人类五千年的飞行梦

李义方

时代发展到今天，对普通人来说，到天上转一圈已不再是个难以实现的梦想，但在五千年前，人类还只能望着空中的雄鹰痴痴做梦。从风筝载人到今天的航天飞机，人类不断实现着前人的梦想，超越着前人的梦想。

风筝和滑翔机

风筝起源于中国，大约出现在公元前1000年，但载人风筝的出现则要晚得多。欧洲的风筝直到14世纪才出现，但欧洲的风筝从它一出现就用于载人，进行军事侦察。

除了传统的风筝以外，哈格雷夫在1893年发明了盒式风筝，进一步提高了风筝的飞行性能。这是对现代风筝的发展作出的最大贡献。

人类在尝试飞行的初期，一直是很直观地模仿鸟类的飞行方式，制造各种材料的“翅膀”安装在人身上。这就是古老的、但不可能成功飞行的扑翼机。许多艺术家和早期追求飞行梦想的先驱，都尝试过利用扑翼机进行飞行，但由于结构上的缺陷，没有取得成功。

1804年，“航空之父”雷·凯利爵士根据风筝升空的原理制造并试飞了首架模型滑翔机。最成功的实用滑行机，则是莱特兄弟1920年改进的“莱特3号”。现代的滑翔机多用于运动休闲，实用价值已经不大了。

热气球与飞艇

热气球真正研制成功是1783年的事。约瑟夫·紫葛菲尔和艾蒂安内·紫葛菲尔兄弟是法国里昂附近一家造纸的工人，当他们看到碎纸片在篝火上飞舞时，不约而同地产生了利用热空气制造飞行物的念头。

从纸袋到布袋，直到1783年6月5日公开表演的巨大热气球，他们一步步地走向成功。热气球靠在底部补充或排放热空气来控制气球飞行的高度，靠人力驱动螺旋桨来推进。虽然在大风天不能出行，但在当时确实是一种相当令人满意的空中交通工具。

在热气球成功升空之后，人们开始尝试为气球安装动力，因为人这种动物，要作为起推动作用的“发动机”力量太小了。也正是基于这种想法，诞生了在空中称霸一时的飞艇。

最早的飞艇是法国工程师吉法尔首先制造成功的。虽然能够飞在空中，但由于原始的蒸汽机还相当不完善，动力性能相当令人失望。

直到1884年，勒纳尔和克雷布斯——两名军事工程师才利用电动机做动力，设计成功了世界上最早的实用软式飞艇——“法兰西”号。从此以后，飞艇作为有史以来最成功的载人飞行器登上历史舞台。软式飞艇看上去，和热气球并没有什么区别，只是安装了当时较先进的动力装置罢了。

19世纪80年代后期，人们开始使用汽油发动机来作实验飞艇的动力。1900年，德国人齐柏林制造出了第一艘硕式飞艇"LZ一1”号，飞艇不但面貌一新，而且靠汽油发动机驱动，动力性能也得到前所未有的提高。

1910年，齐柏林飞艇以软式飞艇无法比拟的安全性、可靠性以及载重量，正式成为空中的主要交通工具。在以后的几十年当中，相继飞行了800多个“航班”，运送了17000多名乘客，航程达到185000千米，同时飞艇逐渐统治着广袤的天空的同时，飞机的诞生开始向这种空巾霸王发出挑战!

螺旋浆飞机

1903年12月17日，美国人莱特兄弟制造的世界上第一架依靠自身动力载人飞行的飞机首次试飞成功。这架飞机采用单发动机双螺旋浆提供动力。飞行员俯卧在飞机中部，通过改变双翼的形状来调整飞行方向。但是，单发动机的飞机在飞行中常常出现空中停车的故障，严重威胁飞行安全。

后来多台发动机的使用大大提高了飞机的飞行安全性能。同时，操纵方便灵活的单翼飞机逐渐成为螺旋浆飞机的主流。飞得更高、更快、更远，成为航空工业竞争的目标。第一次世界大战为各国航空工业的发展提供了契机，因为战争需要飞得更快的飞机。然而，螺旋浆飞机受制于发动机的功率，已无法大幅度提高飞行的速度。

喷气式飞机

1910年12月10日，在法国巴黎展览会上，亨利·科安达的飞机在试飞时坠毁。他使用一台37千瓦的发电机送风，同时增设一个燃烧室，使燃气在尾管中膨胀。这台发动机就是喷气式发动机的雏形。

喷气发动机，又叫涡轮喷气发动机。空气由进气道波吸人压缩机，经压缩后送到燃烧室，燃烧后产生巨大的热量。蜗轮的功能是使高温气体在其中膨胀，尾喷管使气体继续膨胀后，形成一股向外喷射的高速气流。喷气发动机的功率远远高于蜗旋浆和内燃机。

超音速飞机

音速是指在海平面上气温为零摄氏度时，声音在空气中的传播速度，约为每秒340米。当飞机时速接近音速时，飞机性能急剧变化，操纵困难，这称为音障。这主要是因为飞机上出现了局部超音速区，产生波阻，使气流严重分离、阻力加剧引起的。

突破音障，是喷气式飞机发明后航空界的一个难题。人们使用后掠翼和加大发动机的推力的方法，成功地解决了这个难题。

美国航空公司的斯托克博士和贝尔对激波做了深入的研究，设计了超音速飞机应具备3040度的后掠角。之后，贝尔公司开始研制能冲破音速的飞机X一1。1947年10月14日上午10时，一架悬推X-1火箭飞机的B一29轰炸机起飞。脱离轰炸机后，X-1飞机的4台火箭发动机相继点火。1分28秒后，飛机达到音速。在燃料即将耗尽时，飞机飞行速度达到1．015倍音速。这是载人航空器首次突破音速。

1967年10月3日奈特架驶的X-15A-2创造了每小时7279千米的世界纪录。

战斗机

当飞机刚刚被发明出来的时候，它就被用于战争。在最早的空战中，飞行员像骑士决斗那样驾驶飞机用手枪对射。这要求飞行员不仅要有良好的驾驶技术，还要是个神枪手。

第一次世界大战造就了空军。但是，由于技术制约，空军并不是战场上的主要力量。飞行员除了参中空战外，还担负着战场侦察、空中巡逻、对地轰炸等繁多的职能。随着战争的深入，各国逐步发展出专门用于空中对垒的机型，这就是战斗机。第二次世界大战是战斗机崛起的转折点。

喷气式战斗机是英国研制的单发螺旋浆飞机。翼展11．22米，机长9．12米，机高3．48米，起飞重量2415公斤，单飞时速571千米，航程为805公里，装8挺机枪，乘员1人。由于能否争得制空权成为决定战争胜负的重要方面，战斗机得到了长足的发展。以后随着喷气发动机和导弹等先进技术的应用，现代战斗机诞生了。现代战斗机一般都具有良好的飞行特性，强大的武器装备，精密的雷达导航系统和电子设备。

直升飞机

1878年，意大利人恩里克·弗拉尼尼制造了第一架实用的直升飞机，当时这架直升飞机升高了12米，但只在空中停留了12秒。

直升飞机由于不用借助跑道就能起飞，这种灵活性使它可以在现代飞行器家族中占有一席之地。现代的直升机除了用于军事，还广泛用于运输、摄影、紧急医疗等方面。

裁人航天器

当第一颗人造地球卫星“卫星1号”于1957年发射成功后，人类就敲开了太空之门，走上了探索太空的艰难旅程。地球是人类的摇篮，人类自古以来都生活在这个蔚蓝色的摇篮中。如今，随着人类对太空的认识逐渐加深，随着人类航天技术逐步成熟，人们终于将宇航员送上九天，圆一个自古以来人类的航天之梦。

1969年，美国宇航员登上月球，标志着人类从摇篮迈出了一大步。然而，星际旅行需要耗费巨大的人力物力。从目前人类掌握的技术来看，人类还不可能在太空中走得更远。

因此，更加实际的问题摆在人们面前：怎样有效地利用太空为人类服务呢?太空中具有许多地球上不具备的物理环境。在真空、失重、强辐射等条件可以改变物质的一些特性，可以合成地球上没有的物质。因此，人们想到应该在环绕地球的轨道上建立空间站，使人类在空间站上能够长期工作和生活。

在太空中生活的人们需要大量的水、空气和食品。这些在地球上毫不费力就可以得到的东西在太空中却是十分宝贵的资源。为了维持宇航员们生活和工作的需要。每隔一段时间，就要从地面送一些补给、装备和新人员。但是，每次执行运载任务的火箭都在大气中白白烧掉，确实浪费了大量的财力。因此，航天事业需要一种可回收再利用的航天器。它能像火箭一样发射升空，完成太空任务后，又能像飞机那样降落在机场上。这就是太空穿梭机，也叫作航天飞机。

航天飞机的出现，使人类往返太空与地球的方式更加方便。航天飞机是在飞机的基础上发展起来的。经过近20年的研究和试验，美国在1981年4月12日成功发射了第一架航天飞机。它是能自由往返于地球与太空的航天器。