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大话科学小实验 | 飞天的梦想

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我们小时候大多都听过“嫦娥奔月”的故事,

那时可能总想象着能长出一对天使般的翅膀

在天空中自由地飞翔。

其实,这何尝不是人们千年来的梦想。

除了将其寄托于神话,

勇敢的人们也一直在进行不倦的探索。

相传古希腊的建筑师代达罗斯和它的儿子为了逃脱囚禁,用蜡将鸟羽毛粘成翅膀的样子,然后背在肩上废除了克里特岛,结果代达罗斯逃到了西西里,而他的儿子却因为飞得太高,蜡翼被太阳烤化,坠落大海。中国古代有个叫万户的勇士,两手持大风筝,身体缚于椅背上。椅背上绑有数十只当时最大的火箭,他希望依靠火箭的推力将自己送上蓝天。然而点火后随着一声巨响,勇士粉身碎骨。后来科学家为了几年这位先驱,把月球背面的一个火山口命名为“万户火山口”。意大利文艺复兴时期的艺术家达·芬奇也曾设计过一种人力飞行器,类似于现代的直升机,但由于技术上的困难,他没能实现自己的梦想。


怎样才能飞起来呢?要想像鸟儿一样自由飞翔,飞行动力和升力是两个主要的问题。

依靠人力做动力是最早的设想,但解剖学告诉我们:鸟类的体形、骨骼、肌肉甚至内脏经过百万年的进化才变得适合与飞翔,让人类扑打假翅或踩动脚踏螺旋桨升空简直是天方夜谭。后来有人想用蒸汽机把人带上天,无奈它实在太重,不适于作为飞行的动力装置。直到内燃机发明后,人们才为成功飞行找到了动力源泉。


飞行的升力从何而来呢?在早期的飞机设计中,人们首先想到的自然是简单模仿鸟类采用扑翼。但人们发现鸟飞行及起落时双翼是复杂的螺旋式运动,在技术上实现模拟过于复杂,而固定翼的滑翔机却取得了成功。经历了扑翼机的失败和滑翔机的成功。人们最后选中了固定翼。结合向前的动力,桐谷歌哦机翼上下面的压力差来提供升力。

1903年12月17日,美国的莱特兄弟成功地进行了第一次载人飞行试验。试验用的“飞行者I号”为木布结构的鸭式双翼机,通过小车助跑起飞,人趴在下机翼上驾驶。第一次试飞,飞了36.58米,留空12秒,飞行很不平稳,很快就冲到了地面,但终于完成了人类历史上的第一次载人动力飞行。


莱特兄弟获得成功的一个重要因素是他们从小就有飞上蓝天的梦想。小时候,他们玩过用橡皮筋为动力的小飞机,这种飞行玩具极大地激发了他们的雄心壮志。为了研究飞机,他们收集了许多有关的资料,并在修自行车的实践中偶然得到了启发——利用扭转机翼的方法调节飞机的平衡。他们成功地用一个大风筝证实了这个想法。之后,他们花15美元做了一个24千克的滑翔机,为了找到一个平坦而且又有每秒7米飞速的地方飞行,他们还给美国气象局写信,得知在北加州的吉地霍克有这样一块地方。这架15美元的滑翔机就是在那里成功地滑翔了100米。但这只是滑翔而已,还不是动力飞机,做出带有发动机的飞机采食莱特兄弟真正的目标。为了这个目标,他们又造了两架滑翔机和一个高、宽均大约0.5米的简单风洞。这样,通过许多实验他们得到了想要的数据,这些数据后来就被用在了1903年制造的带有螺旋桨的飞机上,螺旋桨被8800瓦的发动机带动,吹着呼呼的空气把这架飞机带上了蓝天。

这只飞地并不高的铁鸟开创了人类飞行史的新纪元,莱特兄弟因此成为航空飞机的先驱。人类从此进入了动力飞行的新时代。


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