即便你把人類航空的歷史濃縮濃縮再濃縮,有一個人你怎么也繞不過去,他就是英國人喬治·凱利,被稱為“人類航空科學之父”。 許多人認為,他是航空史上,第一個真正對航空問題展開科學研究的人,也是第一個真正懂得和利用空氣動力的人。 (喬治·凱利) 凱利出身貴族,出生于1773年,從小便在家庭教師的指導下接受教育。作為男爵,他的家庭教師自然不是等閑之輩,其中不乏有英國皇家學會的成員。在這樣的教育下,不僅讓凱利有了不錯的科學素養,更是激發了他對科學的興趣,其中對飛行的興趣尤甚。 早在1799年,26歲的凱利就意識到,固定翼飛行器應該是可以飛行的。在當時很多人都在模擬飛鳥,希望能夠制造出有動力的,或者滑翔式的飛行器。 (凱利在1799年,在一塊銀盤上刻下了自己對未來飛行器的構想) 這一年,中國的乾隆皇帝駕崩,乾隆時代宣告結束。數百年前被馬可·波羅帶到歐洲去的中國風箏,在凱利的時代已經是街頭巷尾到處可見的兒童玩具。凱利認為,中國的風箏應該是一個不錯的實驗品,于是他就把孩子手里的風箏拿過來,在風箏的下面夾了一個長長的木棍,試著去投放它,看它能不能飛行,結果自然是飛得不好。 于是,凱利又在木棍的尾部裝了一個十字形的尾翼,在機身和尾翼之間裝了一個可活動的鉸鏈。凱利以中國的風箏為藍本,制造出了人類歷史上第一架手拋式的滑翔機。這一年是1804年,中國的嘉慶年間。 雖然這僅僅只是一架手拋式的簡易滑翔機,但是它已經具備了100年后飛機的雛形,有主翼、機身、尾翼,而且尾翼上有水平安定面和垂直安定面。為了調整重心的位置,凱利還在木質的機身上裝了一個可以前后移動的配平的重物,這樣就可以調節飛行的穩定性。凱利的這些嘗試都是在不斷地用手投擲滑翔機的基礎上,得出的經驗,并且據此改進的。 在玩了幾年滑翔機之后,1809年,凱利寫了一組3篇論文,總的標題是《在空氣中航行》。這組論文在1809年,率先發表在倫敦尼科爾森出版公司的自然科學化學與藝術學報上。這是有史以來第一部以航空科學為主題的專著,也可以被視為是人類航空科學的開山之作,這也奠定了凱利作為早期航空科學研究者的堅實地位。 (凱利在1804到1852年設計制作的滑翔機) 到了1849年,凱利又制造了一架雙翼的滑翔機,這架滑翔機要大一些。一直有傳聞說,凱利曾經讓一個10歲的孩子冒險去駕駛這架滑翔機進行飛行。但是歷史上記載的不確切,這個孩子的身份素來說法不一。有人說是他的親屬,也有人說他是街邊隨便找的一個人,但是這個孩子沒有留下姓名,這次飛行只有模糊的記載。 到1853年,凱利造了一架更大的滑翔機,并且讓一個成人飛行員進行了試飛。這次試飛是有明確的歷史記載,至于試飛員的身份,歷史記載卻不一致。有人說這是凱利的車夫,也有人說是凱利的雇工,都是看在工資的份上,咬著牙冒險坐著這么一架簡陋的滑翔機,從山坡上沖了下去,結果沖到山腳下的時候,滑翔機居然起飛了。雖然接下來掉到地上摔壞了,但車夫沒有受傷。 于是,這就成為人類歷史上第一次半成功的載人滑翔。雖然細節有點模糊,但是在1855年的大英百科全書第8版第9卷對此事是有過記錄的,算是個重要的證據。 凱利把飛行問題做了科學化和工程化的處理,他認為重于空氣的飛行器要想起飛,一定會受到四種力的作用。向前的拉力、向后的阻力、向上的升力以及固有的向下的重力。 對于四種力的分析,讓凱利對于飛行的問題認識得更加明了,他不斷地投擲自己的模型滑翔機,并且觀察飛行的狀況。他意識到,機翼的形狀和安裝的角度,對于升力的產生尤為重要。于是他不斷地試驗機翼的形狀,他甚至開發了一種懸臂式的測試機構,來測試不同的機翼在不同的迎角下,產生的升力的大小以及阻力的大小,這種設施后來被很多先驅采用過。 凱利發現,機翼的上反角以及重心的位置,對于飛行的穩定性都很有作用。于是,他不斷地嘗試改變這些參數,試圖得到更好的飛行器。 通過大量的實驗,凱利最后給出了一個重要的結論,那就是人類要想實現飛行,需要為固定翼的飛行器配置能夠產生升力的部件,就是機翼,以及能夠產生推力的部件,也就是發動機和螺旋槳。而不是學習飛鳥那樣,用一對上下撲動的機翼,同時產生升力和前進的動力。 換句話說,凱利的結論就是,別學飛鳥了,那些路走不通。 (現存于博物館中的凱利滑翔機的復制品) 凱利的結論顛覆了過去千百年來,人類對撲翼飛行器的執著嘗試的觀念。雖然聽起來,至少在當時離經叛道,但事實證明,凱利的結論直接奠定了后來飛機的基本技術路線。正因為有如此多的開拓性的成果,凱利被人們譽為是航空科學之父。 在歷史上,凱利這一筆是掠不過去了。凱利通過大量的實驗和科學化工程化的處理,為人類后來的動力飛機,找到了一條正確的前進方向。 |