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飞鸟那一套,人类飞行器学不会,清朝那会,就有英国人试验明白了

2023-8-9 13:06| 发布者: 为了梦想 1038 0

摘要: 即便你把人类航空的历史浓缩浓缩再浓缩,有一个人你怎么也绕不过去,他就是英国人乔治·凯利,被称为“人类航空科学之父”。许多人认为,他是航空史上,第一个真正对航空问题展开科学研究的人,也是第一个真正懂得和 ...
即便你把人类航空的历史浓缩浓缩再浓缩,有一个人你怎么也绕不过去,他就是英国人乔治·凯利,被称为“人类航空科学之父”

许多人认为,他是航空史上,第一个真正对航空问题展开科学研究的人,也是第一个真正懂得和利用空气动力的人

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(乔治·凯利)


凯利出身贵族,出生于1773年,从小便在家庭教师的指导下接受教育。作为男爵,他的家庭教师自然不是等闲之辈,其中不乏有英国皇家学会的成员。在这样的教育下,不仅让凯利有了不错的科学素养,更是激发了他对科学的兴趣,其中对飞行的兴趣尤甚。

早在1799年,26岁的凯利就意识到,固定翼飞行器应该是可以飞行的。在当时很多人都在模拟飞鸟,希望能够制造出有动力的,或者滑翔式的飞行器。

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(凯利在1799年,在一块银盘上刻下了自己对未来飞行器的构想)


这一年,中国的乾隆皇帝驾崩,乾隆时代宣告结束。数百年前被马可·波罗带到欧洲去的中国风筝,在凯利的时代已经是街头巷尾到处可见的儿童玩具。凯利认为,中国的风筝应该是一个不错的实验品,于是他就把孩子手里的风筝拿过来,在风筝的下面夹了一个长长的木棍,试着去投放它,看它能不能飞行,结果自然是飞得不好。

于是,凯利又在木棍的尾部装了一个十字形的尾翼,在机身和尾翼之间装了一个可活动的铰链。凯利以中国的风筝为蓝本,制造出了人类历史上第一架手抛式的滑翔机。这一年是1804年,中国的嘉庆年间。

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虽然这仅仅只是一架手抛式的简易滑翔机,但是它已经具备了100年后飞机的雏形,有主翼、机身、尾翼,而且尾翼上有水平安定面和垂直安定面。为了调整重心的位置,凯利还在木质的机身上装了一个可以前后移动的配平的重物,这样就可以调节飞行的稳定性。凯利的这些尝试都是在不断地用手投掷滑翔机的基础上,得出的经验,并且据此改进的。

在玩了几年滑翔机之后,1809年,凯利写了一组3篇论文,总的标题是《在空气中航行》。这组论文在1809年,率先发表在伦敦尼科尔森出版公司的自然科学化学与艺术学报上。这是有史以来第一部以航空科学为主题的专著,也可以被视为是人类航空科学的开山之作,这也奠定了凯利作为早期航空科学研究者的坚实地位。

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(凯利在1804到1852年设计制作的滑翔机)


到了1849年,凯利又制造了一架双翼的滑翔机,这架滑翔机要大一些。一直有传闻说,凯利曾经让一个10岁的孩子冒险去驾驶这架滑翔机进行飞行。但是历史上记载的不确切,这个孩子的身份素来说法不一。有人说是他的亲属,也有人说他是街边随便找的一个人,但是这个孩子没有留下姓名,这次飞行只有模糊的记载。

到1853年,凯利造了一架更大的滑翔机,并且让一个成人飞行员进行了试飞。这次试飞是有明确的历史记载,至于试飞员的身份,历史记载却不一致。有人说这是凯利的车夫,也有人说是凯利的雇工,都是看在工资的份上,咬着牙冒险坐着这么一架简陋的滑翔机,从山坡上冲了下去,结果冲到山脚下的时候,滑翔机居然起飞了。虽然接下来掉到地上摔坏了,但车夫没有受伤。

于是,这就成为人类历史上第一次半成功的载人滑翔。虽然细节有点模糊,但是在1855年的大英百科全书第8版第9卷对此事是有过记录的,算是个重要的证据。

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凯利把飞行问题做了科学化和工程化的处理,他认为重于空气的飞行器要想起飞,一定会受到四种力的作用。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。

对于四种力的分析,让凯利对于飞行的问题认识得更加明了,他不断地投掷自己的模型滑翔机,并且观察飞行的状况。他意识到,机翼的形状和安装的角度,对于升力的产生尤为重要。于是他不断地试验机翼的形状,他甚至开发了一种悬臂式的测试机构,来测试不同的机翼在不同的迎角下,产生的升力的大小以及阻力的大小,这种设施后来被很多先驱采用过。

凯利发现,机翼的上反角以及重心的位置,对于飞行的稳定性都很有作用。于是,他不断地尝试改变这些参数,试图得到更好的飞行器。

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通过大量的实验,凯利最后给出了一个重要的结论,那就是人类要想实现飞行,需要为固定翼的飞行器配置能够产生升力的部件,就是机翼,以及能够产生推力的部件,也就是发动机和螺旋桨。而不是学习飞鸟那样,用一对上下扑动的机翼,同时产生升力和前进的动力。

换句话说,凯利的结论就是,别学飞鸟了,那些路走不通。

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(现存于博物馆中的凯利滑翔机的复制品)


凯利的结论颠覆了过去千百年来,人类对扑翼飞行器的执着尝试的观念。虽然听起来,至少在当时离经叛道,但事实证明,凯利的结论直接奠定了后来飞机的基本技术路线。正因为有如此多的开拓性的成果,凯利被人们誉为是航空科学之父。

在历史上,凯利这一笔是掠不过去了。凯利通过大量的实验和科学化工程化的处理,为人类后来的动力飞机,找到了一条正确的前进方向。

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