Ⅰ 发明飞机有哪些故事用什么材料制造的为什么要用这种材料做飞机对人类生活有何帮助
自从莱特兄弟1903年第一次进行了有动力的飞行后,时间仅之过了70多年人类就突破了平流层,进入到了外层空间。时至今日,世界上没有哪个表面能躲过卫星的窥视。达芬奇的梦境和设想成为了现实。
人类是一种好战的生物,从实现空中自由飞翔的美丽梦想到让死神上天仅仅用了八年。而首次真正的空战则只是三年后的事。
随着科学技术的进步,蒸汽机、电动机、内燃机等动力装置相继问世,气球的动力来源得到了解决。于是,人们全面展开了对能飞的气球——飞艇的研究。1852年,法国工程师吉法德进行了研究。同年9月,吉法德进行了首次试飞并获得成功。
其后的多次试验发现软式飞艇存在不少问题,飞艇的气囊不仅难以保持外形的恒定,而且容易破损。于是,有人想法在气囊内固定了一个环形龙骨并获得成功。这就是半硬式飞艇。后来,德国一名飞行爱好者用木质材料为飞艇气囊制作了一个外部支架,将气囊固定在支架内保持外形,从而制成了硬式飞艇。这个改进不但彻底解决了保持气囊外形的难题,而且也利于飞艇的搬运。这种结构逐渐成为以后的标准飞艇样式。
1885年底,德国工程师本茨与戴姆勒联合发明了实用的汽油发动机,使人类拥有了推力更大的动力装置。从此以后,飞行器的发展越来越快。
1898年,德国的齐柏林首次设计和制造出了硬式飞艇。这种飞艇使用结构完整的骨架保持气囊的外形,采用活塞式发动机作动力,因而飞行性能好,装载量大。1900年,齐柏林驾驶他那庞大的硬式飞艇成功飞越了康斯坦茨湖,引起轰动。1903年,法国的勒博迪兄弟制造出了世界上第一艘真正实用的飞艇。这艘飞艇在同年11月12日一次飞行了61公里。
此后,气球与飞艇的发展进入了极盛时期,在军事和交通运输领域得到了广泛应用。在军事方面,德、法、俄、英等国相继组建了飞艇部队,把飞艇引入了战场。例如在1911年的意大利—土耳其战争中,意大利首次使用了3艘飞艇对土耳其进行侦察和轰炸;1914年8月5日,德国使用品柏林飞艇大规模轰炸法国要塞城市列日;一年以后,德国又出动5艘LZ-38型齐柏林飞艇横跨英吉利海峡轰炸伦敦;炸死7人,炸伤30多人,在英国人中造成了"齐柏林"大恐慌。在运输方面,德国于1910年6月28日在法兰克福与杜塞尔多夫之间建立了一条定期飞艇空中航线。在这条航线上飞行的是LZ-7型齐柏林飞艇,它可载24名旅客和12名空勤人员,飞行速度高达每小时70多公里。1912年,一艘齐柏林飞艇还用20天的时间实现了人类首次环球飞行。
1903年12月17日,莱特兄弟进行了人类历史上的首次有动力、可操纵持续飞行试验。试验中,飞机成功地飞行了约260米距离。新闻界对莱特兄弟的突破进行了广泛的报道。但这一成功并未引起美国政府及公众的重视和承认。欧洲国家对此则干脆表示难以置信。在莱特兄弟飞行成功9天以后,兰利研制的一架飞机在试飞中失事,这一事件更加影响了飞机的推广。美国人普遍对研制飞机的行为进行了攻击,认为这太浪费纳税人的金钱。莱特兄弟对几年努力的心血得不到承认备感失望,甚至一度想与飞机告别。经过一段时间的冷静思考后,莱特兄弟决心把研制工作继续下去。他们坚信,迟早有一天他们的成果会得到公正的评价。为了不至于引起公众的批评,莱特兄弟将研制工作转为秘密进行。1905年,他们制造出了一架能够在空中停留半个多小时的飞机。莱特兄弟打算把飞机赠送给美国政府,但当局仍然对他们的成就不加理睬。心灰意冷的莱特兄弟在万般无奈中只好暂时中止了对飞机的研究。
在莱特兄弟的成就促进下,欧洲特别是法国的飞行事业在1909年取得了重大的进展。这一年的8月,法国兰斯主办了一次盛大的飞行集会,欧洲的飞行员们相继创造了多种飞行记录。然而,给世界带来强烈震撼的还要数法国飞行员路易·布莱里奥。他驾驶一架飞机成功飞越英吉利海峡,降落到了大不列颠国土上。这个事件不仅给世界公众留下了十分深刻的印象,而且也使英国人大为吃惊:他们意识到了某种突如其来的危险。飞机的发展使他们预感到单纯凭借海上防御力量今后已不可能保证自己国家的安全了。
航空事业的不断发展使各国军事当局认识到了航空气在军事领域里的发展前景,欧洲的各个强国开始搜罗各种各样的飞机以供陆军使用。不过,这时的飞机还主要用于侦察,飞机的研制工作大多也由私人进行,因而进展相当缓慢。在德国,人们的兴趣还主要集中在体积庞大的齐柏林飞艇上,因为此前公众的捐款使齐柏林得以继续以飞艇先驱者的身份从事研制工作,并最终向德国人证明了这种飞艇的实用价值。在另外两个航空大国法国和英国,飞机开始受到更多的关注。
但是,军人们已经急不可待地要把这件新式武器用于战争了。尽管飞机此时还存在许多问题,甚至还经常带来一些灾难性的后果,但职业本身就充满危险的军人却顾及不了那么多。于是,飞机在意土战争中首次露面了。
到第一次世界大战爆发,尽管航空兵还处于相当幼稚的时期,但是,飞机已经在实践中显示出了它的非凡作用与广阔的发展前景。飞机上的武器装备也逐渐由手枪、手榴弹发展成为机枪、炸弹。其后的战争实践证明,飞机的参战使战争的整个作战样式、战场面貌发生了根本性改变。人类的残杀也从地上海上一下子飞到了空中。
1914年8月,给人类社会带来巨大灾难的第一次世界大战爆发了。这在当时是一种令人无法预料的新型战争:庞大的军队、密集的士兵、彼此相隔数码对峙几月甚至几年的战线……战前人们谁也不会料到飞机会在这次战争中得到突飞猛进的发展,然而事实却向人们证明:空中作战的许多样式是在这场战争中播下的种子,从此以后,空中作战思想就开始萦绕在世人的脑海中,并进而改变了整个战争的面貌。
几百年以来,骑兵一直把自己视为陆军的眼睛,因为它可以搜索敌人,并将敌情报告给司令部。然而,在第一次世界大战中,飞机却使骑兵受到了"威胁",因为一架飞机在几百英尺的高空可以完成同样的侦察任务,而且飞行员在几分钟内即可将获得的情报送交司令部。
侦察是飞机在军事上的第一个应用领域,也是飞机在大战初期的核心任务。1914年9月3日,法国的一架侦察机发现德军已经不再绕着巴黎的西郊向前疾进,而是向东直插这座城市的内部,从而将他们的右翼暴露于外。这一情报使法军掌握了德军的弱点。法军抓住时机,发动了规模巨大的马恩河战役,阻止住了德军的进攻,扭转了战场上的不利态势。
最早飞机上没有安装武器,只是侦查用。你飞过来,我也飞过去,见了面还很有绅士风度的打个招呼挥挥手。不过好景不长,很快空战的时代到来了。
人类史上首次空战:第一次世界大战时期,法国飞行员安德烈驾驶一架双翼飞机飞往比利时列日一带执行侦察任务;与此同时,德国飞行员汉斯也正驾驶飞机前往马恩河岸执行同样的任务。两机在空中迎面相遇,汉斯按照飞行员的规矩绅士般地向对方挥手致意,但安德烈可不吃这一套,反而嘲笑地向他伸出小指头。这一污辱性的动作令汉斯怒火中烧。
报复心促使汉斯立刻调转机头向安德烈扑去,安德烈也不示弱,驾驶战鹰往回盘旋,并再次向汉斯晃动一个小指头。岂有此理!汉斯拔枪射击,安德烈也举枪还击,两人在空中就斗在一起。然而两人却弹弹虚发,谁也没法将对方置于死地,很快便兴味索然。于是两人干脆挥手告别,各干各的活去了。人类历史上第一场空战便这样草草收场了。
但是,两个人在空中的这番斗气却让军事家们茅塞顿开。汉斯回营后一通诉苦,令德国人大为激动,人类战争史上第一架武装战斗机由此诞生了
1914年10月5日,法军飞行员约瑟夫·弗朗茨和机械员兼观察员路易·凯诺中士驾驶一架瓦赞飞机在己方阵地上空巡逻。这种飞机结构紧凑,有两个座位,采用推进式发动机。观察员位于靴形短舱的前部,操纵一挺0.303英寸口径的能活动的刘易斯式轻机枪。刘易斯式轻机枪是当时最先进的机上机枪之一。这种机枪是美国人艾萨克·刘易斯上校于20世纪初设计的一种轻型气冷式武器,它有一个内装47—90发子弹的鼓形弹匣,插在机匣顶部。拆掉枪筒套筒以后,机枪的重量便减轻许多,因此它是一种很好的机载武器。凯诺中士把这挺机枪架在机头上,机枪的底座是活动的。他摆弄着这挺机枪,怀疑它是否真的有效,很想有个机会试一试。正当他手痒难捺之际,一架倒霉的德国阿维亚蒂克双座侦察机闯入了他的视野。弗朗茨驾机冲了过去,德机并未急着逃跑,因为飞行员没看到那挺可怕的机枪。当两机距离接近时,可怕的机枪吐出了"火舌",惊慌失措的德机一会儿工夫就被击中坠毁。这是战争史上第一次用机枪进行的空战,空中追逐与歼击的时代由此开始。
在第一次世界大战中,飞机还被广泛运用于空地协同作战。在1917年11月20日进行的康布雷战役中,英军派出了1000余架飞机参战。这些飞机以低空盘旋的噪音来掩盖坦克开进的隆隆声,以对地轰炸和机枪扫射来支援地面部队的行动,这些飞机还轰炸了德军的炮兵和指挥部。经过10个小时的激战,英军突破了德军的防线,俘敌8000余人,缴获火炮100余门。11月30日,德军在1000余架飞机的支援下实施反击,收复了失地,俘敌9000余人,缴获坦克100辆,火炮148门。这次战役是坦克、飞机、步兵、炮兵的首次协同作战,为协同战役理论的产生奠定了基础。航空兵的低空强击战术也在这次战役中得到了发展。在这一时期,德国人在飞机配合陆军作战方面处于领先地位,他们专门生产了有装甲的J级飞机和轻型CL级飞机用于攻击地面目标。
德国的J级"容克"式飞机是现代强击机的雏形,它的机身全部用铝合金制造,飞机腹部装有下射机枪,座舱周围装有5毫米厚的钢板。飞机携带有集束手榴弹和手抛轻型炸弹,可有效地执行对地攻击的任务。德国还在1918年1月26日颁布的《阵地战中的进攻》细则中明确了航空兵在诸兵种协同作战中的具体运用办法。1918年3月21日,德国航空兵在皮卡迪进攻战斗中实施了这一细则。侦察航空兵首先期飞,进行战场监视和收集情报,使指挥部随时掌握突击进程;歼击航空兵掌握"制空权";强击航空兵随即投入战斗,对敌步兵和炮兵实施猛烈扫射。第二天,德军步兵又在30架强击机支援下,粉碎了英军第50师和61师的抵抗。第三天,德国强击航空兵有效地阻止了英军第5集团军预备队的开进,并袭击了撤退的英军部队和辎重队。这次战役,积累了丰富的在协同作战中使用航空兵的经验。
1914年8月,英国皇家海军改装了3艘水上飞机母舰,每艘可搭载3架水上飞机。1914年11月,皇家海军决定用这3艘水上飞机母舰从海上对库克斯港以南的一座齐柏林飞艇库发动一次袭击。这将是真正的海军航空兵作战。飞机将从海上的母舰上起飞,攻击远远超出任何陆基飞机作战半径的目标。
12月24日17时,由3艘水上飞机母舰、2艘巡洋舰、10艘驱逐舰、10艘潜艇组成的庞大舰队从哈里奇出发了。在夜幕的掩护下,舰队于凌晨4时30分顺利通过了北海,6时整到达了弗里西亚群岛旺格奥格以北40海里的预定位置。
Ⅱ 莱特兄弟是怎么发明飞机的
1903年12月17日,这是一个寒冷的冬日。在美国北卡罗来纳州基蒂霍克的一片荒地上,寒气袭人,朔风四起,天空布满浓云。莱特兄弟俩设计制造的“飞行者号”飞机,就要当众试飞了。
前几天,莱特兄弟在许多公共场所贴出了飞机试飞的海报,他们希望向更多的人展示自己多年来含辛茹苦制造的飞机。此时,他们热切地期待着观众们的到来,可惜观众只来了五位。“等一等,再等一等”,然而仍然是那可怜的五名观众,他们不论是因为好奇,还是关心飞机试飞,总之,他们侥幸地成为幸运的观众,成为有史以来亲眼目睹飞机升空的第一批历史见证人。
试飞时间到了,莱特兄弟决定不再等了。弟弟奥维尔坐进了飞机上的座椅,哥哥维尔伯启动了汽油机,随着一阵震耳欲聋的轰鸣声,“飞行者号”徐徐飞离了荒地。1米,2米……维尔伯的心吊在了嗓子眼,嘴里数着数。在12秒内,“飞行者号”摇摇晃晃地飞行了大约35米的距离,飞机轮子超出地面1米。
“成功了!”“飞行者号”的轮子刚刚落地,五名观众和莱特兄弟便欢呼起来。维尔伯大哥紧紧拥抱了弟弟。眼睛里噙着激动和喜悦的泪花。虽然这次试飞的滞空时间很短,飞行高度低得可怜,飞行距离近得很,但它确是人类第一次实现机器动力飞行,打破了比空气重的机器不能飞行的断言,从而开辟了人类航空科学技术的新纪元。莱特兄弟的试飞成功,实现了人类依靠机器动力飞上天空的梦想。
莱特兄弟是美国俄亥俄州丹顿人。维尔伯·莱特1867年生,比弟弟大四岁。在儿童时代,兄弟俩就是形影不离的好朋友,同起同坐,同止同行。幼年时,父亲送给他俩一架会飞的竹蜻蜓,兄弟俩爱不释手,仿制了几架,都成功地飞上了天空。哥哥善于动手,弟弟善于动脑,二人合作,相得益彰,相辅相成,左邻右舍无不钦慕。
由于莱特家中贫困,莱特兄弟俩失去了接受高等教育的机会,只能依靠修理当时刚刚在美国兴起的自行车维持生计。在修理自行车的同时,兄弟俩经常阅读、讨论有关飞行的报道和文献,关注着滑翔机研究的每一项进展。虽然莱特兄弟文化水平不高,但他们能够刻苦自学,不怕吃苦,善于钻研,逐步掌握了飞行的基本理论。
经过多年的努力,莱特兄弟成功地制成了当时世界上最先进的滑翔机。从1900年到1902年,莱特兄弟先后进行了1000多次滑翔飞行实验,获得了大量的宝贵数据。小奥维尔还在飞行中成功地实现了倾斜滑行、空中转弯等难度很大的驾驶动作,这在当时被人们视为“冒着生命危险”的飞行动作。根据新的实验和发现,莱特兄弟在1902年制成装有活动方向舵的滑翔机。
莱特兄弟深深懂得,光依靠无动力滑翔是不可能征服天空的,必须依靠动力才能完成真正意义上的飞行。飞机的动力依靠什么呢?他们首先把目光落在了蒸汽机上。可是,当时再精巧的蒸汽机安装在滑翔机上也显得是庞然大物,根本不可能做到。他们就把研究方向转向了当时刚刚兴起的内燃机上。
从1885年德国人戴姆勒按奥托内燃机原理,研制成四冲程汽油机之后,本茨将汽油机用于汽车,形成了汽车工业。汽油机在汽车工业的推动下起步,由于航空工业的需要而取得了更大的发展。19世纪80~90年代,汽油机的转速约为500~800转/分,20世纪初提高到1000~1500转/分,它具有安装在飞机上的可能性。
1903年初,莱特兄弟在取得了大量滑翔飞行经验和数据之后,大胆计划往滑翔机上安装当时最先进的汽油活塞发动机。然而,他们两人对汽油机的知识几乎等于零,只好白手起家,一切从头学起。他们买来一台废弃的汽油机,卸下来再装上去,装上去再卸下来,最后总算可以使用汽油机了。但对于安放多大的发动机合适,他们不清楚;发动机的功率与飞机有什么关系,他们也不知道。一切都要依靠实验。
为了测量滑翔机的运载能力,莱特兄弟一次次地往滑翔机上装沙袋进行实验,最后总算弄清了他们制造的滑翔机最大载重不能超过90千克。也就是说安装在滑翔机上的发动机不能超过90千克。可是当时制造出来的最小的发动机,也有140千克重。没有合适的发动机就意味着永远只能滑翔飞行,怎么办?莱特兄弟又陷入了困境。
自近代科学技术诞生以来。人类从其中取得的伟大业绩主要可分为两个方面,一方面是从自然界中发现客观的规律,另一方面遵守规律创造自然界不存在的东西。莱特兄弟最大的乐趣就是从事从“无中创造有”的事业,没有合适的发动机,“自己研制”!兄弟俩很快又变成发动机制造商。20世纪初期,汽油机的制造是一门相当深奥的技术项目,莱特兄弟屡败屡起,以精卫填海般的坚定意志,从事着研制工作。就这样,他们终于感动了一位名叫狄拉尔的机械技师。
“你们兄弟俩都问汽油机的事,看来想抢我的饭碗喽,我肚子里的那点真货差不多被你们掏空了。”狄拉尔幽默地说。
“我们一定要制造出重量轻、马力大的汽油机,然后把它装在我们的滑翔机上。”
“小伙子们,你们的精神感动了我。如果你们不嫌弃我这个老头子,算我一个,怎么样?”狄拉尔其实并不老。
“太好了,狄拉尔大叔,这回飞机准会成功!”莱特兄弟几乎高兴得要把狄拉尔抬起来,抛向天空。
兄弟俩在狄拉尔技师的帮助下,经过许多曲折和艰辛,终于制造出了一部四个汽缸、12马力(1马力约为735瓦)、重70余千克的汽油发动机。接着,他们又试制了螺旋桨。当他们把一切安装就绪时,就等待机会进行试飞了。
仲秋时节,秋高气爽,万里无云,一个多么难得的试飞好天气呀。莱特兄弟心里十分高兴,看来胜利已经在向他们招手了。维尔伯转动螺旋桨,奥维尔启动汽油机,点火、给油、松开离合器,随即汽油机突突地运转起来,好兆头,飞机发动机启动十分成功。
螺旋桨呼呼地飞速旋转着,奥维尔缓慢地把油门加大,然后放开了飞机制动器。起飞,飞机缓缓地向前驶去,速度由慢变快。奥维尔想操纵飞机从滑行进入爬升状态,他把操纵杆拉到了尽头,可是飞机还在地上滑行。最后,这架不会飞的飞机撞到一个土堆上,停住了。试飞失败了,奥维尔失望地哭了起来。
“奥维尔弟弟,不要哭了。我们应该找到失败的原因!”大哥安慰着弟弟。
“什么失败的原因,我们永远不会成功。”
奥维尔是一个性格外露的人,容易感情冲动。参加试飞的狄拉尔却从试飞中看出了门道,他认为不能光从发动机减少重量一个方面考虑问题,飞机的自重也要减轻。经过发动机重量减轻和飞机自重减轻,飞机可以在瞬间离开地面飞行一段短短的距离了。
1903年11月末,一架用轻质木料为骨架、帆布为基本材料的双翼飞机终于竣工了,莱特兄弟把它命名为“飞行者号”。该机以双层机翼提供升力,活动方向舵可以操纵升降和左右盘旋,汽油发动机推动螺旋桨,驾驶者俯卧在下层主翼正中操纵飞机。1903年12月17日试飞成功,极大地鼓舞了莱特兄弟。
从此,莱特兄弟一边调试改造飞机,一边进行飞行表演,以扩大航空的社会影响,募集更多的研制资金。莱特兄弟在全国各地巡回表演他们的飞机和飞行,获得了很大的成功。
一转眼到了1908年,莱特兄弟的飞机性能已经有了很大的改进。这一年秋天,莱特兄弟应邀去法国进行飞行表演,创造了连续飞行2小时20分23秒的新纪录。
如今,航空事业已经高度发达,然而人们仍然牢记着莱特兄弟的功绩,他们的“飞行者号”被人们公认为世界上的第一架飞机。
知识点
滑翔机
滑翔机是一种没有动力装置,重于空气的固定翼航空器。它可以由飞机拖曳起飞,也可用绞盘车或汽车牵引起飞,更初级的还可从高处的斜坡上下滑到空中。在无风情况下,滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力,这种损失高度的无动力下滑飞行称滑翔。在上升气流中,滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高,通常称为翱翔。滑翔和翱翔是滑翔机的基本飞行方式。
Ⅲ 飞机是怎么发明出来的
一、飞机发明者争议:
飞机是人类在20世纪所取得的最重大的科学技术成就之一,有人将它与电视和电脑并列为20世纪对人类影响最大的三大发明。
关于世界上最早的飞机到底是由谁发明各国尚存在争议,但较为普遍的观点是由美国人莱特兄弟发明。
美国人认为飞机的发明者是美国人莱特兄弟(Wilbur Wright和Orville Wright),于1903年12月17日上午10点35分在美国试飞成功。
法国人认为世界最早的飞机是由法国人克雷芒·阿德尔(Clément Ader)发明,于1890年10月9日在法国试飞成功,部分人认为他发明了历史上第一架飞机。
巴西人认为是巴西人阿尔贝托·桑托斯·杜蒙特(Alberto Santos-Dumont)发明了飞机,1906年10月12日桑托斯-杜蒙特的“14 bis”飞机成功地飞至60米高空是世界上第一次成功的动力飞行,之前的飞行并没有达到真正意义上“飞”的标准。
据未经证实的报道,德国飞机制造业先驱古斯塔夫-韦斯科普夫于1901年成功试飞“秃鹫”飞行器,可以离开地面飞行2.5公里,古斯塔夫将比莱特兄弟研制飞机的时间早两年。
二、飞机的诞生:
二十世纪最重大的发明之一,是飞机的诞生。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而2000多年前中国人发明的风筝,虽然不能把人带上天空,但它确实可以称为飞机的鼻祖。
20世纪初在美国有一对兄弟他们在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献,就是莱特兄弟。在当时大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能,而莱特兄弟确不相信这种结论,从1900年至1902年他们兄弟进行1000多次滑翔试飞,终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。这是人类在飞机发展史上取得的巨大进步。
三、莱特兄弟与飞行者一号:
从1899年开始,莱特兄弟先后研制了三架滑翔机。头两架滑翔机满意地解决了飞机的稳定和操纵问题。但由于完全使用了过去留下的机翼升力和阻力数据,因此这两架滑翔机的飞行性能不高。于是他们决定自己进行实验,以获得尽可能准确的数据,用以指导飞机设计。这些实验是利用自行车轮加装实验件旋转进行的。尔后他们又自制了风洞进行精确实验。1901年9月~1902年8月间,他们共进行了几千次试验,开展了大量有关机翼升力、阻力、翼型的试验研究。
莱特兄弟认为,困扰航空先驱们的飞行难题有三点:机翼、发动机,以及如何控制飞机。而且如何解决控制飞机的问题尤为困难和重要。他们通过观察,认为鸟类是通过改变翅膀后端羽毛角度来控制飞行方向变化的,但如何能达到上述效果两兄弟却全然不得要领。直至威尔伯在自行车店里玩包装纸盒时突发奇想的想出了“翘曲机翼”技术。
1904年1月~5月,莱特兄弟制造了新的飞机,性能有了很大提高。1905年又制造了“飞行者三号”。它在试验中留空时间多次超过20分钟,距离超过30千米。10月5日的试飞取得的最好成绩是:飞行时间38分钟飞行距离38.6千米。“飞行者三号”共飞行了50次,全面考察了飞机具有重复起降能力、倾斜飞行能力、转弯和完全圆周飞行能力、8字飞行能力。能进行这些难度较大的机动飞行和有效操纵表明,这架飞机已具备实用性,因此被看作是第一架实用飞机。
四、影响:
自从飞机发明以后,飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。由于发明了飞机,人类环球旅行的时间大大缩短了。世界上第一次环球旅行是16世纪完成的。当时,葡萄牙人麦哲伦率领一支船队从西班牙出发,足足用了3年时间,才穿越大西洋、太平洋,环绕地球一周,回到西班牙。
19世纪末,一个法国人乘火车环球旅行一周,也花费了43天的时间。飞机发明以后,人们在1949年又进行了一次环球旅行。一架B—50型轰炸机,经过4次漂亮的空中加油,仅仅用了94个小时,便绕地球一周,飞行37700公里。强中更有强中手。超音速飞机问世以后,人们飞得更高更快。1979年,英国人普斯贝特只用14个小时零6分钟,就飞行36900公里,环绕地球一周。在不到一天的时间里,就可以飞到地球的各个角落,这对于生活在20世纪以前的人类来说,可以说得上是一个奇迹。
错综复杂的空中航线把世界各国连接起来,为人们提供了既方便又迅速的客运。早在本世纪20年代,航空运输就开设了定期航班,运送旅客和邮件。如今,空中航线更是四通八达,人们随时都会看见银色的飞机,如同一只大鸟,在蔚蓝的天空中一掠而过。对于现代人来说,早晨还在北京,下午已毫无倦意地出现在千里之外的另一座城市,这已经是十分平常的事了。一只只银燕把不同地区的不同种族,不同肤色的人们紧密地联系起来。通过不断地交流,人们播种友谊,传达信息,达到相互沟通,相互理解和相互促进,共同推进人类的文明。
飞机的发明也使航空运输业得到了空前发展,许多为工业发展所需的种种原料拥有了新的来源和渠道,大大减轻了人们对当地自然资源的依赖程度。那些不宜长时间运输的牲畜和难以长期保存的美味食品,也可以乘坐飞机而跨越五湖四海,给世界各地的人们共赏共享。当年连贵妃娘娘都不易品尝的岭南荔枝,如今也出现在寻常百姓的家中了。
在人类向地球深处进军时,飞机也被广泛应用于地质勘探。人们使用装备了照相机或者一种称为肖兰系统的电子设备的飞机,可以迅速而准确地对广大地区,包括险峻而难以到达的地方进行测绘。把空中拍摄的照片一张张拼接起来,就可以绘制极好的地形图。这比古老的测绘方式要简便易行得多。就连冰天雪地、人迹罕至,一度只是探险人员涉足的北极和南极,乘坐飞机也可以毫不困难地到达。
当然,飞机在现代战争中的作用更为惊人。不仅可以用于侦察、轰炸,而且在预警、反潜、扫雷等方面也极为出色。在20世纪90年代初爆发的海湾战争中,飞机的巨大威力有目共睹。当然,飞机在军事上的应用给人类也带来了惨重灾难,对人类文明产生了毁灭性破坏。但是和平利用飞机,才是人类发明飞机的初衷。
Ⅳ 飞机发明的故事
最早的飞机是载人滑翔机。滑翔机没有动力,靠固定机翼产生的升力滑翔飞行。1852年,英国人 G.凯利 制作了载人滑翔机。德国人 O.李林达尔,在19世纪20年代,进行了2000多次载人滑翔飞行,这对莱特兄弟发明飞机,产生了很大的影响。
莱特兄弟(W.莱特【1867~1912】、O.莱特【1871~1948】)
莱特兄弟是美国人。兄弟俩自幼对飞行怀有浓厚兴趣,并作了大量的试验。他们制成的第一架飞机,被命名为“飞行者1”号,于1903年12月17日试飞成功。此后,又相继制造了“飞行者2”号,“飞行者3”号。“飞行者3”号是世界上第一架实用的飞机。莱特兄弟以对世界航空事业的杰出贡献,受到人们的崇敬,并由此获得多种荣誉和奖励。
飞机为什么能上天:飞机起飞前,先在跑道上加速一段距离。此时,空气从机翼表面流过,由于及以上下形状的差异,上表面的空气流程长,速度快,压力就小,下表面的空气流程短,速度慢,压力就大。这样,当上下压力差超过飞机的重量(重力)时,飞机就可以离开地面,飞向空中了。
Ⅳ 飞机是谁怎么发明的那么大的物体竟然可以飞!
飞机的发明者莱特兄弟
1877年冬天,一场大雪降在美国的代顿地区,城郊的山冈上到处是白茫茫一片。一
群孩子来到堆着厚厚白雪的山坡上,乘着自制的爬犁飞快地向下滑去。山坡上顿时响起阵阵
笑声。
在他们旁边,有两个男孩静静地站着,眼睁睁地看着欢快的爬犁从上而下划过。大一点
的男孩叹道:“嗨!要是我们也有一架爬犁该多好啊!”
另一个孩子撅着嘴说道:“谁叫我们爸爸总不在家呢!”他灵机一动,又接着说道:
“哥哥,我们自己动手做吧!”被称做哥哥的男孩一听,顿时笑了起来,愉快地说道:
“对呀!我们自己也可以做。走,奥维尔,我们回去!”于是,两个孩子一蹦一跳地跑
下山坡,向家里飞快地跑去。
这弟兄两个就是莱特兄弟,大的叫威尔伯,小的便是奥维尔。他们从小就喜欢摆弄一些
玩意,经常在一起做各种各样的游戏。他们的爷爷是个制作车轮的工匠,屋里有各种各样的
工具,弟兄两个把那里当作他们的乐园,经常跑去看爷爷干活。时间一长,他们就模仿着制
作一些小玩具。因此,弟兄两个决定,这次要做架爬犁,拉到山坡上与同伴们比赛。当天晚
上,弟兄俩就把这种想法告诉了妈妈。妈妈一听,非常高兴地说道:“好,咱们共同来做
吧!”
于是,弟兄俩个跑到爷爷的工作房里,找到很多木条和工具,不加思索就干了起来。
“不行”妈妈阻止他们说,“干什么事情得有个计划,我们首先得画一个图样,然后才
做!”
弟兄俩个明白了这个道理,就同妈妈一起设计图样。妈妈首先量了兄弟俩身体的尺寸,
然后画出一个很矮的爬犁。“妈妈,别人家的爬犁很高,为啥你画的爬犁这么矮?这能行
吗?”弟弟奥维尔不解他问。
“孩子,要想叫爬犁跑得快,就得制成矮矮的,这样可以减少风的阻力,速度也就会快
多了。”妈妈温和地解释道。弟兄俩个这才明白,干任何事情都不应莽撞,应首先弄懂道理。
过了一天,莱特兄弟的矮爬犁做成了。弟兄俩把它推到小山冈上,刚放在山坡上,就跑
来了一个男孩。
“快来看呀,莱特兄弟扛了一个怪物!”这个男孩大惊小怪地叫道。
不一会儿,孩子们都围了上来,指手划脚地议论着这个怪模怪样的东西。莱特兄弟不以
为然,勇敢地说道:“谁和我们比赛!”
先前跑过来的男孩连忙叫道:“我来!我来与他们比赛!”说完,就把自己爬犁拉了过
来。
比赛结果,当然是莱特兄弟获胜,孩子们再也不嘲弄这个爬犁,反而围起来左瞧右看,
似乎想从中找到什么。
莱特兄弟非常高兴,带着胜利的喜悦回家去了。
圣诞节到了,爸爸也从外地回来。圣诞节早晨,爸爸把礼物送给了他们,兄弟俩急不可
耐地打开一看,是一个不知名的玩具,样子好怪好怪的。
爸爸告诉他们,这是飞螺旋,能在空中高高地飞去。“鸟才能飞呢!它怎么也会飞!”
威尔伯有点怀疑。
爸爸笑了一笑,当场做了表演。只见他先把上面的橡皮筋扭好,一松手,它就发出呜呜
的声音,向空中高高地飞去。兄弟这才相信,除了鸟、蝴蝶之外,人工制造的东西,也可以
飞上天。于是,弟兄俩便把它拆开了,想从中探索一下,它为何能飞上天去。
从这以后,在他们的幼小心灵里,就萌发了将来一定制造出一种能飞上高高蓝天的东
西。这个愿望一直影响着他们。1896年,莱特兄弟在报纸看到一条消息:德国的李林塔
尔因驾驶滑翔机失事身亡。这个消息对他们震动很大,弟兄俩决定研究空中飞行。
这时候,莱特兄弟开着一家自行车商店。他们一边干活挣钱,一边研究飞行的资料。三
年后,他们掌握了大量有关航空方面的知识决定仿制一架滑翔机。
他们首先观察老鹰在空中飞行的动作,然后一张又一张地画下来,之后才着手设计滑翔
机。1900年10月,莱特兄弟终于制成了他们第一架滑翔机,并把它带到离代顿很远的
吉蒂霍克海边,这里十分偏僻,周围既没有树木也没有民房,而且这里风力很大,非常适宜
放飞滑翔机。
兄弟俩用了一个星期的时间,把滑翔机装好,先把它系上绳索,像风筝那样放飞,结果
成功了。然后由威尔伯坐上去进行试验,虽然飞了起来,但只有1米多高。
第二年,兄弟俩在上次制作的基础上,经过多次改进,又制成了一架滑翔机。这年秋
天,他们又来到吉蒂霍克海边,一试验,飞行高度一下子达到180米之高。
弟兄俩非常高兴,但并不满足。他们想能否制造一种不用风力也能飞行的机器?
兄弟俩反复思考,把有关飞行的资料集中起来,反复研究,始终想不到用什么动力,把
宠大的滑翔机和人运到空中。有一天,车行门前停了一辆汽车,司机向他们借一把工具用
用。来修理一下汽车的发动机。弟兄俩灵机一动,能不能用汽车的发动机来推动飞行。
从这以后,弟兄俩围绕发动机动开了脑筋。他们首先测出滑翔机的最大运载能力是90
公斤,于是,他们向工厂订制一个不超过90公斤的发动机。但当时最轻的发动机是190
公斤,工厂无法制出这么轻的发动机。
后来,一名制造发动机的工程师知道了这件事情,答应帮助莱特兄弟。过了一段时间,
这位工程师果然造出一部12马力、重量只有70公斤的汽油发动机。
弟兄俩非常高兴,很快便着手研究怎样利用发动机来推动滑翔机飞行。经过无数次的试
验,他们终于把发动机安装在滑翔机上,不过是在滑翔机上安上螺旋桨,由发动机来推动螺
旋桨旋转,带动滑翔机飞行。
1903年9月,莱特兄弟带着他们装有发动机的飞行再次来到吉蒂霍克海边试飞。虽
然这次试飞失败了,但他们从中吸取了很多经验。过后不久,他们又连续试飞多次,不是因
为螺旋桨的故障,就是发动机出了毛病,或是驾驶技术的问题。
莱特兄弟毫不气馁,仍然坚持试飞。就在这时,一位名叫兰莱的发明家,受美国政府的
委托,制造了一架带有汽油发动机的飞机,在试飞中坠入大海。
莱特兄弟得知这个消息,便前去调查,并从兰莱的失败中吸取了教训,获得了很多经
验,他们对飞机的每一部件作了严格的检查,制定了严格的操作规定,于1903年12月
14日,又来到吉蒂霍克,进行试飞试验。
这天下午,兄弟俩先在地面上安置两根固定在木头上的铁轨,并有一定的斜度,好让飞
机方便地滑行。接着,就把他们制造的飞机,放在铁轨上面。
最后是由谁先飞的问题,兄弟俩争执不下,只好用抛硬币的方法,由威尔伯先飞。
威尔伯上机后,伏卧在飞机正中,一会儿便发动飞机,发动机传出轰鸣的声音,螺旋桨
也慢慢地转了起来。
飞机在斜坡上刚滑行3米,就挣脱了结在后面的铁丝,呼啸着升到空中。
“飞起来啦!”奥维尔兴奋地叫道。
话音未落,飞机突然减慢速度,很快掉落在地上。整个飞行时间不到4分钟。
奥维尔赶忙跑上前去。威伯尔已从堕落的飞机里跳了出来,兄弟俩赶紧观察飞机,飞机
也未受损。
“是什么问题呢?”兄弟俩左思右想,逐一检查。发动机没毛病,螺旋桨转动很好,技
术操作也完全正确。……“哥哥,我知道原因了!”奥维尔满面笑容地说道:“咱们是利用
斜坡滑行的,距离只有3米飞机就起飞了。而这时螺旋桨的转动还没有达到高速,所以一会
儿就栽了下来。”“对呀!”威尔伯点头称是,接着说道:“咱们不能利用斜坡滑行起飞,
而要靠螺旋桨的力量飞上去。这样吧,把铁轨装在平整的地方再试验一下。”
他们连续工作了三天,把铁轨又重新安置在一片平坦的地面上。
1903年12月17日上午10点钟,天空低云密布,寒风刺骨。被兄弟俩邀来观看
飞行的农民冻得直打寒颤,一再催促兄弟俩快点飞行。
这次由奥维尔试飞,只见他爬上飞机,伏卧在驾驶位上。一会儿,发动机开始轰鸣,螺
旋桨也开始转动。
突然,飞机滑动起来,一下子升到3米多高,随即水平地向前飞去。
“飞起来啦!飞起来啦!”几个农民高兴地呼唤起来,并且随着威尔伯,在飞机后面追
赶着。
飞机飞行了30米后,稳稳地着陆了。威尔伯冲上前去,激动地扑到刚从飞机里爬出来
的弟弟身上,热泪盈眶地喊道:“我们成功了!我们成功了!”
45分钟后,威尔伯又飞了一次,飞行距离达到52米,又过了一段时间,奥维尔又一
次飞行,这次飞行了59秒,距离达到255米。
这是人类历史上第一次驾驶飞机飞行成功,莱特兄弟把这个消息告诉报社,可报社不相
信有这种事,拒不发布消息。莱特兄弟并不在乎。继续改进他们的飞机。不久,兄弟俩又制
造出能乘坐两个人的飞机,并且,在空中飞了一个多小时。
消息传开后,人们奔走相告,美国政府非常重视,决定让莱特做一次试飞表演。
1908年9月10日这天,天气异常晴朗,飞机飞行的场地上围满了观看的人们。人
家兴致勃勃,等待着莱特兄弟的飞行。
10点左右,弟弟奥维尔驾驶着他们的飞机,在一片欢呼声中,自由自在地飞向天空,
两支长长的机翼从空中划过,恰似一只展翅飞翔的雄鹰。
人们再也抑制不住他们的激动心情,昂首天空,呼唤着莱特兄弟的名字,多少人的梦想
终于变为现实。
飞机在76米的高度飞行了1小时14分,并且运载了一名勇敢的乘客。当它着陆之
后,人们从四面八方围了起来。过后不久,莱特兄弟在政府的支持下,创办了一家飞行公
司,同时开办了飞行学校,从这以后,飞机成了人们又一项先进的运输工具。
Ⅵ 威特尔和奥海因是怎么制造出真正的喷气式飞机
在喷气式发动机(又叫引擎)诞生之后,才使真正的喷气式飞机得以出现,这项发明得归功于英国的弗兰克·威特尔和德国的汉斯·冯·奥海因。
1945年3月18日,一群英国B-17“空中堡垒”轰炸机和B-24“解放者”战斗机从容地飞临德国上空。突然,有37架德国战斗机出现了,它们以难以置信的速度冲刺过来,令人惊讶的是,这些外形光滑呈流水线的歼击机竟然没有螺旋桨。这场遭遇战,英军18架轰炸机遭遇惨败。
这种没有螺旋桨的飞机是怎么一回事呢?
16年前的1929年,年仅22岁的英国皇家空军军官威特尔提出了一种新的飞机推进方法:取消螺旋桨和活塞上擎!他认为这可以使飞机飞得更高更快。当时,人们认为飞机怎么可以没有螺旋桨?这简直不可思议!
而威特尔的设想是,在雪茄形机器上用一台像风车那样的风扇将空气吸入,压缩了的空气用燃料加热,大量的废气以高速排出,成为推动飞机前进的动力。
威特尔将他的设想交给英国空军部引擎顾问审查,希望得到他们的支持,然而却毫无结果。不过有一个人却对威特尔的设想很感兴趣,他便是威特尔所驻皇家空军基地的教官,名叫约翰逊。1930年1月16日,约翰逊叫威特尔把这一设想拿到英国专利局登记,以后几年,他又和威特尔一起四处游说,但没有人感兴趣,于是,喷气发动机制造设想被束之高阁。
1935年1月,此时的威特尔经济上十分困难,连25英镑的专利费也付不出,他只得放弃了。正在这时,有两个商人却专门成立了一家公司来发展引擎,他们当然想把威特尔拉过去,但空军部不愿意,只同意威特尔每个星期为他们工作26个小时,而且有言在先,必须向政府支付产品的商业利益的25%。
此时,威特尔在英国已经克服了技术上的困难,制成了压气机、涡轮、燃烧系统和其他部件,他将这些部件装配起来,像个巨大的低音喇叭。1937年4月12日,威特尔开动了这个引擎,第一次听到了喷气发动机特有的呜呜声,他信心十足,将转速提高到了每分钟2500转,一下子,呜呜声变成了刺耳的尖叫,他急忙关掉阀门,但引擎仍然继续转了几秒钟。到了1938年初,由于长时间工作,使威特尔头痛欲裂,精神几乎崩溃,但他仍然坚持着。经过一年的孤军奋斗,他终于在这一年的4月制成了第二台引擎,但灾难也发生了:开始两小时,涡轮运转很正常,到每分钟13000转时,引擎破碎了!威特尔感到十分沮丧,因为他已没有钱再造另一台了。
欧洲战争从1939年开始了。如果英国政府一开始就支持威特尔,这时很可能就占尽了空中优势,但英国当局没有理会他。幸运的是,正在威特尔走投无路时,空军部给了他一份合同,要求他制造出供飞机使用的轻型引擎。
1940年,7月份的时候,威特尔的引擎已能正常运行,它的推力足以推动一架小飞机了。1941年5月15日的黄昏,当试飞员爬进这架狭窄的飞机座舱后几秒钟,这架银光闪闪的小飞机就在云端发出尖锐的鸣声了。随后,另一架飞机飞往哈特菲尔机场请丘吉尔首相检阅。
而一个23岁的德国人奥海因的思想与威特尔相仿。早在1934年,奥海因在德国哥廷根大学读物理研究生时,便自己设计引擎草图,1939年初将引擎制造好。这年7月,他兴高采烈地向希特勒介绍这种喷气式引擎,但希特勒并不欣赏。看来只有先斩后奏以事实说话了。于是他开始秘密制造喷气机。
1942年7月18日这架飞机首次飞行,到1943年底已经投入大规模生产。终于,这种飞机引起了希特勒的兴趣,但他要求改为轰炸机,希特勒这个愚蠢的命令浪费了宝贵的10个月时间,这10个月却使盟军得以控制了诺曼底的上空,为1944年6月开辟第二战场的登陆打下了基础。后来,德国空军终于采用了Me-262飞机,它的速度比盟军战斗机快,而且能爬升得更高,然而,为时已晚,德国已到了濒于崩溃的地步,战争过了不到两个月便宣告结束了。
由于英国和德国的官僚们都反对这种“没有螺旋桨的飞机”的设想,因此,喷气式飞机没有能正式参加第二次世界大战,一直到朝鲜战争,喷气式飞机才开始投入实战。
1948年,英国政府公开承认了威特尔的贡献,并对他封爵行赏。此后,世界上许多国家、城市、大学和专业团体都纷纷把奖章、奖金和荣誉学位颁赠给他,以表彰他的杰出贡献。
第二次世界大战以后,奥海因也移居美国,他先在俄亥俄州的赖特—帕特森空军基地担任喷气式飞机设计工作,后来又转到大学任教授。
1965年,两位喷气式飞机的发明者——威特尔和奥海因终于在美国纽约见面了,这是他们第一次见面,从此他们便成了一对好朋友。
1991年10月,美国政府为他俩颁发了美国工程师最高奖——德雷伯奖。
Ⅶ 飞机是根据什么发明的
飞机是根据鸟类的飞行发明的。
飞机发明者莱特兄弟不仅努力掌握前人的研究成果,而且十分注意直接向活生生的飞行物——鸟类学习。莱特兄弟常常仰面朝天躺在地上,一连几个小时仔细观察鹰在空中的飞行,研究和思索它们起飞、升降和盘旋的机理。当年莱特兄弟提出的许多新颖想法,都在以后的航空工业中得到了应用。
Ⅷ 人们是如何发明出飞机的
人类有史以来就向往着能够自由飞行。古老的神话故事诉说着人类早年的飞行梦,而梦想的飞行方式都是原地腾空而起,像现代直升机那样既能自由飞翔又,能悬停于空中,并且随意实现定点着陆。例如哪阿拉伯人的飞毯,希腊神的战车,都是垂直起落飞行器。然而它们毕竞只存在于神话故事中,那个时代的科学技术水平太低,不可能创造出载人的飞行器,可以说,那是人类飞行的幻想时期。即使在幻想时期,仍然产生了直升机的基本思想,昭示了现代直升机的原理。最有价值、最具代表性的是中国古代的玩具“竹蜻蜒”和意大利人达?芬奇的画。
竹蜻蜒有据可查的历史记载于晋朝(公元265—420‘年).葛洪所着的《抱朴子》一书中。它利用螺旋桨的空气动力实现垂直升空,演示了现代直升机旋翼的基本工作原理。《简明不列颠网络全书》第9卷写道:“直升机是人类最早的飞行设想之一,多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达?芬奇,但现在都知道,中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。” 这种玩具于14世纪传到欧洲,带去了中国人的创造。 欧洲人将它作为航空器来研究和发展。“
英国航空之父”乔治?凯利(1773一1857年)曾制造过几个竹蜻蜓,用钟表发条作为动力来驱动旋转,飞行高度曾达27m。随着生产力的发展和人类文明的进步,直升机的发展史由幻想时期进入了探索时期。欧洲产业革命之后,机械工业迅速倔起,尤其是本世纪初汽车和轮船的发展,为飞行器准备了发动机和可供借鉴的螺旋桨。经过航空先驱者们勇敢而艰苦的创造和试验,1903年莱特(Wright)兄弟创造的固定翼飞机滑跑起飞成功。在此期间,尽管在发展直升机方面他付出了很多的艰辛和努力,但由于直升机技术的复杂性和发动机性能不佳,它的成功飞行比飞机迟了30多年。
20世纪初为直升机发展的探索期,多种试验性机型相继问世。试验机方案的多样性表明了探索阶段的技术不成熟性。经过多年实践,这些方案中只有纵列式和共轴双旋翼式保留了下来,至今仍在应用。双桨横列式方案未在直升机家族中延续,但在倾转旋翼/机翼式垂直起落飞行器中得到了继承和发展。
俄国人尤利耶夫另辟捷径,提出了利用尾桨来配平旋翼反扭矩的设计方案并于1912年制造出了试验机。这种单旋翼带尾桨式直升机成为至今最流行的形式,占到世界直升机总数的95%以上。
经过20世纪初的努力探索,为直升机发展积累了可贵的经验并取得显着进展,有多架试验机实现了短暂的垂直升空和短距飞行,但离实用还有很大距离。
飞机工业的发展,使航空发动机的性能迅速提高,为直升机的成功提供了重要条件。旋翼技术的第一次突破,归功于西班牙人Ciervao他为了创造“不失速”的飞机以解决固定翼飞机的安全问题,采用自转旋翼代替机翼,发明了旋翼机。旋翼技术在旋翼机上的成功应用和发展,为直升机的诞生提供了另一个重要条件。
1907年8月,法国人保罗?科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机,并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“人类第一架直升机”。 1938年,年轻的德国人汉纳赖奇驾驶一架双旋翼直升机在柏林体育场进行了一次完美的飞行表演。这架直升机被直升机界认为是世界上第一种试飞成功的直升机。 1936年,德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后,公开展示了自己制造的FW-61直升机,1年后该机创造了多项世界纪录。
1939年春,美国的伊戈尔?西科斯基完成了VS-300直升机的全部设计工作,同年夏天制造出一架原型机。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。
20世纪40年代,美国沃特-西科斯基公司研制的一种2座轻型直升机R-4,它是世界上第1种投入批量生产的直升机,也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队和英国空军、海军使用的第一种军用直升机。该机的公司编号为VS-316,VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4,美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1,英国空军将其命名为“食蚜虻”1(Hoverfly1),英国海军将其命名为“牛虻”(Gadfly)。
到30年代末期,在法国、德国、美国和苏联都有直升机试飞成功,并迅速改进达到了能够实用的程度。第二次世界大战的军事需要,加速了这一进程,促使直升机发展由探索期进入实用期,直升机开始投入生产线生产。到二战结束时,德国工厂已生产了30多架直升机,美国交付的 R5、 R6直升机已达400多架。
20世纪的后半期直升机进入航空实用期,直升机的应用领域不断扩展,数量迅速增加。至今已有几万架直升十机服务于国民经济的各个部门和军事领域。直到今天,经过人类100多年的不懈努力,直升机技术技术不断突破,使其应用效能和飞行性能不断改善,从而更适合于使用的拓展,技术上也逐步趋于成熟。
20世纪90年代,直升机发展进入全新的阶段,出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有:美国的RAH-66和S-92,国际合作的“虎”、NH90和EH101等,这些新型的直升机又被人们称为第四代直升机。这一时期的直升机,采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统,并与机载计算机管理系统集成在一起。其重要特性是采用了先进的增稳增控装置,用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统,采用高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术。同时,直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术,先进的通讯、识别及信息传输设备,先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备,采用了总线信息传输与数据融合技术,并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连,实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术,用少量多功能显示器代替大量的单个仪表,通过键盘控制显示直升机的飞行信息,利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备,大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置,系统部件得到简化,重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担,改善了直升机的飞机品质和使用性能。
分类
单旋翼尾桨直升机
最常见的直升机类型,一个水平旋翼负责提供飞机升力,尾部一个小型垂直螺旋桨负责抵消旋翼的反作用力。代表型号:苏联米里设计局研制的米-26运输直升机以及美国麦道公司研制的AH-64武装直升机。
单旋翼无尾桨直升机
一个水平旋翼负责提供飞机升力,并从尾部吹出空气,用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力。代表型号:美国麦道公司生产的MH-6直升机。
双旋翼直升机
纵列式
两个旋翼前后纵向排列,旋转方向相反,多见于大型运输直升机。代表型号:美国波音公司制造的CH-47“支努干”运输直升机。
共轴式
两个旋翼上下排列在同一个轴上,并且没有尾桨,优点是稳定性好,但技术复杂,因而较为少见。代表型号:苏联卡莫夫设计局研制的卡-50武装直升机。
侧旋翼直升机
又称为倾斜旋翼直升机,结合了固定翼飞机和直升机两者特点的混合技术直升机。起飞时采用水平并置的双旋翼,飞行中将旋翼向前旋转90度变成两个真正的螺旋桨,按照普通固定翼飞机的模式飞行。这样做的好处是可以减小飞行阻力,提高飞行速度,最高可以超过600公里/小时,同时省油,提高航程,缺点是结构复杂,故障率高,因而极为少见。代表型号:美国贝尔公司和波音公司联合制造的V-22运输直升机。
(一)直升机的发展简史
中国的竹蜻蜓
中国的竹蜻蜓和意大利人达?芬奇的直升机草图,为现代直升机的发明提供了启示,指出了正确的思维方向,它们被公认是直升机发展史的起点。
竹蜻蜓又叫飞螺旋和“中国陀螺”,这是我们祖先的奇特发明。有人认为,中国在公元前400年就有了竹蜻蜓,另一种比较保守的估计是在明代(公元1400年左右)。这种叫竹蜻蜓的民间玩具,一直流传到现在。
现代直升机尽管比竹蜻蜓复杂千万倍,但其飞行原理却与竹蜻蜓有相似之处。现代直升机的旋翼就好象竹蜻蜓的叶片,旋翼轴就像竹蜻蜓的那根细竹棍儿,带动旋翼的发动机就好像我们用力搓竹棍儿的双手。竹蜻蜓的叶片前面圆钝,后面尖锐,上表面比较圆拱,下表面比较平直。当气流经过圆拱的上表面时,其流速快而压力小;当气流经过平直的下表面时,其流速慢而压力大。于是上下表面之间形成了一个压力差,便产生了向上的升力。当升力大于它本身的重量时,竹蜻蜓就会腾空而起。直升机旋翼产生升力的道理与竹蜻蜓是相同的。
《大英网络全书》记载道:这种称为“中国陀螺”的“直升机玩具”在15世纪中叶,也就是在达?芬奇绘制带螺丝旋翼的直升机设计图之前,就已经传入了欧洲。
《简明不列颠网络全书》第9卷写道:“直升机是人类最早的飞行设想之一,多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达?芬奇,但现在都知道,中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。”
意大利达芬奇的画
意大利人达芬奇在1483年提出了直升机的设想并绘制了草图。
19世纪末,在意大利的米兰图书馆发现了达芬奇在1475年画的一张关于直升机的想象图。这是一个用上浆亚麻布制成的巨大螺旋体,看上去好象一个巨大的螺丝钉。它以弹簧为动力旋转,当达到一定转速时,就会把机体带到空中。驾驶员站在底盘上,拉动钢丝绳,以改变飞行方向。西方人都说,这是最早的直升机设计蓝图。
人类第一架直升机
1907年8月,法国人保罗?科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机,并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“人类第一架直升机”。这架名为“飞行自行车”的直升机不仅靠自身动力离开地面0.3米,完成了垂直升空,而且还连续飞行了20秒钟,实现了自由飞行。
保罗?科尔尼研制的直升机带两副旋翼,主结构为一根V形钢管,机身由V形钢管和6个钢管构成的星形件组成,并采用钢索加强,以增加框架结构的刚度。V形框架中部安装一台24马力的 Antainette 发动机和操作员座椅。机身总长6.20米,重260千克。V形框架两端各装一副直径为6米的旋翼,每副旋翼有2片桨叶。
世界上第一种试飞成功的直升机
1938年,年轻的德国姑娘汉纳赖奇驾驶一架双旋翼直升机在柏林体育场进行了一次完美的飞行表演。这架直升机被直升机界认为是世界上第一种试飞成功的直升机。
1936年,德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后,公开展示了自己制造的FW-61直升机,1年后该机创造了多项世界纪录。这是一架机身类似固定翼飞机,但没有固定机翼的大型双旋翼横列式直升机,它的两副旋翼用两组粗大的金属架分别向右上方和左上方支起,两副旋翼水平安装在支架顶部。桨叶平面形状是尖削的,用挥舞铰和摆振铰连接到桨毂上。用自动倾斜器使旋翼旋转平面倾斜进行纵向操纵,通过两副旋翼朝不同方向倾斜实现偏航操纵。旋翼桨叶总距是固定不变的,通过改变旋翼转速来改变旋翼拉力。利用方向舵和水平尾翼来增加稳定性。FW61旋翼毂上装有周期变距装置,在旋翼旋转过程中可改变桨叶桨距。还有一根可变动桨距的操纵杆来改变旋翼面的倾斜度,以实现飞行方向控制。FW61就是靠这套周期变距装置和操纵杆保证了它的机动飞行。该机旋翼直径7米。动力装置是一台功率140马力的活塞发动机。这是世界上第一架具有正常操纵性的直升机。该机时速100~120公里,航程200公里,起飞重量953千克。
第一架实用直升机
1939年春,美国的伊戈尔?西科斯基完成了VS-300直升机的全部设计工作,同年夏天制造出一架原型机。这是一架单旋翼带尾桨式直升机,装有三片桨叶的旋翼,旋翼直径8.5米,尾部装有两片桨叶的尾桨。其机身为钢管焊接结构,由V型皮带和齿轮组成传动装置。起落架为后三点式,驾驶员座舱为全开放式。动力装置是一台四气缸、75马力的气冷式发动机。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。
自首次系留飞行以来,西科斯基不断对VS-300进行改进,逐步加大发动机的功率。1940年5月13日,VS-300进行了首次自由飞行,当时安装了90马力的富兰克林发动机。
世界上第一种投入批生产的直升机
R-4是美国沃特-西科斯基公司20世纪40年代研制的一种2座轻型直升机,是世界上第1种投入批量生产的直升机,也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队和英国空军、海军使用的第一种军用直升机。
该机的公司编号为VS-316,VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4,美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1,英国空军将其命名为“食蚜虻”1(Hoverfly1),英国海军将其命名为“牛虻”(Gadfly)。
早期的活塞式发动机和木质桨叶直升机
在20世纪40年代至50年代中期是实用型直升机发展的第一阶段,这一时期的典型机种有:美国的S-51、S-55/H-19、贝尔47;苏联的米-4、卡-18;英国的布里斯托尔-171;捷克的HC-2等。这一时期的直升机可称为第一代直升机。
贝尔47是美国贝尔直升机公司研制的单发轻型直升机,研制工作开始于1941年,试验机贝尔30于1943年开始飞行,1945年改名为贝尔47,1946年3月8日获得美国民用航空署(CAA)的适航证,这是世界上第一架取得适航证的民用直升机。该机是单旋翼带尾桨式布局、两叶桨叶的跷跷板式旋翼。旋翼下面有稳定杆,与桨叶呈直角。普通的自动倾斜器可进行总距和周期变距操纵。尾梁后部有两个桨叶的全金属尾桨。
卡-18是苏联卡莫夫设计局设计的单发双旋翼共轴式轻型多用途直升机,于1957年年中首次飞行,此后不久投入批生产。采用两副旋转方向相反的3桨叶共轴式旋翼,桨叶为木质结构。装1台275马力的九缸星形活塞式发动机。机身为钢管焊接结构,具有轻金属蒙皮和硬壳式尾梁。座舱内可容纳1名驾驶员和3名旅客。采用四轮式起落架,前起落架机轮可以自由转向。
这个阶段的直升机具有以下特点:动力源采用活塞式发动机,这种发动机功率小,比功率低(约为1.3千瓦/千克),比容积低(约247.5千克/米3)。采用木质或钢木混合结构的旋翼桨叶,寿命短,约为600飞行小时。桨叶翼型为对称翼型,桨尖为矩形,气动效率低,旋翼升阻比为6.8左右,旋翼效率通常为0.6。机体结构采用全金属构架式,空重与总重之比较大,约为0.65。没有必要的导航设备,只有功能单一的目视飞行仪表,通信设备为电子管设备。动力学性能不佳,最大飞行速度低(约为200千米/小时),振动水平在0.25g左右,噪声水平约为110分贝,乘坐舒适性差。
涡轴发动机和金属桨叶直升机
20世纪50年代中期至60年代末是实用型直升机发展的第二阶段。这个阶段的典型机种有:美国的S-61、贝尔209/AH-1、贝尔204/UH-1,苏联的米-6、米-8、米-24,法国的SA321“超黄蜂”等。这个时期开始出现专用武装直升机,如AH-1和米-24。这些直升机称为称为第二代直升机。
这个阶段的直升机具有以下特点:动力源开始采用第一代涡轮轴发动机。涡轮轴发动机产生的功率比活塞式发动机大得多,使直升机性能得到很大提高。第一代涡轮轴发动机的比功率约为3.62千瓦/千克,比容积为294.9千瓦/米3左右。直升机旋翼桨叶由木质和钢木混合结构发展成全金属桨叶,寿命达到1200飞行小时。桨叶翼型为非对称的,桨尖简单尖削与后掠,气动效率有所提高,旋翼升阻比达到7.3,旋翼效率提高到0.6。机体结构为全金属薄壁结构,空重与总重之比降低到0.5附近。已采用减振的吸能起落架和座椅。机体外形开始考虑流线化,以减小气动阻力。直升机座舱开始采用纵列式布置,使机身变窄。性能明显改善,最大飞行速度达到200~250千米/小时,振动水平降低到0.15g左右,噪声水平为100分贝,乘坐舒适性有所改善。
第三代直升机
20世纪70年代至80年代是直升机发展的第三阶段,典型机种有:美国的S-70/UH-60“黑鹰”、S-76、AH-64“阿帕奇”,苏联的卡-50、米-28,法国的SA365“海豚”,意大利的A129“猫鼬”等。
在这一阶段,出现了专门的民用直升机。为了深入研究直升机的气动力学和其它问题,这时也设计制造了专用的直升机研究机(如S-72和贝尔533)。各国竞相研制专用武装直升机,促进了直升机技术的发展。
这个阶段的直升机具有以下特点:涡轮轴发动机发展到第二代,改用了自由涡轴结构,因此具有较好的转速控制特征,改善了起动性能,但加速性能没有定轴结构的好。发动机的重量和体积有所减小,寿命和可靠性均有提高。典型的发动机耗油率为0.36千克/千瓦小时,与活塞式发动机差不多。旋翼桨叶采用复合材料,其寿命比金属桨叶有大幅度提高,达到3600小时左右。翼型不再借用固定翼飞机的翼型,而是为直升机专门研制的翼型,即二维曲线变化翼型。桨尖呈抛物线后掠。桨毂广泛使用弹性轴承,有的成无铰式。尾桨已开始采用效率高又安全的涵道尾桨。旋翼升阻比达8.5左右,旋翼效率提高到0.7左右。机体次结构也采用复合材料制造,复合材料占机体总重的比例通常为10%左右,直升机的空重/总重比一般为0.5。对于军用直升机,特别是武装直升机来说,提出了抗弹击和耐坠毁要求。美军方提出了军用直升机耐毁标准MIL-STD-1290,已成为军用直升机的设计标准。为满足这些标准,军用直升机采用了乘员装甲保护,专门设计了耐坠毁起落架、座椅和燃油系统。电子系统已发展到半集成型。直升机采用大规模集成电路通讯设备、集成的自主导航设备、集成仪表、电子式与机械式混合操纵机构等。机上的电子设备之间靠一条双向数字数据总线交连,通过这条总线可进行信息发射和接收。直升机采用混合布置的局部集成驾驶舱。第一代夜视系统的使用使直升机具备了夜间飞行能力。这种较为先进的半集成电子设备使直升机通讯距离显着增大,导航距离与精度明显提高,仪表数量有所减少,飞行员工作负荷得到减轻,也使直升机具备了机动/贴地飞行以及在不利气象/夜间条件下的飞行能力,从而提高了直升机的整体性能。动力学性能明显提高。直升机的升阻比达到5.4,全机振动水平约为0.1g,噪声水平低于95分贝,最大飞行速度达到300千米/小时。
现代直升机
20世纪90年代是直升机发展的第四阶段,出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有:美国的RAH-66和S-92,国际合作的“虎”、NH90和EH101等,称为第四代直升机。
这个阶段的直升机具有以下特点:采用第3代涡轴发动机,这种发动机虽然仍采用自由涡轴结构,但采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统,并与机载计算机管理系统集成在一起,有了显着的技术进步和综合特性。第3代涡轴发动机的耗油率仅为0.28千克/千瓦小时,低于活塞式发动机的耗油率。其代表性的发动机有T800、RTM322和RTM390。桨叶采用碳纤维、凯芙拉等高级复合材料制成,桨叶寿命达到无限。新型桨尖形状繁多,较突出的有抛物线后掠形和先前掠再后掠的BERP桨尖。这些新桨尖的共同特点是可以减弱桨尖的压缩性效应,改善桨叶的气动载荷分布,降低旋翼的振动和噪声,提高旋翼的气动效率。球柔性和无轴承桨毂获得了广泛应用,桨毂壳体及桨叶的连接件采用复合材料,使结构更为紧凑,重量大为降低,阻力大大减小。旋翼升阻比达到10.5,旋翼效率为0.8。这个阶段应用了无尾桨反扭矩系统,其优点是具有良好的操纵响应特性、振动小、噪声低,不需要尾传动轴和尾减速,使零部件数量大大减小,因而提高了可维护性。复合材料在直升机上获得了前所未有的广泛应用。直升机开始采用复合材料主结构,复合材料的应用比例大幅度上升,通常占机体结构重量的30~50%。这一时期的民用型直升机的空重/总重比约为0.37。高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术在直升机上获得应用,直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。这一时期的直升机,采用了先进的增稳增控装置,用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统,采用先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术,先进的通讯、识别及信息传输设备,先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备,采用了总线信息传输与数据融合技术,并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连,实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术,用少量多功能显示器代替大量的单个仪表,通过键盘控制显示直升机的飞行信息,利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备,大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置,系统部件得到简化,重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担,改善了直升机的飞机品质和使用性能。直升机的全机升阻比达到6.6,振动水平降到0.05g,噪声水平小于90分贝,最大速度可达到350千米/小时。
(二)
直升机的飞行原理
直升机的头上有个大螺旋桨,尾部也有一个小螺旋桨,小螺旋桨为了抵消大螺旋桨产生的反作用力。直升机发动机驱动旋翼提供升力,把直升机举托在空中,旋翼还能驱动直升机倾斜来改变方向。螺旋桨转速影响直升机的升力,直升机因此实现了垂直起飞及降落。
直升机的发明
1939年,美国人西科尔斯发明了第一架直升机,机身外形和现在的没多大区别,仍被设计者采用。
直升机的用途
直升机因为有许多其他飞行器难以办到或不可能办到的优势,受到广泛应用,直升机由于可以垂直起飞降落不用大面积机场主要用于观光旅游、火灾救援、海上急救、缉私缉毒、消防、商务运输、医疗救助、通信以及喷洒农药杀虫剂消灭害虫、探测资源,等国民经济的各个部门。世界直升机的队伍逐渐壮大。
Ⅸ 科学家是怎么发明飞机的
科学家模仿鸟类飞行的原理发明飞机。
1800年左右,英国科学家、空气动力学的创始人之一凯利,模仿山鹬的纺锤形,找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线,对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期,法国生理学家马雷,对鸟的飞行进行了仔细的研究,在他的着作《动物的机器》一书中,介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中,发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿,根据鸟类飞行机构的原理,终于制造了能够载人飞行的滑翔机。
Ⅹ 飞机是德国人发明的吗
一些德国人对此有不同的看法,他们认为,在莱特兄弟之前,至少有两个德国人已经乘坐自己的飞机上天了。
第一个德国人叫做古斯塔夫·威斯科夫。威斯科夫生在德国的雷特豪森,至今这个城市还有一个古斯塔夫·威斯科夫博物馆,以纪念他们宣称的飞机第一发明家威斯科夫。根据这个博物馆的说法,已经移民到美国的古斯塔夫·威斯科夫,在1901年8月14日,就乘坐“有发动机和螺旋桨”的飞机,在美国的康涅狄格州的成功地飞上天空。这个日子不仅比莱特兄弟早了一年半,而且飞行时间是4分钟,也比莱特兄弟的长得多。但是,与有照片来证明莱特的飞机试验不同,没有照片能证明威斯科夫制作了一架飞机,并乘坐它做了飞行试验。对此,古斯塔夫·威斯科夫博物馆反驳说,莱特兄弟的照片“也是在一年以后才对外公布的,我们应该以同样的尺度对待。”支持古斯塔夫·威斯科夫的人说,威斯科夫的发明之所以没有得到重视的一个重要原因是,古斯塔夫·威斯科夫对于他的成功并不满意和重视,认为飞行时间太短,还不能算是人类真的在天空中飞行。
不过,也有德国人不相信威斯科夫,在2001尼阿出版的一本书的作者说,在当时古斯塔夫·威斯科夫就被人看作是说大话的人物,例如他曾宣称在1902年曾飞行了10公里,但是因为天气不好而没有拍照片。且不说,这个飞行距离对于当时的技术水平长得有些离谱,只说人们后来查找了当时的天气预报发现,古斯塔夫·威斯科夫宣称进行飞行试验的那天天气晴朗,而不是天气不好。
另外一个据说比莱特兄弟早发明飞机的德国人叫卡尔·亚托,是汉诺威人,据说他在1903年夏天驾驶自己制作的三层机翼飞机飞上了天空。一名汉诺威市政官员当时在日记中写道,“1903年8月18日,一架飞机在3/4米的高度成功地飞行了18米,今天真是一个好日子”。同年11月,即在莱特兄弟试验前一个月左右时间,卡尔·亚托的飞机在3米高空飞行了60米,但是比起后来的莱特兄弟的飞机,卡尔·亚托的飞机要重得多,也不牢固,因此正如卡尔·亚托本人在日记中所写的那样:“尽管经过多次练习,飞机还是不能飞得更高更远。”