(gè)十九世紀(jì)，這個(gè)高峰沒(méi)人能夠逾越?！?909年，法國(guó)航空學(xué)會(huì)主席貝爾熱寫(xiě)道：“喬治·凱利爵士是真正的航空之父，他的名字值得用金字書(shū)寫(xiě)在航空史冊(cè)的第一頁(yè)?！?,馮·卡門(mén)說(shuō)：“目前所知的關(guān)于剛性飛機(jī)的飛行原理，可以說(shuō)是由凱利所首先宣布?！毖芯颗d趣：鐵路機(jī)車(chē)、洪水治理、航空、飛艇喬治·凱利很小就對(duì)飛行發(fā)

3、生了濃厚的興趣，這一方面是由于對(duì)鳥(niǎo)的飛行的神往，另一方面是孩提時(shí)代熱氣球載人飛行成功對(duì)他產(chǎn)生了很大影響，而后者是促使他進(jìn)行航空研究的直接動(dòng)因。他的第一項(xiàng)航空研究是仿制和改進(jìn)中國(guó)古老的玩具竹蜻蜓，時(shí)間大約是1796年。,,他對(duì)竹蜻蜓的興趣一直保持到晚年。1854年他去世前3年，他還將一個(gè)改進(jìn)的竹蜻蜓送給法國(guó)朋友杜布－代克。他在25歲前后曾根據(jù)竹蜻蜓設(shè)計(jì)了一架直升機(jī)：直桿兩端各有一副用四片羽毛制成的螺旋槳。由弦和弓的伸張力帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)。凱利

4、說(shuō)，這個(gè)直升機(jī)進(jìn)行過(guò)多次成功的飛行。,,為了進(jìn)行航空研究，凱利對(duì)鳥(niǎo)的飛行作了大量的觀察和研究，包括測(cè)量鳥(niǎo)翼面積、鳥(niǎo)的重量和飛行速度，并在此基礎(chǔ)上估算速度、翼面積和升力之間的關(guān)系。他第一個(gè)明確認(rèn)識(shí)到：人造飛行器應(yīng)當(dāng)分別實(shí)現(xiàn)升舉和推進(jìn)兩種功能，而首先應(yīng)當(dāng)解決的是升舉問(wèn)題。這是擺脫片面模仿鳥(niǎo)類(lèi)、實(shí)現(xiàn)定翼機(jī)的重要思想和基礎(chǔ)。,,他還認(rèn)識(shí)到鳥(niǎo)翼彎曲形狀的重要性、鳥(niǎo)翼具有迎角的重要性、重心與升力中心的關(guān)系以及對(duì)飛行穩(wěn)定性的影響。凱利于1799

5、年設(shè)計(jì)了一架滑翔機(jī)，它包括帶有上反角的機(jī)翼、尾翼、機(jī)身，頗具有現(xiàn)代意味。,,凱利于1804年12月自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和制造了一架旋臂機(jī)，用于研究平板的升力和阻力。旋臂機(jī)實(shí)驗(yàn)件是一塊0.1平方米的平板，它被安裝在旋臂機(jī)水平旋轉(zhuǎn)桿的末端，可以偏轉(zhuǎn)成各種角度。旋臂轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自于石塊下落的勢(shì)能。,,凱利得出了第一批關(guān)于升力和運(yùn)動(dòng)速度方面的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度為每秒3.52米時(shí)，升力為1.1牛頓。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，他半定量地認(rèn)識(shí)到升力關(guān)系式。他在180

6、4年12月1日的筆記中總結(jié)說(shuō)：空氣的升力“與空氣介質(zhì)密度成正比，與平板面積成正比；與運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比；與迎角的正弦成正比。”,,1805年他又設(shè)計(jì)了一架滑翔機(jī)，它包括了飛機(jī)的各主要部分，其中有垂直尾翼，機(jī)身前端還有金屬配重。有一副定翼，又有一副撲翼，撲翼是單獨(dú)用來(lái)產(chǎn)生推進(jìn)力的。1808年，凱利又設(shè)計(jì)了一架滑翔機(jī)，它的前端安裝一只大的框式風(fēng)箏，形狀具有鳥(niǎo)翼一樣的彎曲結(jié)構(gòu)。,,凱利在旋臂機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中，做出了另一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)：流線型物體能

7、夠大大降低阻力。他還解剖了一條鱒魚(yú)，畫(huà)出了截面形狀曲線。馮·卡門(mén)評(píng)論說(shuō)：“他得到的截面形狀幾乎可以跟某些現(xiàn)代的低阻力翼型完全相合，這一點(diǎn)是很令人注意的?！?,1809年～1810年，凱利把他的研究成果分三次發(fā)表在英國(guó)《自然哲學(xué)、化學(xué)和技藝》雜志上，題目是《論空中航行》。這篇論文在航空史上占有極其重要的地位。它的問(wèn)世被看成是現(xiàn)代航空學(xué)誕生的標(biāo)志。,,凱利在論文中指出：機(jī)械飛行的“全部問(wèn)題是給一塊平板提供動(dòng)力，使之在空氣中產(chǎn)生升力

8、并支持一定的重量?！彼ㄟ^(guò)平板升力估算，給出了一架飛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，其中平板面積需要18.6平方米。他還分析了飛機(jī)的穩(wěn)定性、安全性和操縱性的重要性。,,在《論鳥(niǎo)的飛行》的第二部分里，凱利著重分析了設(shè)計(jì)成功飛機(jī)面臨的幾個(gè)主要困難。第一是動(dòng)力問(wèn)題，第二是動(dòng)力轉(zhuǎn)換問(wèn)題，第三是飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和降低結(jié)構(gòu)重量問(wèn)題。盡管當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)已經(jīng)發(fā)明并得到應(yīng)用，但凱利認(rèn)為蒸汽機(jī)的功率重量比非常低，很難應(yīng)用于飛機(jī)上。于是他研究了多種新的動(dòng)力裝置。1805年前后，他發(fā)明

9、了一種熱空氣發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至設(shè)想使用液氫為燃料。,,凱利在論文的第三部分中，提出了多翼機(jī)思想。他指出，當(dāng)機(jī)翼面積增大時(shí)，輕重量和高強(qiáng)度不能同時(shí)保證，因此應(yīng)當(dāng)采用多翼面結(jié)構(gòu)解決這個(gè)問(wèn)題。 由于超越了時(shí)代，他的眾多發(fā)現(xiàn)沒(méi)有產(chǎn)生很大影響,,漢森于1842年設(shè)計(jì)了有名的“空中蒸氣車(chē)”時(shí)，凱利很興奮。他于1843年4月在《力學(xué)雜志》上發(fā)表文章，對(duì)漢森的飛機(jī)設(shè)計(jì)作了評(píng)價(jià)。1849年～1853年間，凱利設(shè)計(jì)并試驗(yàn)了全尺寸載人滑翔機(jī)。1849年，一個(gè)1

10、0歲的小男孩乘坐他的滑翔機(jī)離開(kāi)過(guò)地面。凱利記述說(shuō)：“飄離地面幾碼后，從小山上滑下來(lái)，而且還通過(guò)一些人用繩索把這個(gè)裝置逆著微風(fēng)，拉起了大約同樣的高度?！?,據(jù)記載1853年6月，凱利的滑翔機(jī)又作了一次載人飛行。據(jù)凱利的外孫女湯普森(Thompson)回憶說(shuō)：“馬車(chē)夫乘坐這架飛機(jī)離開(kāi)了地面，并降落在與起飛點(diǎn)的高度大致相同的西側(cè)。我認(rèn)為，飛機(jī)降落時(shí)飛行的距離比預(yù)計(jì)的要短得多。當(dāng)參觀者越過(guò)山谷時(shí)，馬車(chē)夫走下飛機(jī)，他叫了起來(lái)：‘喬治爵士，我想請(qǐng)您

11、注意，我是雇來(lái)趕車(chē)的，不是飛行的?！@就是我記得的一切。”,,,,,,,,,,,1804年設(shè)計(jì)的定翼機(jī),,,,1804年設(shè)計(jì)的定翼機(jī)模型,,,,,,1817——飛艇,,載人滑翔機(jī),,,晚年載人滑翔機(jī),凱利的后繼者——漢森,漢森(W.S.Henson，1812-1888) 英國(guó)工程師 主要工作是設(shè)計(jì)滑翔機(jī)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和改進(jìn)輕型蒸汽機(jī)。斯特林費(fèi)羅(J.Stringfellow，1799-1883)英國(guó)工程師 主

12、要工作是研制小型發(fā)動(dòng)機(jī)和小型飛機(jī) 1842年1月10日，漢森給斯特林費(fèi)羅的信中談到他早期航空研究的情況。他說(shuō)，他設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)太笨重，不適于飛機(jī)使用。他計(jì)劃進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，目標(biāo)是在蒸汽機(jī)重量不變的情況下，使其功率增加一倍。,,1842年9月29日，漢森申請(qǐng)了飛機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)利，名稱是“用于空中、陸地和海上的蒸汽動(dòng)力裝置?！彼趯?zhuān)利說(shuō)明書(shū)上寫(xiě)道：這種裝置“能夠把信件、物品和乘客經(jīng)由空中從一地送到另一地。” 1843年4月，“空中蒸汽車(chē)

13、”專(zhuān)利獲得批準(zhǔn)。這是歷史上第一個(gè)重于空氣飛行器的發(fā)明專(zhuān)利，在世界航空史上具有重要地位。后人對(duì)這項(xiàng)設(shè)計(jì)也給予了很高的評(píng)價(jià)，有人稱之為世界上第一種真正的飛機(jī)。,,漢森的飛機(jī)取名為“空中蒸汽車(chē)”。飛機(jī)呈單翼結(jié)構(gòu)，機(jī)翼翼展45.72米、寬9.14米、翼面積418.1平方米，水平尾翼面積為139.4平方米。飛機(jī)長(zhǎng)約為25.83米，總重約1360千克。漢森計(jì)劃采用的動(dòng)力裝置是一臺(tái)18～22.4千瓦的蒸汽機(jī)，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)六葉螺旋槳。,,一位名叫弗里德里克

14、·馬里奧特的銀行家和一名律師科倫比為了商業(yè)目的，成立了“空中運(yùn)輸公司”，計(jì)劃制造“空中蒸汽車(chē)”。漢森也表示同意，因?yàn)檫@或許是籌集資金的一個(gè)辦法?？苽惐群婉R里奧特是抱著金錢(qián)的利益創(chuàng)辦公司的，對(duì)飛機(jī)本身并不是真正感興趣。他們到處做廣告，四處張揚(yáng)，畫(huà)了許多招貼畫(huà)。夸張式宣傳，并沒(méi)有吸引到投資。相反，人們開(kāi)始嘲笑空中蒸汽車(chē)和漢森了。,,斯特林費(fèi)羅堅(jiān)信重于空氣飛行器能夠研制成功。他建議先進(jìn)行模型試驗(yàn)。漢森也表示同意。1843年12月29

15、日，他們兩人簽訂了一項(xiàng)合作協(xié)議書(shū)。1844－1847年間，漢森和斯特林費(fèi)羅合作進(jìn)行模型動(dòng)力飛機(jī)的設(shè)計(jì)和研制。它的翼展6.1米，翼面積7.8平方米，尾翼面積1.1平方米。螺旋槳直徑1米。1845年6月17日，空中蒸汽車(chē)模型進(jìn)行了首次地面試驗(yàn)。1847年，這架模型在查爾德城外的巴拉進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。由于模型無(wú)法支持本身的重量，它在彈射后便慢慢在落回了地面，試飛失敗。,,漢森走后，斯特林費(fèi)羅繼續(xù)進(jìn)行模型試驗(yàn)。他有意識(shí)地把模型設(shè)計(jì)的較小，總

16、重僅4.5千克。除此之外，他還在許多方面進(jìn)行了改進(jìn)：它的機(jī)翼前緣部分具有撓性，這有利于增加自動(dòng)穩(wěn)定性；機(jī)翼形狀由矩形改為弧形；翼型也作了更改。斯特林費(fèi)羅為這架新模型設(shè)計(jì)了微型蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)。,,1848年進(jìn)行的第一次試驗(yàn)，由于斜面放置的太高，致使模型以很高的速度下滑并觸及地面而損壞。第二次試驗(yàn)把起飛裝置角度調(diào)低，據(jù)說(shuō)飛行距離約20米。有人認(rèn)為這是“第一臺(tái)能夠利用動(dòng)力升空的機(jī)器?！?,1867年英國(guó)航空學(xué)會(huì)秘書(shū)來(lái)查爾德拜訪斯特林費(fèi)羅，請(qǐng)他為航

17、空學(xué)會(huì)將要舉行的展覽會(huì)提供展品。斯特林費(fèi)羅答應(yīng)為此設(shè)計(jì)一架模型。1868年6月，世界首次航空展覽會(huì)在倫敦的水晶宮舉行。斯特林費(fèi)羅為展覽會(huì)送交了三件展品：一個(gè)功率為0.38千瓦的蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)，重量只有8千克；一個(gè)0.746千瓦的蒸汽發(fā)生器和一架蒸汽動(dòng)力飛機(jī)模型。這個(gè)飛機(jī)模型呈三翼結(jié)構(gòu)。在展覽會(huì)上，他的發(fā)動(dòng)機(jī)獲得了最小重量功率比獎(jiǎng)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,英國(guó)航空學(xué)會(huì)成立——1866,1866年，世界上第一個(gè)航空研究團(tuán)體

18、大不列顛航空學(xué)會(huì)宣布成立，這是世界航空史的重大事件，也是重于空氣飛行器發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代的標(biāo)志。1870年英國(guó)航空學(xué)會(huì)成立了試驗(yàn)委員會(huì)。試驗(yàn)委員會(huì)在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，獲得了一些重要結(jié)果，其中包括空氣升力的關(guān)系式。,,格萊舍發(fā)現(xiàn)了邊界層現(xiàn)象。他指出：“與平板接觸的流體粒子會(huì)改變它的運(yùn)動(dòng)路線，它將沿表面滑行。這種效應(yīng)只適用于平板鄰近的一層。而對(duì)于這種現(xiàn)象，理論上是無(wú)法預(yù)言的。”這是空氣動(dòng)力學(xué)的一大發(fā)現(xiàn)，也是首次闡述邊界層的概念。,,兩位杰出

19、的航空學(xué)家：維納姆(F.H.Wenham，1824～1908)菲利普斯(H.F.Phillips，1845～1912)他們的工作代表了英國(guó)航空學(xué)會(huì)19世紀(jì)航空研究的最高水平。,,維納姆已經(jīng)進(jìn)行過(guò)幾年航空研究，內(nèi)容包括觀察鳥(niǎo)的飛行、開(kāi)展旋臂機(jī)試驗(yàn)、螺旋槳試驗(yàn)和全尺寸滑翔機(jī)試驗(yàn)等，這些工作已經(jīng)為他的著名論文《論空中交通》作了大量前期準(zhǔn)備。1866年，維納姆在英國(guó)航空學(xué)會(huì)上發(fā)表了一篇題為《論空中交通和關(guān)于重于空氣飛行器的支持原理》的演

20、講。明確闡述升力主要集中于前緣的思想。他的最初試驗(yàn)通過(guò)旋臂機(jī)進(jìn)行。,,1871年，維納姆設(shè)計(jì)并建造了世界上第一座風(fēng)洞。它是個(gè)四周封閉的矩形框，一端有一架鼓風(fēng)機(jī)，提供試驗(yàn)用的氣流。中間的一個(gè)支桿上安裝試驗(yàn)件，用彈簧秤測(cè)量氣動(dòng)升力。,,1880年前后，菲利普斯決定自己設(shè)計(jì)和改進(jìn)風(fēng)洞，并開(kāi)展試驗(yàn)研究。1884年，他改進(jìn)設(shè)計(jì)的風(fēng)洞制造成功。風(fēng)洞長(zhǎng)為2米，截面寬度43厘米。它的最大特點(diǎn)是試驗(yàn)氣流由直射式改為引射式，并且加了過(guò)濾網(wǎng)，從而大大改善

21、了試驗(yàn)氣流的均勻性和平衡性。他獲得了幾項(xiàng)專(zhuān)利。,,菲利普斯研究了各種不同的翼型。他試驗(yàn)過(guò)的翼型多達(dá)上百種，有單彎度、各種雙彎度，甚至還有菱形的。通過(guò)這些試驗(yàn)他發(fā)現(xiàn)，雙彎度翼型即使沒(méi)有迎角也能產(chǎn)生升力。這也是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。菲利普斯于1893年設(shè)計(jì)了一架樣子奇特的飛機(jī)。它上下排列著50個(gè)翼面，左右對(duì)稱各25個(gè)。每個(gè)彎曲機(jī)翼長(zhǎng)6.1米，寬只有4厘米，展弦比竟高達(dá)153。,,,菲利普斯翼型專(zhuān)利,,1907年多翼機(jī),,1904年飛機(jī),,動(dòng)力飛機(jī)

22、探索,法國(guó)船長(zhǎng)讓·瑪麗·布里斯(J.M.Bris)是早期對(duì)滑翔飛行做出了重大貢獻(xiàn)的航空先驅(qū)者。1857年，布里斯設(shè)計(jì)了一架大型滑翔機(jī)。其翼面同信天翁的翅膀非常相似。它的翼展長(zhǎng)達(dá)15.3米。在第一次試驗(yàn)試飛時(shí)，他成功地飄飛了一段距離。他在第二次飛行時(shí)，由于遇到了下降氣流，滑翔機(jī)落地摔壞。他本人也折斷了大腿。1867年，布里斯又制造了第二架滑翔機(jī)。1868年，布里斯再度開(kāi)始滑翔機(jī)試驗(yàn)。用重物代替人。試驗(yàn)又遭失敗，滑

23、翔機(jī)翻倒，摔在地面。,,,,法國(guó)海軍軍官費(fèi)里克斯·杜·坦卜爾(F.D.Temple，1823～1890)。他在40年代初進(jìn)行過(guò)模型飛機(jī)的試驗(yàn)。這架模型類(lèi)似于一只小鳥(niǎo)，最初用鐘表發(fā)條驅(qū)動(dòng)螺旋槳，后改用熱空氣發(fā)動(dòng)機(jī)。這個(gè)飛機(jī)模型按當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，是相當(dāng)成功的。它在試飛時(shí)能依靠自己的動(dòng)力，持續(xù)飛行短暫時(shí)間，并且能夠安全著陸。在航空史上，它可能是第一架靠自身動(dòng)力起飛并能持續(xù)飛行一段時(shí)間的人造飛行器。,,坦卜爾于1857年設(shè)計(jì)了全

24、尺寸動(dòng)力飛機(jī)。一個(gè)直徑達(dá)4米的14葉螺旋槳。坦卜爾的這架全尺寸飛機(jī)雖然不太科學(xué)，但它在設(shè)計(jì)制造上卻有不少新奇之處：機(jī)翼和機(jī)身骨架用鋁合金制造；第二，三輪式起落架，帶有橡膠減震器并且是可以收放的；第三，通過(guò)方向盤(pán)、方向舵和軟索實(shí)現(xiàn)復(fù)合操縱。這些特點(diǎn)在后來(lái)的飛機(jī)設(shè)計(jì)中得到了應(yīng)用。,,,,,,大約在1874年，坦卜爾的全尺寸飛機(jī)進(jìn)行了一次試驗(yàn)，未取得很大成功。不過(guò)，他的全尺寸飛機(jī)設(shè)計(jì)于1857年獲得了專(zhuān)利。,,1860年法國(guó)工程師勒努瓦(J

25、.J.E.Lenoir，1822～1900)發(fā)明了汽油機(jī)。后經(jīng)德國(guó)工程師奧托(N.A.Otto，1832～1891)和戴姆勒(G.W.Daimler，1834～1900)的改進(jìn)和完善，汽油機(jī)以新的面貌出現(xiàn)在動(dòng)力機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的舞臺(tái)。 內(nèi)燃機(jī)是飛機(jī)誕生的動(dòng)力保證。,,阿方索·佩諾(Alphonse Penaud，1850～1880)是一位有重要?dú)v史地位的偉大人物。他的偉大之處在于他的航空探索方法和提出的重要概念：首先進(jìn)行理論研

26、究；然后進(jìn)行模型試驗(yàn)；最后過(guò)渡到全尺寸飛機(jī)的研制。航空史學(xué)家們對(duì)佩諾的贊譽(yù)頗高，有人甚至認(rèn)為佩諾是從凱利到萊特兄弟之間最偉大的天才、最富有創(chuàng)造精神的航空先驅(qū)者。,,佩諾主要研究飛機(jī)的穩(wěn)定性問(wèn)題，并且頗有心得。1870年，佩諾發(fā)表了一篇論文《穩(wěn)定性理論》。這篇文章闡述了保持飛機(jī)模型自動(dòng)平衡和穩(wěn)定的重要性，以及實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的方法。,,1871年，佩諾制作了幾架模型直升機(jī)，它們都采用橡筋動(dòng)力。試驗(yàn)飛行時(shí)，獲得了很大成功，飛行距離超過(guò)30米，具有

27、很好的穩(wěn)定性，證實(shí)了上反角機(jī)翼具有固有穩(wěn)定性的原理。,,從1873年起，佩諾致力于全尺寸飛機(jī)的設(shè)計(jì)。按照他的設(shè)想，這架飛機(jī)重量達(dá)到1200千克，裝一臺(tái)15.2～22.4千瓦的發(fā)動(dòng)機(jī)。它的翼面呈近橢圓形，尾部有一對(duì)水平尾翼。特點(diǎn)：上反角機(jī)翼；固定的垂直尾翼；可轉(zhuǎn)動(dòng)的方向舵；具有水平升降舵；單桿操縱手柄；玻璃座艙罩；可收放起落架和壓縮氣體減震器；可以在水面上著陸等等。性能：載1到2名乘客，巡航速度為96.6千米/時(shí)。這個(gè)全尺寸飛機(jī)于187

28、6年獲得了專(zhuān)利。1880年10月，佩諾在不到30歲時(shí)便自殺了。,,,,,,,,,,,1876,,,,1871,,,法國(guó)電氣工程師阿代爾(C.Ader,1841-1926)1889年前后，阿代爾在法國(guó)官方資助下，設(shè)計(jì)并制造了一架蝙蝠式飛機(jī)，取名“風(fēng)神”。它的外型極像蝙蝠?！帮L(fēng)神”機(jī)翼翼展長(zhǎng)14米，翼面積28平方米，機(jī)長(zhǎng)6.5米，裝一臺(tái)15.2千瓦的蒸汽機(jī)，帶動(dòng)一副4葉螺旋槳?！帮L(fēng)神”的總重量約為296千克。1890年10月9日在靠

29、近格雷茨湖的阿美因小山村進(jìn)行了一次秘密試飛。,,阿代爾于1892年又開(kāi)始制造第二架飛機(jī)，但工作尚未完成就放棄了。繼而他又制造第三架飛機(jī)。他給這架飛機(jī)起了個(gè)后來(lái)被廣泛采用的名稱：飛機(jī)(Avion)，并按順序?qū)⑵涿麨轱w機(jī)3號(hào)。飛機(jī)3號(hào)與風(fēng)神的外型非常相似，只是尺寸有些增加：翼展長(zhǎng)達(dá)到16米，總重400千克，發(fā)動(dòng)機(jī)仍采用15.2千瓦的蒸汽機(jī)。另一項(xiàng)改進(jìn)是由一副螺旋槳改為兩副。,,1897年10月12日和14日，飛機(jī)3號(hào)進(jìn)行了兩次秘密試飛，

30、結(jié)果如何當(dāng)時(shí)也不為人所知。阿代爾在給朋友的信中含含糊糊地說(shuō)：“在經(jīng)過(guò)大量的工作，花費(fèi)了大量金錢(qián)后，我解決了這個(gè)問(wèn)題。只是由于試驗(yàn)場(chǎng)太小，才沒(méi)有飛行更遠(yuǎn)的距離?！?,1906年8月和9月桑托斯·杜蒙完成了歐洲首次持續(xù)動(dòng)力飛行之后，阿代爾宣稱：他的蝙蝠式飛行器風(fēng)神于1890年10月9日成功地“飛行了大約50米”；他的雙螺旋槳飛機(jī)3號(hào)于1897年10月14日“不間斷地飛行了約300米”。,,后來(lái)的考證表明，由于升力不夠，動(dòng)力不足以及

31、穩(wěn)定性較差，阿代爾的幾次試驗(yàn)都沒(méi)有取得很大成功。一般認(rèn)為，他是首次利用飛行器自身的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)短暫躍飛的人。,,威爾伯·萊特于1911年考察過(guò)阿代爾飛機(jī)3號(hào)。他指出，阿代爾的飛機(jī)除機(jī)翼可前后擺動(dòng)外，其飛行是不可操縱的……而且機(jī)翼沒(méi)有足夠的剛性能保持一定的形狀并支持飛機(jī)的重量。飛機(jī)缺少必要的升降舵控制裝置，方向舵的操縱亦不完善，無(wú)法實(shí)現(xiàn)持續(xù)的飛行。后來(lái)人們從阿代爾的筆記里發(fā)現(xiàn)了新的證據(jù)，證實(shí)了他設(shè)計(jì)的飛機(jī)根本不可能具有飛行的能力：

32、原來(lái)從他的筆記和設(shè)計(jì)說(shuō)明中可以明顯看出，他本人完全不懂空氣動(dòng)力學(xué)和飛行控制。,,,,,,,,,,,,,,,1890,,飛機(jī)3號(hào),,,,,,,,飛機(jī)3號(hào),,,,,,,,,,,,風(fēng)神,,,,,,風(fēng)神專(zhuān)利圖,,,,,,,,,19世紀(jì)后期，俄國(guó)、英國(guó)、美國(guó)等都有一些動(dòng)力飛機(jī)的探索者。美國(guó)除蘭利和萊特兄弟之外，仍有人偏重?fù)湟盹w行器。1869年到1887年間，有不少人申請(qǐng)并獲得了撲翼機(jī)專(zhuān)利：奎姆比(W.F.Quimby)(1869年)、凱斯(Ke

33、ith)(1870年)、惠勒(I.M.Wheeler)(1887年)還有一些人致力于直升機(jī)的探索設(shè)計(jì)工作：克羅威爾(L.C.Crowell)(1862年)、沃頓(J.Wooton)(1866年)、沃德(J.B.Ward)(1876年),,,,,,,,據(jù)蘇聯(lián)1948年6月10日的《蘇聯(lián)新聞》和1954年出版的《大眾百科全書(shū)》公布，俄羅斯海軍軍官莫扎伊斯基在1882年進(jìn)行過(guò)動(dòng)力飛機(jī)飛行試驗(yàn)，并取得了成功。,,莫扎伊斯基(N.Mozhais

34、ky，1825～1890)是俄國(guó)海軍軍官，后來(lái)晉升為少將。他于1856年開(kāi)始研究重于空氣飛行器。開(kāi)始階段，他全面研究了鳥(niǎo)的結(jié)構(gòu)及其飛翔能力，螺旋槳的性能與飛行動(dòng)力學(xué)等。爾后，開(kāi)始制造模型飛機(jī)。1876年曾公開(kāi)進(jìn)行模型飛機(jī)飛行表演。他還制造過(guò)大型風(fēng)箏，并用三匹馬拉風(fēng)箏進(jìn)行載人飛行試驗(yàn)。據(jù)稱這些試驗(yàn)都獲得了一定成功。受這些試驗(yàn)工作的激勵(lì)，莫扎伊斯基開(kāi)始設(shè)計(jì)全尺寸動(dòng)力飛機(jī)。,,1880年6月4日，他以“空中飛行器”的設(shè)計(jì)申請(qǐng)專(zhuān)利并于1881

35、年11月3日獲得了發(fā)明專(zhuān)利。“空中飛行器”的矩形機(jī)翼翼展長(zhǎng)22.8米，翼弦寬14.2米，翼面積為324平方米，總重量934千克。它裝有兩臺(tái)蒸氣機(jī)，分別是7.46千瓦和15千瓦；7.46千瓦發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)頭部安裝的拉進(jìn)式螺旋槳，15千瓦發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)翼后面安裝的兩個(gè)推進(jìn)式螺旋槳。它的尾翼組件包括水平安定面和垂直安定面，但似乎沒(méi)有可動(dòng)部件。,,蘇聯(lián)的普通百科全書(shū)(1954年出版)這樣描述說(shuō)：“全尺寸飛機(jī)完成于1882年夏，但已發(fā)現(xiàn)的文獻(xiàn)沒(méi)有給出

36、飛行的日期……文獻(xiàn)表明，它在一次試飛過(guò)程中離開(kāi)了地面并完成了一小段飛行，這在重于空氣飛行器史上是第一次。”該書(shū)又說(shuō)：“目擊者對(duì)這次飛行的描述完全一致：‘飛機(jī)在工程師的操縱下起飛，劃了一個(gè)斜線后落地?！边€有較早的蘇聯(lián)文獻(xiàn)說(shuō)：1882年7月，莫扎伊斯基的“空中飛行器”在圣彼得堡附近的紅村，由其助手格魯耶夫駕駛從小山坡上下滑，躍飛了約20～30米。,,莫扎伊斯基的飛機(jī)存在很多問(wèn)題。盡管它的翼面積很大，但翼弦比卻很小，對(duì)于產(chǎn)生升力非常不利。從

37、蘇聯(lián)給出的飛機(jī)三面圖來(lái)看，機(jī)翼沒(méi)有上反角，而且?guī)缀鯖](méi)有安裝角，這對(duì)于產(chǎn)生足夠的升力和穩(wěn)定性都不利。另外，尾翼相比之下顯得太小。這樣的飛機(jī)不大可能進(jìn)行持續(xù)的穩(wěn)定飛行。,,,,馬克辛(H.S.Maxim，1840～1918)于 1889年，馬克辛開(kāi)始用旋臂機(jī)進(jìn)行機(jī)翼和螺旋槳試驗(yàn)。后來(lái)又決定制造一架飛機(jī)，并自制的一臺(tái)功率達(dá)134千瓦的蒸汽機(jī)。1891年，馬克辛租下了肯特市的鮑德溫公園，開(kāi)始建造他的飛機(jī)。1894年，飛機(jī)制造完畢。由于它的個(gè)

38、頭很大，人們都稱之為馬克辛巨型飛機(jī)。,,飛機(jī)呈雙翼結(jié)構(gòu)，機(jī)長(zhǎng)28.96米，翼展31.7米，翼面積371.6平方米，總重量達(dá)3629千克。飛機(jī)上安裝了兩臺(tái)蒸汽機(jī)，帶動(dòng)兩副直徑5.44米的螺旋槳。飛機(jī)利用導(dǎo)軌滑行起飛。馬克辛對(duì)螺旋槳和翼型了解較多，但對(duì)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和穩(wěn)定性則認(rèn)識(shí)不足。他的巨型飛機(jī)正是存在這方面致命缺點(diǎn)。,,1894年7月31日，馬克辛的巨型飛機(jī)進(jìn)行了首次試驗(yàn)，飛機(jī)由于受到保護(hù)桿的限制，它在軌道上跳躍了幾次。后面的幾次結(jié)果類(lèi)似：

39、飛機(jī)明顯地離開(kāi)了導(dǎo)軌。馬克辛對(duì)這樣的試驗(yàn)結(jié)果感到滿意，因?yàn)橐呀?jīng)達(dá)到了“利用自身的動(dòng)力離開(kāi)地面的目標(biāo)?！币虼?，馬克辛放棄了飛機(jī)的進(jìn)一步研究。,,,,,,,滑翔飛行進(jìn)入高潮,1853年～1854年間，法國(guó)人弗朗索瓦·勒?qǐng)D爾(L.C.Letur)制造了一個(gè)降落傘與滑翔機(jī)復(fù)合體，從氣球上跳下，并且用兩只手臂扇動(dòng)撲翼。據(jù)稱他曾有過(guò)成功而安全的滑翔。1854年試飛時(shí)，由于降落傘的故障，勒?qǐng)D爾獻(xiàn)出了自己的生命。1873年，法國(guó)教授埃蒂

40、納·莫雷(E.J.Marey，1830～1904)出版《動(dòng)物機(jī)械》，描述了大量關(guān)于鳥(niǎo)的飛行的試驗(yàn)和測(cè)量數(shù)據(jù)。,,1881年，法國(guó)人穆亞爾(L.P.Mouillard)出版了一本有名的著作《空中王國(guó)》。這部書(shū)以全新的姿態(tài)考察鳥(niǎo)的飛行。他根據(jù)鳥(niǎo)的飛行機(jī)理，提出了定翼滑翔機(jī)的思想。穆亞爾從1856年開(kāi)始設(shè)計(jì)制造滑翔機(jī)，進(jìn)行滑翔試驗(yàn)，前后共造了6架滑翔機(jī)，時(shí)間跨越1856年到1896年整整40年。雖然他的滑翔機(jī)性能不佳，但他堅(jiān)信滑翔

41、機(jī)的研究和試驗(yàn)對(duì)航空的未來(lái)是至關(guān)重要的。他曾說(shuō)過(guò)，人可以超越同飛鳥(niǎo)相比的笨重體形限制，“無(wú)須扇動(dòng)翅膀而進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的翱翔?！?,滑翔飛行大家：李林塔爾(Otto Lilienthal，1848～1896)奧托·李林塔爾是一位德國(guó)工程師，向往飛行由來(lái)已久。他進(jìn)入航空研究領(lǐng)域的第一步是觀察研究鳥(niǎo)的飛行，積累了大量關(guān)于鳥(niǎo)的翅膀形狀、面積和升力大小的數(shù)據(jù)。 1861年～1873年間，李林塔爾和弟弟古斯塔夫(G.Lilienthal，

42、1849～1933)制造了多架動(dòng)力飛機(jī)模型，所依據(jù)的是前人留下來(lái)的關(guān)于平板空氣阻力和升力的數(shù)據(jù)。但這些模型都飛不起來(lái)。因此他們決定自己試驗(yàn)，取得氣動(dòng)力方面的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。,,李林塔爾采用旋臂機(jī)，1866年開(kāi)始試驗(yàn)。他們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)參數(shù)反復(fù)調(diào)整：臂長(zhǎng)從2.2米到7.8米；試驗(yàn)平板由0.1平方米到0.6平方米；試驗(yàn)速度由0.3米/秒到40.13米/秒；試驗(yàn)件迎角分別在3°、6°、9°、15°、60

43、°、70°、80°、90°之間轉(zhuǎn)換。他們?cè)诙吭囼?yàn)基礎(chǔ)上，獲得了以下結(jié)論：升力與速度的平方成正比；利用平板機(jī)翼進(jìn)行飛行是不可能的；彎曲翼面的升力特性比平板好得多。,,1889年，李林塔爾出版《作為航空基礎(chǔ)的鳥(niǎo)類(lèi)飛行》。這部著作集中討論了鳥(niǎo)翼的結(jié)構(gòu)、鳥(niǎo)的飛行方式和體現(xiàn)的空氣動(dòng)力學(xué)原理，并且論述了人類(lèi)飛行的種種問(wèn)題，他特別討論了人造飛行機(jī)器翼面形狀、面積大小和升力的關(guān)系。這部書(shū)幾乎成了他同時(shí)代或比他稍

44、晚的航空先驅(qū)者的必讀書(shū)，為航空發(fā)展做出了相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。,,威爾伯·萊特在1901年11月2日寫(xiě)給查紐特的信中說(shuō)：“我閱讀研究李林塔爾的著作和所附的構(gòu)圖照片許多遍。這是一部相當(dāng)出色的著作。盡管在我看來(lái)，里面仍有一些錯(cuò)誤。然而當(dāng)考慮到它是一部先驅(qū)性著作，發(fā)展于一個(gè)全新的領(lǐng)域，其內(nèi)容還是相當(dāng)牢固和精確的?！蓖柌?#183;萊特也指出書(shū)中存在一個(gè)根本性問(wèn)題：他過(guò)低地估計(jì)了升力，又過(guò)高地估計(jì)了阻力。,,從1891年到1896年，他先后

45、制造了18種不同型式的滑翔機(jī)，其中有12種是單翼機(jī)，6種是雙翼或多翼機(jī)。他的滑翔機(jī)除了翼面積的大小和布局不同外，機(jī)翼形狀幾乎是一樣的，即用肋條制成彎曲的輻射狀骨架，然后再蒙上蒙皮，很像天空中飄忽飛行的大鳥(niǎo)的翅膀?；铏C(jī)典型數(shù)據(jù)是：翼展7米，翼面積約14平方米，弦長(zhǎng)2.5米，機(jī)長(zhǎng)2米，空重約20千克。,,李林塔爾從事滑翔飛行的主要目的是積累飛行經(jīng)驗(yàn)并且尋找在空中保持穩(wěn)定和可靠的操縱方法。在進(jìn)行了兩年的滑翔試驗(yàn)后，他從1893年開(kāi)始在懸掛滑

46、翔機(jī)上加裝水平和垂直安定面。前者用于保持縱向穩(wěn)定，后者用于保持橫向穩(wěn)定。在飛機(jī)操縱方面，李林塔爾主要運(yùn)用身體擺動(dòng)方式，即當(dāng)兩只手臂支承在滑翔機(jī)上時(shí)，身體下部和腿可以前后、左右擺動(dòng)，依靠重心移動(dòng)達(dá)到操縱目的。后來(lái)，他又在滑翔機(jī)上加裝了升降舵，提高了操縱性能。,,李林塔爾利用這些滑翔機(jī)進(jìn)行了大量飛行試驗(yàn)。他的滑翔距離一般都在100～250米左右。1895年，李林塔爾試驗(yàn)了機(jī)翼前緣襟翼裝置，以改善滑翔機(jī)的抗風(fēng)性能，同時(shí)也試驗(yàn)了空氣制動(dòng)裝置。他

47、的滑翔機(jī)的飛行過(guò)程中主要依靠身體擺動(dòng)進(jìn)行操縱。,,從1891年到1896年，他進(jìn)行了2500多次滑翔飛行，其中最遠(yuǎn)的可達(dá)300米。為了對(duì)滑翔機(jī)進(jìn)行研究和改進(jìn)，他同古斯塔夫合作，將許多滑翔飛行的情況拍成照片，然后加以分析和研究。這樣，李林塔爾留下了大量極其珍貴的飛行歷史照片，不僅為同時(shí)代提供了極其有益的借鑒，而且也為航空史研究留下了寶貴的第一手資料。李林塔爾的滑翔飛行在當(dāng)時(shí)就產(chǎn)生了廣泛而積極的影響。李林塔爾成了19世紀(jì)最后10年名符其實(shí)的

48、“空中飛人”。,,李林塔爾以其廣泛的研究、試驗(yàn)以及行動(dòng)對(duì)早期航空史產(chǎn)生了極大的影響。然而，對(duì)待航空發(fā)展的正確途徑，李林塔爾的認(rèn)識(shí)并不清楚。他重視試驗(yàn)完全是正確的，但不能因此而忽視理論。他曾說(shuō)過(guò)：“只有實(shí)際實(shí)驗(yàn)才能解決這個(gè)問(wèn)題，我們必須讓空氣和風(fēng)發(fā)表它們自己的意見(jiàn)?！彼踔吝€說(shuō)：“設(shè)計(jì)一架飛行器沒(méi)有什么，制造出來(lái)也不算了不起，試驗(yàn)它才是最重要的。”,,1896年8月9日，李林塔爾在試飛他的11號(hào)滑翔機(jī)時(shí)，開(kāi)始階段似乎一切正常，但幾分鐘后，

49、一陣大風(fēng)突然刮來(lái)，將滑翔機(jī)吹得失去了操縱，李林塔爾沉重地摔在了地上。第二天，在醫(yī)院中死去。據(jù)說(shuō)，他死前說(shuō)的最后一句話是：“必須做出犧牲?！?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,佩爾策(P.Pilcher，1866～1899)是愛(ài)爾蘭人。他從1895年開(kāi)始從事航空研究。在讀到李林塔爾的飛行事跡和照片后，開(kāi)始設(shè)計(jì)滑翔機(jī)。佩爾策認(rèn)為：“用滑翔機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)的目的是，使人們開(kāi)始得到空中飛行的實(shí)踐，以便在空中操縱一架飛行機(jī)器?！彼€指出：“

50、滑翔機(jī)是一種非常好的學(xué)習(xí)工具，它的主要作用就在于此。等到動(dòng)力以發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳形式裝到一架滑翔機(jī)上，或一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和一個(gè)翼面一道起作用，推動(dòng)一架機(jī)器前進(jìn)，那么，一個(gè)習(xí)慣于用一架簡(jiǎn)單的滑翔機(jī)從一個(gè)小山上作滑翔的人，就能相當(dāng)安全地飛行了。”,,1895年初，佩爾策制造了第一架滑翔機(jī)。它有一副類(lèi)似鳥(niǎo)翅膀的機(jī)翼，尾部只有垂直翼面。在多次試驗(yàn)時(shí)，這架滑翔機(jī)總是飛不起來(lái)。當(dāng)年６月到柏林請(qǐng)教李林塔爾。李林塔爾說(shuō)，水平尾翼是絕對(duì)必要的。后來(lái)，佩爾策設(shè)計(jì)出了

51、“蝙蝠”式滑翔機(jī)。這架飛機(jī)在飛行過(guò)程中，已能達(dá)到100米左右的滑翔距離。,,1896年，佩爾策又設(shè)計(jì)了一架“鷹”式滑翔機(jī)。它帶有輪式起落架、水平和垂直安定面，機(jī)翼和機(jī)身采用張線支柱結(jié)構(gòu)，在某種程度上比李林塔爾的滑翔機(jī)更為合理。佩爾策駕駛它進(jìn)行了多次成功的飛行，最遠(yuǎn)的曾飛行到300米遠(yuǎn) 。,,1897年夏，佩爾策又進(jìn)行過(guò)多次滑翔飛行，最遠(yuǎn)距離大約為150米。1898年春的試驗(yàn)，滑翔距離已達(dá)到300米。除繼續(xù)進(jìn)行滑翔試驗(yàn)外，動(dòng)力飛機(jī)的準(zhǔn)備工

52、作亦在進(jìn)行，汽油機(jī)在1898年夏已制造完畢，其功率為3千瓦，重量?jī)H為20千克。,,1899年9月30日，佩爾策又進(jìn)行了滑翔飛行，在場(chǎng)的有他的姐姐和英國(guó)航空學(xué)會(huì)的幾位同事。第一次飛行比較順利。第二次雖然遭了雨水使滑翔機(jī)變重，但還是飛了起來(lái)，然而操縱卻變得非常困難。突然，滑翔機(jī)因尾翼面破裂立即失穩(wěn)，頭部朝下撞回地面。佩爾策身受重傷，于10月2日離開(kāi)了人世，年僅33歲。,,,,,,在萊特兄弟之前，最后一位卓有成就的滑翔機(jī)名家是查紐特(O.Ch

53、anute，1832～1910)。他是美國(guó)土木工程師，1878年在訪問(wèn)英國(guó)時(shí)，因受維納姆的影響和鼓勵(lì)而走上航空發(fā)展之路。他廣泛收集有關(guān)航空的各種著述和文獻(xiàn)，并認(rèn)真加以研究，進(jìn)而對(duì)前人的成就和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行了獨(dú)到的評(píng)述。1894年，出版《飛行機(jī)器的發(fā)展》，對(duì)航空先驅(qū)者有很大指導(dǎo)意義。,,在李林塔爾的指導(dǎo)下，查紐特于1896年～1897年設(shè)計(jì)和試驗(yàn)了全尺寸滑翔機(jī)，由助手試飛。他十分強(qiáng)調(diào)操縱性能，設(shè)計(jì)的滑翔機(jī)的尾翼組件是柔性的，可進(jìn)行上下柔性操

54、縱。這比李林塔爾的進(jìn)了一大步?；铏C(jī)由懸掛式改為坐式，大大減輕了駕駛員的負(fù)擔(dān)?？梢哉f(shuō)，查紐特的雙翼機(jī)是萊特兄弟之前最優(yōu)秀的滑翔機(jī)。查紐特的助手曾駕駛它進(jìn)行了700次安全的滑翔飛行，最遠(yuǎn)距離為120米。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,蘭利的成就,蘭利(S.P. Langley，1834～1906)他是一位無(wú)論在喚起人們對(duì)航空的興趣，還是在航空基本理論研究以及設(shè)計(jì)實(shí)踐上都做出重要貢獻(xiàn)的偉大先驅(qū)者。他是為數(shù)不多的研究航空

55、問(wèn)題的職業(yè)科學(xué)家之一；他是少數(shù)在理論和實(shí)踐結(jié)合的基礎(chǔ)上研制飛行器的人之一；他是在萊特兄弟之前最接近發(fā)明成功動(dòng)力飛機(jī)的人。,,塞謬爾·蘭利年輕時(shí)是一位鐵路勘測(cè)和土木工程師。后來(lái)靠頑強(qiáng)自學(xué)，成為一個(gè)在數(shù)學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)領(lǐng)域具有良好造詣的人。 1887年蘭利任職于美國(guó)著名的史密森研究院，年底晉升為主席。蘭利很小就對(duì)鳥(niǎo)的飛行產(chǎn)生了極大的興趣，帶著奇異的思緒觀看鷹的美妙飛行。他說(shuō)：“很長(zhǎng)時(shí)間鳥(niǎo)的飛行始終引起我遐想。我很少有看到鳥(niǎo)而不

56、聯(lián)想的時(shí)候。即使后來(lái)我也常常幾小時(shí)觀看鳥(niǎo)的自由翱翔，試圖弄懂為什么鳥(niǎo)的翅膀即使不動(dòng)，也能在空中上升、下降、翻騰。我想在空氣中一定有什么秘密未被發(fā)現(xiàn)，它具有支配鳥(niǎo)的能力。”,,1886年，他開(kāi)始認(rèn)真研究飛行問(wèn)題。為此，他設(shè)計(jì)了旋臂塔并進(jìn)行了大量的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究平板和鳥(niǎo)翼在空氣中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生升力和空氣阻力的規(guī)律。由此他得出了許多定量的結(jié)果，也指出了前人包括牛頓在研究中得出的錯(cuò)誤結(jié)論。他得出了傾斜平板的升力規(guī)律是：升力與平板面積成正比，與速

57、度平方成正比，與迎角的正弦成正比。這個(gè)公式在今天仍然是正確的。,,1891年，他把這些研究結(jié)果總結(jié)寫(xiě)成《空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)》一書(shū)，在華盛頓史密森研究院出版。這部著作是較早的航空基礎(chǔ)理論著作之一，受到查紐特和蘭徹斯特等人的高度評(píng)價(jià)。蘭利在書(shū)中明確地說(shuō)：“通過(guò)過(guò)去幾年的研究結(jié)果，我認(rèn)為，可以制造出一種機(jī)器，當(dāng)它的傾斜平面以一定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，完全能夠在空氣中支持比空氣重得多的全部機(jī)器重量，并且能夠以極高的速度飛行”，而且“這種機(jī)器不僅在理論上是可

58、能的，在工程上也是可以實(shí)現(xiàn)的”。,,蘭利在理論研究的同時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)工作。他首先著重解決的幾個(gè)問(wèn)題，一是動(dòng)力問(wèn)題；另一個(gè)是機(jī)翼(升力面)問(wèn)題。他認(rèn)為，理論研究結(jié)果并不能完全直接用于實(shí)際設(shè)計(jì)，他說(shuō)：“對(duì)于一些重要問(wèn)題的解決，我并不是靠具有解決這些問(wèn)題的特殊知識(shí)，而是反復(fù)運(yùn)用試錯(cuò)法?！?,他首先進(jìn)行了橡筋動(dòng)力模型試驗(yàn)，一方面用于考察飛行器所需的動(dòng)力大小，另一方面研究升力面的形狀和面積，同時(shí)還可以研究它在飛行中的穩(wěn)定性。到1901年前

59、，他先后制造了大約40架模型，有單翼、雙翼、平面翼、彎曲翼等各種機(jī)翼布局。 1891年3月28日，他的一架橡筋動(dòng)力模型進(jìn)行了成功的飛行。爾后，他又進(jìn)行了大量試飛試驗(yàn)，其中比較好的結(jié)果是留空時(shí)間為8秒，飛行距離30多米。,,為了制造大型模型，必須具有更好的動(dòng)力裝置。他研究了各種動(dòng)力裝置，測(cè)量了各種燃料所含的能量，包括酒精，汽油，火藥等。動(dòng)力裝置包括壓縮空氣式，碳酸氣式，電池，蒸汽機(jī)和汽油機(jī)等。最后，他把精力集中在蒸汽機(jī)上面。他設(shè)計(jì)的蒸

60、汽機(jī)原理很簡(jiǎn)單，用汽油或酒精加熱螺旋管后(蒸汽發(fā)生器)，從一端輸入水，另一端便產(chǎn)生高壓蒸汽，靠這種蒸汽驅(qū)動(dòng)小活塞以驅(qū)動(dòng)螺旋槳產(chǎn)生拉力或推力。,,他設(shè)計(jì)的第一架“空中旅行者”模型編號(hào)為第0號(hào)，總重量約22千克。發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)功率為0.746千瓦。爾后他又設(shè)計(jì)了第1、2、3號(hào)“空中旅行者”，但都因發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足而放棄了。后來(lái)設(shè)計(jì)的第4號(hào)模型也未取得成功，也是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)功率不足。,,1894年蘭利設(shè)計(jì)了第5號(hào)飛機(jī)模型，其發(fā)動(dòng)機(jī)可產(chǎn)生0.746千

61、瓦的功率，模型的結(jié)構(gòu)同前面的相比最顯著的變化是安裝了縱向串聯(lián)機(jī)翼。它的翼面積為2.62平方米，具有曲線彎度，彎度比為1/5。蘭利通過(guò)研究表明，這種設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)最佳縱向穩(wěn)定性。他指出，縱向穩(wěn)定要使飛機(jī)重心、升力中心和發(fā)動(dòng)機(jī)推力線達(dá)到平衡，而橫向穩(wěn)定性問(wèn)題只要保證模型對(duì)稱，并使機(jī)翼具有上反角即可容易達(dá)到。,,1894年5月8日和6月7日號(hào)，第5號(hào)模型進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，但未獲成功。10月25日和11月21日，它在試驗(yàn)中大約飛行了5～7秒。其后他又

62、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，模型重量達(dá)到11.2千克，推力也增加到59牛頓。1895年5月9日，第5號(hào)“空中旅行者”模型在試驗(yàn)時(shí)，飛行了近40米遠(yuǎn)，留空時(shí)間7.2秒。,,第4號(hào)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和制造，改進(jìn)包括重心調(diào)整，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，但總重量卻降低了，這架模型稱為“新4號(hào)”，但它數(shù)次試飛都沒(méi)有成功。后來(lái)了也采用了前后串聯(lián)機(jī)翼，并安裝了兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使新4號(hào)變成第6號(hào)“空中旅行者”。它的翼面積為5平方米，總重量12.12千克。第5號(hào)，第6號(hào)都有尾

63、翼組件，起穩(wěn)定和控制作用。,,1896月5月6日的下午，第5號(hào)模型飛機(jī)進(jìn)行了一次非常成功的飛行。它上升到約20米的高度，飛行距離達(dá)760米，飛行軌跡是螺旋狀，一共有3圈 。那天在場(chǎng)觀看飛行的還有美國(guó)著名發(fā)明家亞里山大·貝爾(A.G.Bell，1847～1922)。 11月28日，第6號(hào)模型飛機(jī)進(jìn)行了高度成功的飛行。由于有兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，它的留空時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2分45秒，飛行達(dá)到1500米。它經(jīng)歷了數(shù)次下滑和上升以及轉(zhuǎn)彎飛行，直線飛行距

64、離超過(guò)520米。,,蘭利在1896年中取得的極大成功，是歷史上第一架重于空氣飛機(jī)成功地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)飛行的事例，證明重于空氣飛行器的可能性和現(xiàn)實(shí)性，在航空史上無(wú)疑應(yīng)該重重地寫(xiě)上一筆。1897年，蘭利在給史密森研究院的年度報(bào)告中指出，“我利用自己的試驗(yàn)取得的某種成功證明了重于空氣飛行機(jī)器的可能性……機(jī)械飛行現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。”,,蘭利完成了動(dòng)力模型飛行試驗(yàn)，準(zhǔn)備放棄進(jìn)一步發(fā)展載人動(dòng)力飛機(jī)的工作，留待后人進(jìn)一步研究。他做出這個(gè)決定主要基于以下考慮

65、，第一，他的目的只是想指出重于空氣飛行器的可能性，并通過(guò)實(shí)際的動(dòng)力模型加以證明；第二，載人飛行器的研究還需要解決許多已知和未知的問(wèn)題；第三，他本人年事已高(當(dāng)年62歲)，加之作為史密森研究院主席日常工作非常繁忙，難以再做更多的工作。,,美國(guó)總統(tǒng)麥金利(W.McKinley，1843～1901)對(duì)蘭利的試驗(yàn)很重視。1891年美國(guó)西班牙戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，他指定美國(guó)陸軍和海軍成立專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)，考察蘭利的試驗(yàn)工作并研究“制造能用于戰(zhàn)爭(zhēng)的全尺寸載人飛行機(jī)器

66、的可能性”。他指示蘭利承擔(dān)大的“空中旅行者”的研究，制造和試驗(yàn)工作，提供50000美元的經(jīng)費(fèi)，同時(shí)，史密森研究院也提供了20000美元經(jīng)費(fèi)。,,1892年12月12日，蘭利在給國(guó)防部炮兵局的信中表示愿意承擔(dān)此項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)載人“空中旅行者”過(guò)程中，遇到的第一個(gè)重大問(wèn)題是沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，蘭利對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)也不甚熟悉。為此，他把剛從康乃爾大學(xué)畢業(yè)的曼利(C.Manly)聘作助手。,,在發(fā)動(dòng)機(jī)方面，蘭利在美國(guó)進(jìn)行了多方面的考察，最后，同紐約的

67、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師巴采爾(Barzer)簽訂了生產(chǎn)功率為8.9千瓦，重量不超過(guò)45千克的發(fā)動(dòng)機(jī)，但巴爾采爾花費(fèi)了許多資金研制出的發(fā)動(dòng)機(jī)，性能不穩(wěn)定，也達(dá)不到要求的指標(biāo)。曼利借鑒了巴爾采爾設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，于1902年完成并試驗(yàn)了新型5缸星型水冷式汽油機(jī)，其功率達(dá)到38.8千瓦，而重量只有86千克。 1899年，蘭利和助手們對(duì)蒸汽機(jī)動(dòng)力模型第5、 6號(hào)進(jìn)行了大量飛行試驗(yàn)。為了獲得大飛機(jī)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，蘭利設(shè)計(jì)了四比一比例模型。1901年6

68、月18日，進(jìn)行了試飛。由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率只有1.12千瓦，兩次飛行，最好的只有120米，留空10秒。,,這架模型飛機(jī)的改制工作1903年4月完成。同年8月14日，四比一比例模型在試飛中取得了高度成功。 它在直線飛行120米后，轉(zhuǎn)了一個(gè)圈，又直線飛行了一段距離，留空時(shí)間27秒，共飛行了約340米。這架模型的基本布局同以前的模型相似，其空中平衡性能有了較大提高。這為蘭利研制成功全尺寸飛機(jī)增強(qiáng)了信心。在場(chǎng)觀看飛行的曼利記述說(shuō)：“這次飛行是一件大事

69、，任何在場(chǎng)的人一生都不會(huì)忘記?！?,全尺寸飛機(jī)空中旅行者金屬骨架，兩副機(jī)翼串聯(lián)，一個(gè)尾翼組件，兩副推進(jìn)式螺旋槳，連起落方式都采用船上彈射起飛?？罩新眯姓呷叽鐢?shù)據(jù)為：機(jī)長(zhǎng)15.84米，翼展14.63米，翼面積總計(jì)96.6平方米。垂直安定面面積為17.6平方米。飛機(jī)總重約為331千克。飛機(jī)螺旋槳直徑2.5米，螺距1.25米，傾角36°。,,1903年10月7日，曼利駕駛“空中旅行者”飛機(jī)在波托馬克河上進(jìn)行首次飛行試驗(yàn)。采用的起飛