學點新知識 - 飛行發展簡史

在許多許多年前,人們開始仰望天空,看著飛鳥飛過,總是對天空充滿了幻想,于是人們想了很多辦法,設想著如何才能夠在天上飛。


Wing

最簡單的辦法就是給人插上一對翅膀,這樣就能夠像鳥兒一樣飛翔了,于是乎人們把很多其他的超智妍的力量就給他賦予一對兒翅膀,天使和惡魔的形象大概都是來源于此了,這樣似乎借助這個大翅膀就可以飛上天空了,也是人們對天空的一個遐想。


駕云

后來也可能是發現人長了翅膀看起來總是感覺怪怪的,那么既然不能夠使用翅膀,那么就采取一些其他的方法吧,這個時候我們中國想到了一個辦法,語音在天上飄的就像一個墊子一樣,于是就有了騰云駕霧的說法,大概是一位老神仙腳下踩著一塊云飛來飛去,實際上和現在的個人飛行器有很多就已經非常的相似了。


在阿拉伯國家人們也是這樣想的,他們覺得平時坐在毯子上想著如果毯子能夠起飛,帶著他們在天上,那么就可以坐著躺著在天空飛翔。

總之無外乎有幾種方法,一個是人體的進化生出來一種飛行的器官,另一種大概就是借助一些其他的力量,把人托起來在空中飛翔,拖的東西取決于不同的文化和背景,畢竟人們對生活中的常見的事物還是有不同的認知的,就像鋼鐵俠一樣,腳底下踩著兩個火箭噴射器似乎就能夠上天了,就像火箭一樣,我們小的時候看到的動畫片鐵臂阿童木大概也是如此。


在最開始的時候,人們試圖想了很多辦法讓人插上翅膀,既然不能長出來,那么就做一個背著,然后用力去呼扇。很多人經過刻苦的努力去試了一下,兩個翅膀做好了,但是煽動翅膀需要巨大的力量,于是經過練習練習,他們覺得通過練習之后就能夠飛翔了,但是最后其實還是很難發現,扇動翅膀需要的力量太大,已經不是人力能夠解決的了。

與此同時,既然人上不去,人們也總是想辦法把一些物品放到天空,常見的就是風箏和孔明燈。孔明燈是利用熱力上升的原理送上天空。風箏是借助風力向下壓力差產生了福利,從而飛行在天空。于是這就衍生了兩個流派。


Air ship

第1個就是使用一些比空氣輕的物體,讓他在天上飄浮必清空氣輕的物體,要么是氫氣氦氣,等氣體沖在一個大皮囊里,然后讓他帶到天空,如果要是氣體足夠多,體積足夠大,那么就能夠提供足夠多的生力,空艇就是如此。為了解決動力的問題,人們會在空艇的后面增加一個螺旋槳,在很早很早以前,人們對空艇是有了很大的期望的,后來人們發現人力也可以,就像孔明燈一樣,因為空氣被加熱之后密度就會變小,在這個時候就會產生一定的浮力,也就是說人們找到了比空氣更加輕的氣體-加熱后的空氣。這就是熱氣球了。


有了熱氣球,人們就能夠飛上天空,欣賞這美麗的大地,當然熱氣球的速度是很難控制的,因為我們現在知道它不符合劉憲學的規律,也就是說阻力非常大,可以通過一些小的螺旋槳進行緩慢的移動,但是至少可以垂直起降了,這個時候人們就可以升到天空去看一看,人們也做出了很多的努力比如說乘坐熱氣球穿越大西洋,確實在西方人的眼里大西洋是一個很神奇的地方,當他們想試驗一些交通工具的時候,一般征服大西洋是一個重要的里程碑。熱氣球也是這樣,后來的飛機輪船大概都是這樣。


另一個方法就是風箏的變形了,人們把風箏做大,覺得風箏能夠帶很多的東西上去,那么如果讓人在風箏上面控制,是不是就可以了呢?事實上是的這種想法產生了滑翔機,其實滑翔機比飛機要早誕生許多年,人們可以利用滑翔機借助熱氣流可以在空中飛行,很久似乎也是征服了大西洋的。


Glider

于是就產生了兩個分支glider和air ships。滑翔機和飛船。兩者的出發點是不一樣的,一個是比空氣重,但是借助氣流的方式飛行在空中,一個是比空氣輕,簡單粗暴直接,但是很容易實現,當然現在這個熱氣球也發展的非常棒了,它可以提供升降的動力調整,使用的顏料也是采用了液化氣等原料,也不像以前需要用篝火去點燃,如果要是上升下降還要采取泡砂帶的方式,現在可以通過調整熱氣球內部的熱氣的溫度來確定升力了。


滑翔機也是有了輕質材料的出現可以做得更大,飛行的更久,但是它還是依托于空中的氣流的上升,當然我們知道空中是一直存在著氣流的,就像大多數時候風箏都是放得起來的,但是滑翔機需要更多的經驗去控制,而且它在起飛的時候需要從一個高處起飛,這不能夠滿足人們從平地起飛的需求。


Wright brother plane

直到了100多年前,人們發明發現了蒸汽機可以小型化之后,人們就想既然有風,我們能不能夠在飛機上直接制造一個風呢,于是飛機的原型就出現了。

現在我們比較公認的飛機是萊特兄弟制造的飛機,他們實際上是在滑翔機的基礎之上增加了一個動力裝備,在最開始的時候也沒有那么多的控制機關,還是靠著滑翔機的控制方式,發動機僅僅是提供了一個升力,當然后來逐漸的發展,需要再控制它的轉速,控制它的起降,包括起落架,包括安全包括甚至的導航,雷達通信等等,因為涉及到的因素越來越多,這些都是附加的功能增加上去的,但是不得不說它的基本原理還是增加一個發動機,把滑翔機自己吹起來。


The first aircraft of Brazil

當然在萊特兄弟的同時,在巴西其實也是有一架飛機的,在前幾年的古巴奧運會上就有這么架飛機的模型,他的飛機和咱們現在看到的飛機不太一樣,人是坐在飛機的后面的。他的發明時間其實和萊特兄弟差不太多,但是可能萊特兄弟更廣為人知吧。不過確實是在100多年前那是一個百花爭艷的時候,電力的發現,燃油機的變小,整個科技的快速發展。人們似乎使用了100年,走完了過去幾千年都實現不了的進步。

這么多年以來,飛機的總體結構沒有什么大的變化,還是用發動機來推動滑翔機來起飛,當然越做越大,材料越來越好,也有很多輔助的功能,包括更多的電腦的應用,但是總的原則還是這個樣子的,直到另一種變體出現,直升機。


The Helicopter design draft of Da Vinci

直升機和滑翔機最大的不同是他沒有固定翅膀。他的升力是由于螺旋槳的旋轉而產生的,它的螺旋槳的截面圖,我們看起來會和這飛機的翅膀的截面圖差不多,所以直升機的學名叫做旋翼式飛機,大概的意思就是說它的機翼在進行旋轉,我們知道因為機翼的氣流流過產生了上下的壓力差,從而把飛機飛起來,固定翼飛機采用的方式是在機翼之前吹咬動氣流,讓氣流快速的通過機翼的時候產生壓力差,而直升機的創創意就不一樣了,它實際上是讓機翼動起來空氣是靜止的,這樣就會產生一個壓力,差也就是一樣是有空氣相對于機翼的運動,所以它叫螺旋翼飛機。這個對于固定翼飛機來說,是一個很大的進步了。應該說他在根本上改變了設計。


4旋翼


6旋翼


好多旋翼
好多旋翼


好多好多旋翼

當然我們現在又出現了很多垂直起降的飛機,大體的原理也是使用螺旋翼的方法,只不過它的螺旋翼不再是一個,而是4個螺旋翼,就像我們常見的大疆飛機,看起來像一個蝴蝶一樣,當然也有更多旋翼。4旋翼,6旋翼,8旋翼,18旋翼,好多好多旋翼…但是總的來說和直升機的原理是一致的,他們可以提供了更加靈活多變的操縱模式,因為多個旋翼可以通過多個旋翼之間的轉速和升力的不同來控制飛機的方向,這是一個精細化的控制過程,對于過去傳統的飛行員機械控制來說是很難的,好在有計算機的幫助才可以實現,這也就是為什么在過去一般直升機都是常用的造型,一個大飛翼后面一個尾巴,這樣可以控制方向和升力,而現在的小飛機卻有多個旋翼,這是計算機技術推動傳統工業的一個佐證了。

那么未來的發展方向是什么呢?現在有一種新的飛機,它不再采用機械的方式去推動旋翼,而是通過電離空氣的方法對飛機的上下緊密之間產生壓力差,也就是說不是通過運動而產生的壓力差,而是改變了飛機機翼上下附近的空氣結構,直接改變了目的,從而推動了飛機的前進,這個飛機在美國的一個大學里已經實施實驗飛行完成了雖然只飛了幾百米,但是它的含義不亞于萊特兄弟的首飛,也許隨著它的做大會慢慢的變強,肯定當前還存在很多的技術問題,但是正如當初萊特兄弟的飛機一樣,也僅僅是飛了幾百米就掉下來了。但不管怎么說,這畢竟是一種新的探索模式。


奔向星辰大海

在接下來人們也許會找到更多的反重力的方法,也就是說通過其他的方式去克服地球的重力,從而滿足人們飛天的夢想。就像我們在科幻小說里看到的,宇宙飛船啟動反重力系統,嗶的一聲,飛船就不見了。

我們常常仰望天空,看著藍天白云,到了夜晚我們會仰望星空,總是對著星辰大海充滿敬畏和思考,人們隨著探索的進步,總會越來越多的找到途徑去探索更加廣闊的未來,慢慢前進吧,星辰大海就在人類的前方。

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