飞机的发明者：历史上的今天：莱特兄弟的滑翔机

飞机是经过无数发明家、工程师提出飞行理论，持续改进工艺设计，不断推出一个又一个新设计，最终发明的。1903年12月17日，莱特兄弟在美国北卡罗来纳州小鹰镇以南五公里的地方开展了首次有人操控的、持续动力飞行。这次飞行持续了12秒钟，以每小时10.9公里的速度飞越地面，记录在下面这张著名的照片中。

▲1903年12月17日，莱特兄弟的“飞行者一号”首飞，由奥威尔·莱特驾驶，飞上了天空，右侧跑过的是威尔伯·莱特。

乔治·凯利爵士和第一架现代飞机

▲乔治·凯利爵士

在19世纪以前，人类飞上天空的梦想虽然从未中断，但实现方式主要是通过模仿鸟类扑闪翅膀或者制造热气球来上天。而英国发明家乔治·凯利爵士（George Cayley）是第一个提出固定翼飞机理论，并严格开展研究的发明家。1804年凯利制造出了模型滑翔机，这是第一架比空气重的飞行机器，已经拥有了现代飞机的布局结构。

▲凯利滑翔机的现代复原模型，保存在约克郡航空博物馆

有证据显示，1848年，凯利爵士成功用自己的滑翔机，把一个年轻人送上了天空。

空中蒸汽马车与神奇的滑翔机

凯利爵士的滑翔机极大激发了人们的热情。1868年，英国人约翰·斯特林费罗（John Stirlingfellow）和威廉·汉森（William Henson）共同提出用蒸汽机来实现载人上天，虽然这难度很大。1868年，斯特林费罗用自己的高效率蒸汽机实现了无人驾驶单翼飞机蒸汽动力首次飞行，飞行持续时间很短，但这是螺旋桨驱动固定翼的飞机的首次尝试。

1857年，菲利克斯普顿（FélixduTemple）提出了一种带有尾翼和可伸缩起落架的单翼飞机。1874年，他自己驾驶单翼飞机从一个斜坡起飞，滑行一小段后安全降落。

1856年，法国人让 – 玛丽勒布里（Jean-Marie Le Bris）乘坐滑翔机“人造信天翁号” （L’Albatros artificiel）在海滩上被一匹马拉着，成功高高的起飞。据报道，他的飞行高度达到100米，距离超过200米。

1879年，法国工程师维克托·塔丁（Victor Tatin）设计建造了一架双螺旋桨水平尾翼单翼飞机，它由压缩空气提供动力，被拴在一个杆子上，沿着圆形轨道起飞。该飞机是第一架在地面运行后使用自己的动力起飞的飞机。

1890年，法国工程师克莱门特·阿德设计制造了蒸汽驱动飞行器。他的设计非常类似于蝙蝠，蒸汽飞行器成功飞行约50米，但离地只有20厘米。

19世纪后期，许多关键人物努力改进滑翔飞机的稳定性和可操控性。包括英国人霍雷肖·菲利普（Horatio Phillips）、德国人奥托·李林塔尔（Otto Lilienthal）、英国人珀西·皮尔彻（Percy Pilcher）、澳大利亚人劳伦斯·哈格雷夫（Lawrence Hargrave）都为滑翔机的持续改进做出了大量贡献。

▲1895年奥托·李林塔尔试飞滑翔机

莱特兄弟与真正意义上的可控动力飞机

▲奥威尔·莱特（Orville Wright）（左侧）和威尔伯·莱特（Wilbur Wright）

奥威尔·莱特和威尔伯·莱特早年间通过经营自行车销售维修商店攒下了启动资金，并以此作为自己制造飞机提供资金，二人参考前人的经验，从滑翔机开始，一步一步的实验飞行技术。

1900年莱特兄弟的滑翔机照片，他们多次实验，一般是无人驾驶下，像风筝一样放飞，用链条固定的。

1901年的滑翔机设计，已经采用了鸭式布局，经过多次实验，二人开始质疑奥托·李林塔尔的升力数据。为了验证数据准确性，莱特兄弟建造了一个1.8米的风洞，并对数十个微型机翼进行测试。风洞顶部的有一扇玻璃，可以清楚的看清哪种机翼飞行得更好。

▲莱特兄弟的风洞复制品，保存在弗吉尼亚航空航天中心

到了1902年，莱特兄弟进一步发展出了一个固定的垂直方向舵，以此来正确瞄准或对准飞机。实际转弯时，使用机翼翘曲的横摇控制来实现方向的改变。当副翼取代机翼翘曲时，原理保持不变。这是重要的里程碑，莱特兄弟首次实现了对飞机飞行姿态的真正控制。

再之后，通过改善飞机工艺，采用更好的制造材料，并给飞机安装关键的动力——内燃发动机，以及，螺旋桨。莱特兄弟多次通过实验，不断改进螺旋桨工作效率，终于“飞行者一号”问世了。

“飞行者一号”翼展12.3米，重274公斤，发动机功率12马力。

1904年12月17日上午10点35分，由奥维尔·莱特驾驶“飞行者一号”，在12秒内飞行了37米，速度达到10.9公里/小时。威尔伯和奥维尔在接下来的两次飞行中，又大约飞行了53米和61米，高度在3米左右。

在之后，莱特兄弟陆续建造了“飞行者二号”、“飞行者三号”系列飞机，飞机飞得越来越高，也越来越远。

尽管莱特兄弟飞机已经取得了技术上的重大突破，却受到了来自报纸媒体的怀疑和嘲笑。法国报纸直接称莱特兄弟“哗众取宠”。1908年8月8日，莱特兄弟在法国勒芒的赛马场进行了一次公开飞行表演。这次飞行虽然仅持续了45秒，但莱特兄弟的飞机毫不费力的在空中画圈飞行的能力震惊了在场的众多观众，法国人对莱特兄弟的壮举激动万分，一改之前的鄙视，欢呼新时代的到来。

莱特兄弟的成功也极大的促进了航空业的发展，然而他们却为了巨大的经济利益，建立了层层的专利壁垒，展开了持续多年的专利诉讼。专利战的结果直接导致莱特兄弟没有精力投入技术研究，也限制了美国航空业的发展。到了1911年，美国航空业发展程度被专利所拖累，严重到一战开始后，美国没有可接受的美国设计的飞机，美国军队被迫使用法国机器。

莱特兄弟成立的莱特航空公司与自己的专利诉讼对手柯蒂斯飞机公司于1929年合并成立了柯蒂斯-莱特公司，该公司直到今天都在为航空航天业生产高科技部件。

▲柯蒂斯-莱特公司官网

总结

航空事业一日千里，蒸蒸日上。

尤其需要记录的，旅美华人冯如在1909年9月22日（一说1909年9月21日）成功在美国加利福尼亚试飞成功。他是第一个在美飞行的中国人，也是第一个制造飞机并成功上天的中国人。可惜的是，1912年8月26日，冯如在广州的空中飞行表演时飞机坠毁，不幸遇难。

1910年，德国人胡戈·容克斯（Hugo Junkers）研制出金属飞机。

1914年，飞机出现在第一次世界大战站场上。

1927年，美国人查尔斯·林德伯格（Charles Lindbergh）飞越大西洋。

1941年，英国人弗兰克·惠特尔（Frank Whittle）研制出喷气式飞机。

1947年，飞机突破“声障”。

▲F/A-18突破声障

飞机的发明经历了无数科学家、发明家、工程师不断投身这项事业，一代人接着一代人，持续的研究，终于取得了科学技术的突破，这才换来了今天难以想象的科技享受与便利条件。

看了飞机的发明，各位觉得未来会怎样呢？

几千年来人类想了很多办法去制造飞行器，比如孔明灯、风筝、万户的“火箭”、热气球、飞艇等。飞机的发明原理和以前的飞行器有很大的区别。

飞机的出现是以内燃机的发明为基础的，没有大功率的发动机，是制造不出飞机来的。

有了大功率的发动机带动机头的螺旋桨转动，向后方吹风，通过反作用力，飞机就像汽车一样快速向前行驶。

飞机的机翼（翅膀）的原理是初二物理的流体压强与流速的关系（伯努利原理），机翼上表面曲度较大，下表面几乎是平的，所以高速行驶的时候，机翼受到向上的大气压力差，这个合力大于飞机的重力时，飞机就飞起来了。

所以，飞机要在有大气的地方才能飞行，空气流动要稳定，恶劣天气会影响飞行安全。

那飞机怎么转弯呢？同样，利用的是流体压强与流速的关系，利用尾翼受到的气压转向。

所以，飞机的发明离不开物理学的进步、工业技术的发展，是第二次工业革命的产物。它的核心是发动机、机翼和操控程序。