莱特兄弟设计飞机的故事
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发布时间:2024-09-08 18:08
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时间:2024-11-08 18:39
莱特兄弟从小就对机械有着天生的爱好,喜欢拆卸和组装各种机械,尤其是旧时钟和磅秤。威尔伯比奥维尔大四岁,他们常常与同龄的孩子们一起玩耍。在家里,两兄弟自然玩在一起。1878年6月,他们全家从俄亥俄州的代顿市搬到了依阿华州的锡德腊皮兹市,住在该市的亚当街。圣诞节时,莱特兄弟的爸爸给他们带回了一个名为“蝴蝶”的玩具,告诉他们这是飞螺旋,能在空中高高地飞去。尽管威尔伯一开始有些怀疑,但当他们看到爸爸的表演后,他们开始相信除了鸟和蝴蝶之外,人工制造的东西也可以飞上天。
从那以后,他们开始拆解“蝴蝶”玩具,探索它为何能飞上天。他们的心中萌发了制造一种能飞上蓝天的东西的愿望。为了改善家庭设施和环境,威尔伯和奥维尔努力工作,修建了舒适的前廊,并重新装修了室内。1884年,他们全家从印第安纳州的里士满搬到了俄亥俄州。莱特兄弟都接受了良好的教育,但他们都没有获得文凭。奥维尔在大学第三年退学,帮助哥哥从事印刷生意。威尔伯担任编辑,而奥维尔成为了一本周刊的出版商。
他们对飞行的兴趣随着年龄的增长而增加,并开始研究报纸杂志上的文章以及德国Otto Lilienthal的飞行器概念图。他们相信,他们的好奇心在他们实现梦想之前不会被扼杀。莱特兄弟高中毕业后创办了“代顿周报”,并将其经营得红红火火。然而,他们始终对机械保持着浓厚的兴趣。1894年,他们将报纸典当给一家通讯社,并开设了莱特自行车修理店,后来发展成为莱特自行车公司。
他们不仅努力掌握前人的研究成果,还向鸟类学习,观察它们在空中的飞行,并研究它们的起飞、降落和盘旋的原理。这些新颖的想法在后来的航空工业中得到了应用。在吸取前人经验的基础上,莱特兄弟开始研制飞行器。他们用自行车生意赚来的钱进行飞机的研制。
1896年5月,他们关注了史密斯索尼安学院的Samuel Langley的蒸汽飞机模型的试飞,以及芝加哥工程师和飞行研究权威Octave Chanute在密歇根沙丘和湖边进行的飞机模型试飞。1899年5月,威尔伯给史密斯索尼安学院写信,请求得到航空方面的信息和书籍。基于Sir George Cayley、Chanute、Lilienthal、Leonardo da Vinci以及Langley的草图和灵感,莱特兄弟开始了他们的机械航空试验。
他们不仅努力掌握前人的研究成果,而且非常注重直接向活生生的飞行物——鸟类学习。他们常常仰面朝天躺在地上,几个小时都不动,仔细观察鹰在空中的飞行,研究和思索它们起飞、降落和盘旋的机理。这些新颖的想法在后来的航空工业中得到了应用。在吸取前人经验的基础上,莱特兄弟开始了飞行器的研制。
在没有得到别人资助的情况下,他们用自行车生意赚来的钱进行飞机的研制。兄弟俩的配合非常默契。哥哥威尔伯勤勤恳恳,扎实工作,拥有工程师的细致和谨慎;弟弟奥维尔则富有艺术家的想象力,敢于不断创新。两颗智慧的大脑密切配合,相得益彰。
莱特兄弟认为飞机能否顺利飞行,关键在于如何设计和控制它在飞行过程中各种受力间的平衡。维尔伯·莱特用一张水平放置的纸演示了这个问题:如果让它自由落下,在理想的平静空气当中,我们可以想象它一定是平稳落下,但理想条件是很罕见的,任何一点气流都会使得纸张翻转和飘荡。对于飞机来说,完全理想的空气条件下,要实现上天并不难,但是天空中总是存在风,这就使得实现飞机飞行的关键,在于如何调节飞机前后左右各个方向的受力平衡,特别是飞机的重心和升力受力点之间的关系。
最初,兄弟俩努力制造全尺寸的滑翔机。他们在北卡罗来纳州的基蒂霍克进行试验,那里风力大,是有利的练习场。不久,他们制作了第一架无人驾驶双翼滑翔机,并将其放飞。他们在飞机的前面安装了升降舵,可以用来操纵飞机的横轴。莱特兄弟在公众面前的形象始终是一体的,他们共享发明成果和荣誉。
传记作者James Tobin发现威尔伯在1899-1900年写的信中,从第一人称单数“我的”机器和“我的”计划改为了复数的“我们”和“我们的”,他说这表明奥维尔是一个聪明出众的人,从俄亥俄州的一个小店到与资本家、总统们商议,奥维尔一直是一位领导者。
1900年10月的一个傍晚,威尔伯·莱特成功地在滑翔机上飞行了几秒钟,虽然只是1米多高,但这超过了试图靠移动身体重量操纵飞行的李林达尔。第二年,他们在原有基础上改进,制成了一架滑翔机。在基蒂霍克海边的试验中,飞行高度达到了180米。1900-1903年,他们制造了3架滑翔机并进行了1000多次滑翔飞行,还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验,修正了李林达尔的一些错误的飞行数据,设计出了较大升力的机翼截面形状。在这期间,他们的滑翔机多次滑翔距离超过1000米。
经过不断钻研和改进,莱特兄弟不仅迅速掌握了当时的飞行器制造技术,而且在许多方面取得了重大突破。从1903年夏季开始,莱特兄弟着手制造著名的“飞行者一号”双翼机。动力飞行首先需要一台发动机,但当时市面上根本没有飞机的发动机出售,也没有一家公司愿意冒险制造航空发动机。
1903年12月17日,美国北卡罗莱纳州的基蒂霍克还在沉睡,天气寒冷,刮着大风。空旷的沙滩上静静地停放着一个带着巨大双翼的怪家伙,这就是人类历史上第一架飞机——“飞行者一号”。空旷的场地上冷冷清清,只有5个人到现场观看。10时35分,一切准备就绪。为了能够率先登机试飞,兄弟俩决定以掷硬币的方式确定谁先登机,结果弟弟奥维尔赢了。奥维尔爬上“飞行者一号”的下机翼,俯卧于操纵杆后面的位置上,手中紧紧握着木制操纵杆,威尔伯则开动发动机并推动它滑行。飞机在发动机的作用下先是剧烈震动,几秒钟后便在自身动力的推动下从“斩魔丘”上缓缓滑下,在达到一定速度后,威尔伯松开手,飞机象小鸟一样离地飞上了天空。虽然“飞行者一号”飞得很不平稳,甚至有点跌跌撞撞,但是它毕竟在空中飞行了12秒共36.5米,才落在沙滩上。接着,他们又轮换着进行了3次飞行。在当天的最后一次飞行中,威尔伯在30千米的风速下,用59秒飞了260米。人们梦寐以求的载人空中持续动力飞行终于成功了!不幸的是,几分钟后,一阵突然刮来的狂风把“飞行者”1号掀翻了,飞机严重损坏,但它已经完成了历史使命。人类动力航空史就此拉开了帷幕。
“飞行者一号”是一架双翼飞机,它的两个推进螺旋桨分别安装在飞行员位置的两侧,由单台发动机链式传动。操纵系统采用升降舵在前、方向舵在后的鸭式布局,这也正是莱特兄弟对航空事业的最伟大的贡献所在。李林达尔必须移动自己的身体,靠改变重心来操纵飞行器飞行,而“飞行者一号”的飞行员则通过机械装置使整个翼尖卷曲来达到同样的目的。飞机的爬升和俯冲依靠安装在飞机前部的一对双翼升降舵;一对方向舵与机翼卷曲机构互相连接在一起,安装在驾驶员身后。现代飞机转弯和做机动动作的主要部件都可以从这第一架飞机上找到,尽管它是那么原始。