我們的飛行夢(mèng)

我們的飛行夢(mèng)從模仿到創(chuàng)新——飛行技術(shù)發(fā)展科普20201110湘江實(shí)驗(yàn)小學(xué)第三屆科技節(jié)/////////////////////////////////////////////源起飛行——是人類自古以來(lái)的夢(mèng)想……在古希臘神話中，有一位叫伊卡洛斯的英雄，他收集了很多羽毛，用蠟封起來(lái)，做了一雙翅膀，裝在了自己身上，他揮動(dòng)羽翼，成功的飛了起來(lái)，他越飛越高，可是懲罰也終于飛來(lái)了！太陽(yáng)強(qiáng)烈的陽(yáng)光融化了封蠟，羽毛散開了，最終掉入了海里……你看，古代的人們就開始了思考怎樣飛行，他們把目光放在了能夠飛行的對(duì)象上——鳥！鳥兒通過(guò)扇動(dòng)翅膀飛行，那……裝一雙翅膀，能成功飛起來(lái)嗎？從神話到現(xiàn)實(shí)，無(wú)數(shù)人為此努力著……我們熟悉的達(dá)芬奇，他是早期研究鳥類飛行原理的先驅(qū)，他嘗試發(fā)明過(guò)滑翔機(jī)、撲翼飛機(jī)和直升機(jī)，但在試驗(yàn)中遭到了失敗。不過(guò)他系統(tǒng)研究鳥類飛行的原理，寫出了論《鳥的飛行》一文。實(shí)際上，像鳥一樣震動(dòng)翅膀根本無(wú)法使人飛起來(lái)鳥類，有一系列適合飛行的身體特點(diǎn)，比如：骨骼是空心的，質(zhì)量輕；胸肌特別發(fā)達(dá)，能夠支持翅膀快速的振動(dòng)；心臟與體重的比例是脊椎動(dòng)物中最高的，能夠保證高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的血液供應(yīng)；身體呈流線型，阻力小……人如果要具有相應(yīng)的特點(diǎn)，后果比較嚴(yán)重：·空心的骨骼——極易導(dǎo)致骨折；·使用雙手振動(dòng)翅膀飛起來(lái)——需要胸肌要超過(guò)15米厚；·人類的心臟、呼吸系統(tǒng)不適應(yīng)飛行的高空、高速環(huán)境；·……人們認(rèn)識(shí)到，僅僅把鳥的翅膀移植到人類身上，不能使人飛起來(lái)；科學(xué)家開始研究鳥類飛行的深層原理：向上的升力前進(jìn)的動(dòng)力方向控制解決升力問題的人是“空氣動(dòng)力學(xué)之父”的英國(guó)人喬治·凱利爵士，他曾經(jīng)試圖模仿鳥類設(shè)計(jì)振翼的飛機(jī)，也就是讓機(jī)翼像鳥的翅膀一樣上下扇動(dòng)，但是很快意識(shí)到那完全不可能，于是他回到了原點(diǎn)，重新審視鳥類翅膀的功能，發(fā)現(xiàn)它不只是提供前進(jìn)的動(dòng)力，還提供向上的升力，這個(gè)發(fā)現(xiàn)很重要。更重要的是，凱利發(fā)現(xiàn)了空氣在不同形狀的翼面流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的壓力不同，提出了通過(guò)固定機(jī)翼（而非振翼）提供飛行升力的想法。就是說(shuō)，他意識(shí)到模仿鳥兒撲騰翅膀制造機(jī)翼不如讓機(jī)翼自帶升力。凱利不僅是一個(gè)理論家，更是實(shí)踐者。1849年，凱利制造了一架三翼滑翔機(jī)，讓一名10歲的小孩坐著它從山頂滑下（動(dòng)力來(lái)自于人用繩子牽引），實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一次載人滑翔飛行。四年后，也就是1853年，凱利又制造了可以操控的滑翔機(jī)，這次他成功地讓一位成年人（他的馬車夫）實(shí)現(xiàn)了飛行。這次飛行可能過(guò)程有點(diǎn)兇險(xiǎn)，以至于這位馬車夫隨后辭職不干了。凱利對(duì)自己的研究工作都有詳細(xì)的記述，特別是留下了《論空中航行》一書。在書中，凱利明確指出升力的機(jī)理與推力機(jī)理應(yīng)該分開，人類飛行器不應(yīng)該單純模仿鳥類的飛行動(dòng)作進(jìn)行飛行，而應(yīng)該用不同裝置分別實(shí)現(xiàn)升力和動(dòng)力，這為飛機(jī)的發(fā)明指出了正確的道路，并給了后來(lái)的萊特兄弟理論指導(dǎo)。在凱利之后，第二代飛行器發(fā)明家以德國(guó)的奧托·李林塔爾為代表。他是世界上最早實(shí)現(xiàn)自帶動(dòng)力滑翔飛行的人，也是最早實(shí)現(xiàn)重復(fù)成功地進(jìn)行滑翔試驗(yàn)的人。但是李林塔爾過(guò)于重視升力，忽視了飛行的控制問題，他當(dāng)時(shí)一直模仿鳥類通過(guò)自己平衡身體來(lái)控制，這條路其實(shí)走不通。李林塔爾更大的不幸是在工作方法上，他的理論研究和地面上的準(zhǔn)備工作總是做得不充分，過(guò)分依賴飛行試驗(yàn)，1893年到1896年，他進(jìn)行了2000多次的滑翔飛行試驗(yàn)。最終，李林塔爾在一次試驗(yàn)中不幸喪生了。他留給世人的最后一句話是：“總得有人為此犧牲?！彼氖论E也激勵(lì)著萊特兄弟這兩位美國(guó)年輕人的工作。萊特兄弟是第三代發(fā)明家，在飛機(jī)的設(shè)計(jì)上，萊特兄弟最大的貢獻(xiàn)是發(fā)明了控制飛機(jī)機(jī)翼的操作桿，從根本上解決了飛行的最后一個(gè)難題：飛機(jī)控制的問題。1903年12月17日，萊特兄弟首次試飛了完全受控、依靠自身動(dòng)力、機(jī)身比空氣重、持續(xù)滯空不落地的飛機(jī)，也就是世界上第一架飛機(jī)“飛行者一號(hào)”。中國(guó)的第一架飛機(jī)是馮如在1908年設(shè)計(jì)制造的“馮如一號(hào)”盡管萊特兄弟的“飛行者1號(hào)”只飛行了幾十秒，并且最后飛機(jī)被狂風(fēng)所損壞，但它完成了它的歷史使命，開啟了人類動(dòng)力航空史。從表面的模仿翅膀，到飛行原理的研