1804年

1804年

凯利[英]首次用旋臂机进行机翼升力试验 设计和试验滑翔机单靠对鸟的飞行的定性观察是不够的,必须进行空气升力和阻力的定量研究。凯利意识到这一点,首先开创了航空空气动力学的试验研究。依据罗宾斯使用过的试验装置,凯利于1804年12月设计并制造了一架旋臂机,用以研究平板的升力和阻力。旋臂机实验件是一块0.1平方米的平板,它被安装在旋臂机旋转杆的末端,可以偏转成各种角度。旋臂转动的动力来自石块下落的势能。这个装置简单、粗糙,试验时间极短,但仍然能获得初步的定量结果。依据试验数据,他得出了重要的结论:平板升力与平板的面积成正比,与运动速度的平方成正比,与迎角的正弦成正比。这个半定量的经验公式,对于指导飞机设计具有重要意义。

凯利制造的旋臂机

1809年

迪根[奥]成功进行气球辅助扑翼飞行 迪根(Jakob Degen,1760—1848)是奥地利人,热衷于机械飞行。报道说,他自制了一个扑翼机,利用人力上下扇扑的力量能够进行短暂飞行。实际上,他的扑翼飞行是利用一只大的热气球辅助才得以进行。为了取悦观众,他在空中脱开气球,在广场上缓慢着陆。1808—1817年间,他在巴黎和维也纳进行过很多次类似的“飞行”表演,产生了很大的影响。连英国航空先驱凯利都对他十分关注。受这一事件影响,凯利当年发表了著名论文《论空中航行》。

迪根设计的扑翼机

凯利[英]发表第一篇航空科学论文 1809—1810年,凯利在英国《自然哲学、化学和技艺》杂志上发表题为《论空中航行》(On Aerial Navigation)的论文。这篇论文在航空史上占有极其重要的地位,被看成是现代航空学诞生的标志。在论文中,凯利阐述了制造一架飞机的基本组成部分和要求,并且给重于空气飞行器飞行下了一个明确的定义:机械飞行的“全部问题是给一块平板提供动力,使之在空气中产生升力并支持一定的质量”。他给出了机翼设计的经验公式;分析了飞机的稳定性、安全性和操纵性的重要性;通过对降落伞下落时的姿态进行受力分析,第一次提出了机翼上反角这一重要概念;研究了飞机稳定性问题,提出了实现稳定与操纵性的方法;分析了设计成功的飞机面临的几个主要困难,包括动力问题、动力转换问题、结构强度和降低结构质量问题。他还在论文中提出了多翼机思想。论文最后,他呼吁英国人应当对飞机给予足够的重视:“我因此希望,我所说的将会引起其他人对这一课题的广泛注意。英国在这场比武器更有价值的竞争中不要落后。”

1816年

凯利[英]设计出扑翼推进飞艇 凯利对航空的兴趣是多方面的。1816年,他设计了一艘飞艇。它的新奇之处是飞艇气囊分成一个个小的气囊,这样其中一两个气囊破裂也不会使整个飞艇失去全部升力,有利于保证飞行安全,也可以使飞艇做得更大。这个设想与80年后德国的齐伯林[德](Ferdinand von Zeppelin,1838—1917)硬式飞艇的设想不谋而合。由于氢气气囊可以提供足够的升力,推进问题需要加以考虑。他提出了两种推进方式,一是螺旋桨推进,一是扑翼推进。由此可见,凯利尚未完全走出模仿鸟的思路。

凯利飞艇设计之一

凯利飞艇设计之二

1842年

菲利普斯[英]试飞成功蒸汽动力直升机模型 菲利普斯(W.H.Phillips)是英国科学家。受凯利的影响,他也对飞行产生了兴趣。1842年年初,菲利普斯设计制造了一架动力直升机,采用桨叶尖部喷气的方式使旋翼旋转从而产生升力。动力装置使用的燃料是木炭、石膏和硝石的混合物,燃烧后产生高压气体。整个装置重约0.9千克。按照菲利普斯的记述说:“一切都布置好后,蒸汽在几秒内把设备顶部的桨叶推动旋转起来,并以比鸟更快的速度上升,上升有多高,我没有办法确定;跨过的距离大概有两个广场。后来,花了很长时间才找到它,我发现这台机器的翅膀没了,机身在落回地面时也被撕裂了。”如果记载属实,菲利普斯就是第一位研制成功蒸汽动力直升机模型的人。

1843年

汉森

汉森[英]获得第一个飞机设计专利 汉森(William Samuel Henson,1812—1888)是英国工程师。他对动力飞行的兴趣来自凯利著作的影响。他最初主要是设计滑翔机模型,进行结构试验和改进轻型蒸汽机。由于发动机研制面临困难,又没有资金,汉森计划首先设计飞机并取得专利,以此来集资并寻求合作者。1842年9月29日,汉森申请了飞机设计专利,名称是“用于空中、陆地和海上的蒸汽动力装置”。他在专利说明书上说:这种装置“能够把信件、物品和乘客经由空中从一地送到另一地”。他为这项专利设计的飞行器取名为“空中蒸汽车”(Aerial Steam Carriage)。这是一架单翼机结构飞机,机翼的翼展45.72米,宽9.14米,翼面积为418.1平方米,水平尾翼面积为139.4平方米。飞机长25.83米,总重约1 360千克,计划采用一台18~22.4千瓦的蒸汽机来驱动两个六叶螺旋桨。1843年4月,“空中蒸汽车”专利获得批准并正式发表。这是历史上第一个重于空气飞行器的发明专利,在世界航空史上具有重要地位。后人对这项设计给予了高度评价,称之为世界上第一种飞机。

空中蒸汽车

为筹集资金到处宣传而制作的宣传画

凯利[英]提出一项直升机设计方案 凯利设计的直升机包括四副旋翼,呈横列方式安装,上下各一副,这样只要上下旋翼反向旋转,就可以平衡力矩。四副旋翼提供升力,上下旋翼中部后面安装了两副推进式旋转桨,提供前飞的动力。除此之外,机身尾部安装了水平翼面,用于保持稳定。由于没有动力,这项设计只是绘制出了基本构图。

凯利设计的直升机三面图

1848年

斯特林费罗

斯特林费罗制造的蒸汽动力飞机模型

斯特林费罗[英]试验成功蒸汽动力飞机模型 斯特林费罗(John Stringfellow,1799—1883)是英国工程师,曾与汉森合作进行动力飞机研制,未取得很大进展。1848年,他设计了一架小型飞机模型,翼展3.1米,宽0.6米,机翼和尾翼面积总共只有1.6平方米,模型总重仅4.5千克。机翼前缘部分具有挠性结构,有利于增加自动稳定性;机翼形状由矩形改为弧形;翼型也做了更改。斯特林费罗为这架新模型设计了微型蒸汽发动机。斯特林费罗选择了一家废弃的工厂厂房作为试验场地。他计划用斜面下滑起飞的方式提高起飞速度。1848年进行的第一次试验,由于斜面放置得太高,致使模型以很高的速度下滑并触及地面而损坏。第二次试验把起飞装置角度调小,这次试验据他本人说取得了成功,模型成功地飞了起来,直到撞到墙壁为止,前后飞行距离约20米。后来重复进行的试验也都取得了较好的结果。不过,航空史界对斯特林费罗的这些试验结果存在一定争议。

斯特林费罗制造的蒸汽机

1849年

凯利[英]制成载人滑翔机 凯利在进行航空理论与试验研究的同时,对设计滑翔机给予了高度重视。1804年,凯利试验成功滑翔机模型,机翼形状类似风筝。1849—1853年间,凯利设计并试验了全尺寸载人滑翔机。1849年,一个10岁的小男孩乘坐他的滑翔机离开过地面。该滑翔机为双翼,虽然看起来比较原始,但具备了飞机的完整结构。凯利记述说:“飘离地面几码后,从小山上滑下来,而且还通过一些人用绳索把这个装置逆着微风,拉起了大约同样的高度。”

凯利1849年制造的载人滑翔机

1852年

吉法尔[法]研制成功动力飞艇 吉法尔(Henry Giffard,1815—1882)是法国工程师。他准备研制飞艇时,内燃机尚未问世,蒸汽机仍十分笨重,于是他从改进蒸汽机入手。1851年,吉法尔制造了一台小型蒸汽机,功率为2.24千瓦,重约160千克。这在当时是非常出色的。有了发动机,他设计制造了一艘飞艇,艇长43.6米,最大直径约12米,气囊容积2 497立方米,采用煤气做浮升气体。飞艇的尾部挂有一块三角形的风帆,用来操纵方向。1852年9月24日,他驾驶着人类第一艘飞艇从巴黎起飞,飞行了约28千米后在特拉普斯(Trappes)附近降落。这是人类历史上第一次成功的飞艇载人飞行。吉法尔飞艇具备较完整的技术结构,但是由于动力不足,在当天飞行中无法逆风回到起飞地,只好用火车运回。

吉法尔

吉法尔设计试飞成功的飞艇

1853年

凯利[英]滑翔机进行载人飞行试验 凯利在助手和孙子的协助下,继续改进滑翔机。1852年,凯利又制造了一架滑翔机,它是单翼结构,看起来像一个大风筝,凯利称其为可控降落伞。1853年6月,这架滑翔机做了一次载人飞行试验。据凯利的外孙女汤普森[英](Thompson)回忆说:“马车夫乘坐这架飞机离开了地面,并降落在与起飞点的高度大致相同的西侧。我认为,飞机降落时飞行的距离比预计的要短得多……后来,这架飞机被搁置在谷仓里,我常常坐在上面,有时藏在里面,以躲避我的家庭教师。”

凯利1853年制造的载人滑翔机

勒图尔[法]进行滑翔试验 1853—1854年间,法国人路易·勒图尔(Louis Charles Letur,?—1854)制造了一个降落伞与滑翔机复合体,从气球上跳下,并且用两只手臂扇动扑翼。据称他曾有过成功而安全的滑翔。在1854年的一次尝试中,由于降落伞的故障,勒图尔献出了自己的生命。这大概是第一次重于空气飞行器试验发生的死亡事故。勒图尔的试验并不是真正的滑翔,而是主要借助降落伞减速下降。

路易·勒图尔飞行器示意图

1857年

布里斯[法]试飞信天翁式滑翔机 让·玛丽·布里斯(Jean Marie Le Bris,1817—1872)是一位法国船长。由于他频繁出海远行,因此航海过程中常以观看海鸟的飞行打发时间。长此以往,他对飞行产生了浓厚兴趣。他有目的地观察信天翁的飞行,并研究它的翅膀构造和扑翼方式。1857年,布里斯设计了一架滑翔机,翼面同信天翁的翅膀非常相似,翼展长达15.3米,采取车载辅助起飞。第一次试飞时,他成功地飘飞了一段距离。但在第二次飞行时,由于遇到了下降气流,滑翔机落地摔坏。他本人也折断了大腿。1867年,布里斯又制造了第二架滑翔机,形状结构与第一架类似,只是更轻一些。1868年,布里斯再度开始滑翔机试验,结果又遭失败,滑翔机翻倒后摔在地面上。布里斯的滑翔机没有取得很大成功,但在设计上颇具新意,增设了飞行控制系统。

布里斯

布里斯1867年设计的第二架滑翔机

1859年

布莱特[英]获得共轴直升机设计专利 英国人亨利·布莱特(Henry Bright)设计了一架共轴式直升机。它采用上下安装的两副旋翼,利用蒸汽机带动齿轮驱动。机身后部还安装有垂直的稳定片。布莱特设计直升机的目的是用来控制气球的上升与下降。1859年,英国专利局授予布莱特共轴直升机设计专利。这是英国也是世界上第一个直升机专利。布莱特的共轴式设计在20世纪获得广泛应用。

亨利·布莱特设计的共轴直升机

1860年

勒努瓦

奥托

内燃机(汽油机、活塞发动机)问世 内燃机的设想出现得很早,但由于燃料问题未能解决,因此迟迟没有问世。19世纪中期,科学家完善了通过燃烧煤气、汽油和柴油等产生的热转化为机械动力的理论,为内燃机的发明奠定了基础。之后,人们提出过各种各样的内燃机方案。1860年,法国工程师勒努瓦(Jean Joseph Etienne Lenoir,1822—1900)模仿蒸汽机的结构,设计制造出第一台实用煤气机。这台煤气机的热效率为4%左右。1862年,法国科学家罗沙(Alphonse Beau de Rochas,1815—1893)对内燃机热力过程进行理论分析后,提出提高内燃机效率的方法,即四冲程工作循环。1876年,德国发明家奥托(Nicolaus August Otto,1832—1891)运用罗沙的原理,创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦(4.4马力)的四冲程内燃机,仍以煤气为燃料,采用火焰点火,运转平稳,热效率达到14%。后来,科学家又用汽油代替煤气,进一步提高了功率和效率,内燃机以新的面貌出现在动力机械和运输机械的舞台,也给飞机发明带来了新曙光。无数事实证明,蒸汽机的种种局限使之天生就不适合作为航空动力。现在有了内燃机,发明动力飞机的时机已趋成熟。

奥托改进制造的四冲程内燃机结构图

1861年

达米科[法]制成铝合金直升机模型 达米科(Gustave Ponton d’Amécourt,1825—1888)是法国发明家。他在1861年制作了一个双旋翼直升机模型,采用了刚刚问世的铝合金作为结构材料,利用小型蒸汽机作为动力。由于动力不足,这个模型未能离开地面。他制作的几架采用钟表发条作动力的模型却很成功。值得一提的是,达米科是直升机名字的发明者,他用helicóptero(英helicopter)给直升机命名,后被广泛采用。他的设计先后获得了法国和英国专利。

达米科

达米科制作的直升机模型

达米科设计的大型直升机

尼尔森[美]获美国第一个直升机设计专利 尼尔森(Mortimer Nelson)是美国纽约的一位印刷商。他最初为改进气球,在气球旁边装上一个直升装置,后来将直升机部分单独分出来。它有一个锥形机身,尾部有一个梨形的舵,机身顶部有一个降落伞,还有两个垂直的杆伸出来,每个杆固定了一个旋翼。舵可以实现上升、下降、横向的操纵。它在工程方面有几个创新:一个是旋翼,其旋转轴可以垂直也可以倾斜,从而实现向上或向前飞行。他还建议旋翼成对安装,相向旋转,以相互抵消力矩。还有一个特点是用铝合金。他没有谈到发动机问题,但专利说明中谈到了混合燃料,希望可以用于直升机的动力装置。这项设计于1861年5月21日获得美国专利,这是美国第一个直升机也是飞行器设计专利。

尼尔森设计的直升机

气球在美国用于军事侦察 1861年美国南北战争时期,南军和北军都使用气球进行空中侦察,但以北军使用居多。北军拥有9名专业的气球飞行家,他们在战争中起到了一定的作用,也为后来空中侦察提供了样板。

1862年

格莱舍[英]等人乘气球上升到9 000米高空 气球的重要功能之一就是研究高层空间,包括物理探测和气象研究。格莱舍(James Glaisher,1809—1903)是英国气象学家,一直希望利用气球进行高空气象探测研究。他和气球飞行家考克斯韦尔[英](Henry Tracey Coxwell,1819—1900)曾两次试图乘气球进入高空,都因气球故障而未成功。1862年9月5日,两人再次尝试。当到达6 096米高空时,温度计指示值是-10℃。当升到8 543米时,格莱舍双眼模糊无法看清仪器上的读数,只好由柯克斯韦尔代读。当达到9 144米时,格莱舍的手已拿不住笔,无法继续进行记录,并且很快就休克了。柯克斯韦尔拼死拉动绳索打开了放气阀,气球开始下降,他发现高度计指示的最大高度是10 668米。由于当时仪器精度低,这一数字令人怀疑,但是航空史专家们都同意他们二人的确飞到了9 000米以上的高空。格莱舍和柯克斯韦尔的探险为人类提供了第一批高空大气数据资料。

格莱舍

柯克斯韦尔

格莱舍和柯克斯韦尔在上升途中

克洛威尔[美]获直升机设计专利 美国马萨诸塞州发明家克洛威尔(Luther Childs Crowell,1840—1903)于1862年6月3日获得了一项直升机设计专利。这架直升机更像现代倾转旋翼机:两副横列式旋翼的旋转轴可处于水平状态,也可转向垂直状态,从而使飞行器具有飞机、直升机两种模式。此外,直升机还装有可调整翼面,当垂直上升或下降时,翼面也是垂直的;当水平飞行时,翼面处于水平状态,从而可以产生升力。对于发动机,克洛威尔很含糊地提到了蒸汽机。在他提出这项设计时,正值美国南北战争,克洛威尔认为他的飞行器可以用于空中轰炸任务。

克洛威尔直升机三面图

1866年

英国大不列颠航空学会[英]成立 大不列颠航空学会(The Aeronautical Society of Great Britain)的创立在很大程度应归功于阿吉尔公爵(Duke Agill),本名坎贝尔(George John Douglas Campbell,1823—1900)。他自小受到良好教育,这使他后来不仅成为知名作家,而且对自然科学也颇感兴趣。坎贝尔非常关心飞行问题。1855年担任英国科学促进协会主席时,便发表过有关进行航空研究的言论。他的著作《法律时代》第一章实际上是一篇关于机械飞行的论文。1865年9月,英国科学促进协会在伯明翰召开会议。在这次会议上,坎贝尔提议成立一个航空研究学会,在场的许多学者和官员强烈表示支持。亨利·布莱特是英国早期气球飞行家,在英国公众心目中是一位英雄。他在英国博物馆的一次气球展览会上说:“应当进行集体性的航空研究,而且首要的事情是克服地球引力……然后朝着与牛顿的苹果相反的方向运动。”1866年1月12日,大不列颠航空学会召开成立大会。大会选出了第一届委员会和学会第一任主席。由于坎贝尔的声望和影响,大家一致推举他担任大不列颠航空学会第一任主席,布雷利[英](Frederick William Brearey,1816—1896)担任学会首任秘书。大不列颠航空学会一直延续至今,为英国乃至世界航空发展做出了很大贡献。学会1918年改为英国皇家航空学会(Royal Aeronautical Society)。

阿吉尔公爵

韦纳姆[英]发现机翼升力主要集中于前缘 韦纳姆(Francis Herbert Wenham,1824—1908)是英国工程师,他很早就对鸟的飞行怀有深厚的兴趣。工作之余,他开始对鸟的飞行进行观察和研究,并通过旋臂机对升力和阻力进行测量研究。1866年,韦纳姆在英国航空学会上发表了一篇题为《论空中交通和关于重于空气飞行器的支持原理》(On Aerial Locomotion and the Laws by which Heavy Bodies impelled through Air are Sustained)的演讲。这是他7年多研究的成果。他在演讲中说:“在飞行中得到的支承力必定取决于一定的各种质量之间的作用和反作用……在所有倾斜的平板中,如果能够快速在空气中运动,那么全部支承力将集中在平板前缘。”韦纳姆又由此得出两个重要推论:第一,在同样的翼面积下,高展弦比机翼能够产生更大的升力;第二,多翼结构对产生更大的升力有利。这两点推论都利用了机翼升力集中于前缘的结论。这一发现对飞机设计具有很大的指导意义:早期飞机动力不足,速度很慢,利用高展弦比机翼可以有效弥补这些不足。

韦纳姆

韦纳姆设计的滑翔机

1868年

英国举办第一次航空展览会 为了扩大航空的影响,促进英国公众对航空的了解和热爱,大不列颠航空学会决定举办一次航空展览会。当时航空尚属幼年期,于是组织者广泛搜集各类展品,包括船用、车用物品以及其他相关物品。1868年6月25日,英国第一次也是世界第一次专门的航空展览会在伦敦水晶宫举行,共有77件展品参加了展览,包括发动机、飞机模型、风筝、航空研究计划,甚至还有火箭发动机。其中,斯特林费罗的三翼机模型和小型蒸汽机最为引人注目。展览会共持续了11天,吸引了不少观众。

大不列颠航空学会举办航空展览会

1870年

气球首次用于大规模空运 1870年普法战争爆发,法军在色当被普鲁士军队击败,拿破仑三世[法](Charles Louis Napoléon III,1808—1873)被俘。普鲁士军队把法国首都巴黎围得水泄不通。巴黎守军和市民开始用气球向城外运送信件和撤退人员。这是历史上首次大规模的气球“空运”行动。当时在巴黎城内有不少气球飞行家,飞行经验丰富。他们每天乘气球升空观察普鲁士军队的动向,巴黎的晚报每天都刊登他们侦察到的消息。当时巴黎急切希望能与法国其他地区的军队和人民取得联系。一些气球飞行家来到巴黎邮政总局要求采用气球向外传递消息。由于当时的步枪射程已经大大提高,气球穿越战线时如果飞行高度低于900米就有被击中的危险,只有相当有经验的飞行员才有能力保持气球的飞行高度在900米以上。1870年9月23日,儒勒·杜诺夫[法](Jules Duruof,1841—1899)第一个开始驾驶气球穿越战线,约3小时 之后,在敌人后方安全地着陆。此后,气球接二连三地飞出巴黎。在长达4个月被围困的日子里,巴黎共送出了66只气球,其中57只安全地飞越了敌人的防线,运出信件上百万封,人员68人,其中包括著名将领甘伯塔[法](Léon Gambetta,1838—1882)。这次空运行动预示了在今后的战争中制空权的争夺将是至关重要的。

杜诺夫

战争期间从巴黎向外发送气球的情形

杜诺夫使用的海王星号气球

在巴黎为纪念普法战争时气球空运建立的纪念碑

贝诺

贝诺[法]发表关于飞机稳定理论的论文 在法国早期的航空先驱者中,阿方索·贝诺(Charles Alphonse Penaud,1850—1880)是一位占有重要地位的航空人物。他的伟大之处在于他的航空探索方法和提出的重要概念:首先进行理论研究;然后进行模型试验;最后过渡到全尺寸飞机的研制。航空史学家们对贝诺的赞誉颇高,有人甚至认为贝诺是从凯利到莱特兄弟之间最伟大的天才、最富有创造精神的航空先驱者。他喜爱阅读并开始对飞行产生了兴趣,20岁时加入了新成立的法国航空学会。最初,他主要研究飞机的稳定性问题。1870年,贝诺发表了一篇论文《稳定性理论》(Théorie de stabilité)。这篇文章阐述了保持飞机模型自动平衡和稳定的重要性,以及实现稳定的方法。为此,他还给出了两种飞机模型——直升机和飞机的稳定性原理并予以说明。

1871年

韦纳姆[英]发明风洞 韦纳姆的职业是工程师,对机械问题颇有研究,特别是对蒸汽机有很高的造诣,对内燃机也有研究,获得过多项专利。加入大不列颠航空学会后,他最初的气动研究工作是依靠自制的旋臂机进行的。通过大量试验他发现,利用旋臂机无法得到精确的升力和阻力值,而且机翼不是沿圆周运动,而是沿直线始终在“新的”气体中运动。他设想,如果将试验件固定不动,而让空气从中吹过,不是可以产生与旋臂机相同的效应吗?这可以说是风洞思想的关键。1871年,韦纳姆为航空学会设计并建造了世界上第一座风洞。它是个四周封闭的矩形框,一端有一架鼓风机,提供试验用的气流。风洞长3.7米,矩形截面边长45.7厘米,试验气流最大速度64.4千米/时。风洞中间的一个支杆上安装试验件,用弹簧秤测量气动升力。这个风洞虽然简单,而且存在不少问题,但它开创了空气动力学试验研究设备的新时代。

现代教学用小型风洞

贝诺制作的直升机模型

贝诺制作的飞机模型

贝诺[法]制成橡筋动力直升机和飞机模型 受法国先驱人物劳诺瓦设计的直升机模型的启发,贝诺在1871年制成了橡筋动力直升机模型,颇为成功。当年,他还制作了橡筋动力飞机模型,结构比较完善:前面是一副机翼,机翼翼尖上翘,具有上反角;中间用一根直杆作为机身;尾部有一对小尾翼。机身下面是一束橡筋,驱动位于机身后端的推进式螺旋桨。贝诺给这架模型取名“有翼器”。它虽然简单,却体现了现代飞机的主要特征。“有翼器”在试验飞行时,获得了很大成功,飞行距离超过30米,且具有很好的稳定性,证实了上反角机翼具有固有稳定性的原理。对此航空大师冯·卡门[匈](Theodore von Kármán,1881—1963)评价说:他“所提出的模型飞机似乎是最先采用水平尾翼面以达到飞机稳定的一架”。

格莱舍[英]首次提出边界层概念 大不列颠航空学会成立后,设立了试验委员会,目的是开展空气动力学试验研究。由于学会的重视,加之试验设备的更新,试验委员会在大量的试验中获得了一些重要结果,其中包括空气升力的关系式。1871年出版的《年度报告》中给出了如下研究结论:倾斜平面的升力“随着方向比即平板长度的正弦(也就是平板倾斜的高度)增加而增加。如果我们不按迎角来说,则可说一比十,或一比三比四,这可以看作是升力与阻力之比”。在进行试验的过程中,试验委员会还发现了一些重要的现象或问题。格莱舍建议应当发展和改进测量技术。他还注意到边界层的影响,他指出:“与平板接触的流体粒子会改变它的运动路线,它将沿表面滑行。这种效应只适用于平板邻近的一层。而对于这种现象,理论上是无法预言的。”这是空气动力学的一大发现,也是首次阐述边界层的概念。风洞试验再次发现了高展弦比机翼的重要意义。

边界层概念

1874年

坦卜尔[法]研制动力飞机 由于动力问题长期得不到解决,动力飞机研制起步较晚。法国海军军官费里克斯·杜·坦卜尔(Félix du Temple,1823—1890)是一位发明家。他在19世纪40年代初进行过模型飞机试验,该模型的形状类似于一只小鸟,最初用发条驱动螺旋桨,后改用热空气发动机。它在试飞时能依靠自己的动力,持续飞行短暂时间,并且能够安全着陆。1857年坦卜尔设计了全尺寸动力飞机。它的形状像一只巨鸟,翼展将近30米,翅膀用骨架支撑,尾翼也很像鸟的尾巴。飞机的中间是发动机舱和驾驶舱。前面是一个直径达4米的十四叶螺旋桨。它在部件设计上有不少新奇之处:机翼和机身骨架用铝合金制造;采用三轮式起落架,带有橡胶减震器并且可以收放;通过方向盘、方向舵和软索实现复合操纵。1874年,坦卜尔的飞机由一名水手驾驶进行试验,曾短暂跳跃着飞了一段距离。由于蒸汽机动力不足和设计存在问题,它的试飞未取得很大成功。该项设计于1875年获得了专利。

坦卜尔

坦卜尔设计的动力飞机

坦卜尔的“风神”复原品

阿亨巴赫[德]发明直升机尾桨平衡方案 德国发明家阿亨巴赫(Gustav Wilhelm von Achenbach,1847—1911)于1874年设计了蒸汽驱动的直升机装置,包括升力式螺旋桨、推进式螺旋桨、方向舵和尾部螺旋桨。这被看作是第一个利用尾桨平衡力矩的直升机设计方案。

阿亨巴赫直升机设计方案

1875年

泰森蒂尔

气球高空飞行发生死亡事件 1875年4月,三名法国人企图打破格莱舍和考克斯韦尔创造的飞行高度纪录。为首的是一位名叫泰森蒂尔[法](Gaston Tissandier,1843—1899)的化学家、气象学家和飞行家。在飞行前他们曾抱有必胜的把握,因为他们每人都携带了一个新装置:一个混有氧气和空气的气瓶。当气球升到7 400米的时候,他们感到身体不适;当达到8 000米的时候,泰森蒂尔感到晕眩,当他醒过来时,发现两个同伴已经嘴鼻流血而亡。他挣扎着拉动放气阀的绳索,使气球下降。泰森蒂尔进行过多次飞行,对高空反应抵抗能力较强,而他的两个朋友则是第一次升空,难以适应缺氧和降压环境,从而导致死亡。这次飞行并没有打破格莱舍的纪录。

1876年

贝诺[法]设计出全尺寸飞机 从1873年起,贝诺致力于全尺寸飞机的设计。按照他的设想,这架飞机质量达到1 200千克,装有一台15.2~22.4千瓦的发动机。这项设计于1876年获得专利。它的翼面呈椭圆形,尾部有一对水平尾翼,前面装有两个拉进式螺旋桨。主要特点有:机翼安装具有上反角;具有固定垂直尾翼;具有可转动的方向舵;具有水平升降舵;具有单杆操纵手柄;具有玻璃座舱罩;具有可收放起落架和压缩气体减震器;可以在水面上着陆等。贝诺估计这架飞机能装载1~2名乘客,巡航速度为96.6千米/时。由于没有合适的发动机,且没有经费来源,这架飞机申请专利后并没有制造出来。贝诺自幼体弱多病,后来健康又一度恶化。失望、得不到理解、多病等多种因素使他失去了生活的勇气,1880年10月,贝诺在不到30岁时便自杀了。这是航空史的一个重大损失。

贝诺设计的全尺寸飞机

1877年

弗拉尼尼[意]试飞成功直升机模型 弗拉尼尼(Enrico Forlanini,1848—1930)是意大利工程师、发明家和航空先驱者。在经过军事学院深造后,于1866年加入图灵军事科学院。在工作期间,对螺旋桨进行了系统研究。1877年,他设计制造了一个蒸汽机动力直升机模型,旋翼很像达·芬奇设计的螺旋形状。这个模型在米兰试飞时,成功地上升到14米高,留空时间20秒。这是第一种成功的蒸汽机动力直升机模型。

弗拉尼尼设计的直升机

1879年

奎因比[美]获得直升机设计专利 美国人奎因比(Watson F.Quinby)长期对飞行感兴趣,设计了多架仿鸟飞行器,均不成功。后来,他转向了直升机设计,认为这可以解决飞行问题。他设计的直升机利用杆系制造机身,下面有四个起落支架,上面安装四片类似风帆样的东西,每组两片,充当产生升力的旋翼和产生推力的螺旋桨。1879年8月12日,这项设计获得美国专利。奎因比的直升机没有建造,实际价值也不大。

奎因比设计的直升机

塔丁[法]试飞成功动力飞机模型 塔丁(Victor Tatin,1843—1914)是法国工程师,热爱航空。他致力于动力模型飞机的研究与设计。1879年,他试飞了一架动力飞机模型。这个模型颇具现代飞机模样,翼展1.9米,重1.8千克,装有两副小螺旋桨。动力装置是压缩空气发动机,飞行持续时间不长。当时在试验时,飞机模型达到每秒8米的速度后,即离开了地面飞向天空。文献指出,这是历史上第一架利用自己的动力装置滑行起飞的飞机模型。1890—1897年间,塔丁与他人共同制造了蒸汽机作动力的飞机模型,翼展达6.6米,总重33千克。它装有前向拉进式螺旋桨和后向推进式螺旋桨。这个模型在试飞时,以每秒18米的速度成功飞行了140米。

塔丁1879年的飞机模型

塔丁1879年飞机模型实物

1880年

爱迪生

爱迪生[美]设计试验了直升机 美国发明家托马斯·爱迪生(Thomas Alva Edison,1847—1931)有众多杰出发明,对飞行也怀有浓厚的兴趣。1880年,美国报界富豪贝内特[美](James Gordon Bennett Jr,1841—1918)出资1 000美元,委托爱迪生研究飞行的可能性。爱迪生设计了一种直升机,试验了几种旋翼布局模式,以寻找能够产生最佳升力效果的设计。他设计的装置非常复杂,带有一个立轴,安装旋翼。在进行旋翼产生升力的试验后,他发现整个装置约72.6千克重,旋翼升力只能举起一小部分质量。他采用火药驱动活塞带动旋翼旋转,结果几次试验都发生了爆炸事故,甚至还炸毁了厂房。后来又试验电动机作为动力的可能性,也未获得成功。不过,他是较早采用大直径、小面积桨叶的人。

爱迪生设计的直升机

1881年

穆亚尔

穆亚尔[法]出版《空中王国》 19世纪的动力飞机制造热潮中,大多先驱者都忽视了稳定与操作问题。法国人穆亚尔(Louis Pierre Mouillard,1834—1897)在1881年出版了一本有名的著作《空中王国》,倡导滑翔飞行。这本书除了论述航空将对社会产生的巨大影响外,还以全新的姿态考察鸟的飞行。他没有局限在鸟的扑翼方式上,而是根据鸟的飞行机理提出了定翼滑翔机思想。他还认为,在飞行控制问题得到解决之前,不要盲目进行动力飞行试验。穆亚尔本人从1856年开始设计制造滑翔机以进行滑翔试验,前后共造了6架滑翔机,时间跨越1856年到1896年整整40年。但他的滑翔机性能不佳,没有取得多少成功。不过,他仍然坚信滑翔机的研究和试验对航空的未来是至关重要的。《空中王国》一书影响到不少航空先驱者,包括美国的查纽特和莱特兄弟。

穆亚尔《空中王国》封面

穆亚尔准备试飞滑翔机

1882年

莫扎伊斯基

莫扎伊斯基[俄]进行动力飞机试验 莫扎伊斯基(Alexandr Fyodorovich Mozhaisky,1825—1890)是俄国海军军官,后晋升为少将。他从1856年开始研究重于空气飞行器。开始阶段,他研究了鸟的结构及其飞翔能力,螺旋桨的性能与飞行动力学等。尔后,开始制造模型飞机,并进行飞行表演。他还曾制造过大型风筝,并用三匹马拉风筝进行载人飞行试验。后来,莫扎伊斯基开始设计全尺寸动力飞机。1881年,他的“空中飞行器”(Aerial flying machine)被授予发明专利。“空中飞行器”翼展长22.8米,翼弦宽14.2米,翼面积为324平方米,总质量达934千克。它装有两台发动机,分别是7.46千瓦和15千瓦的蒸汽机,驱动一副拉进式螺旋桨和两副推进式螺旋桨。尾翼组件包括水平安定面和垂直安定面。1882年7月,“空中飞行器”在圣彼得堡附近的红村进行试飞,跃飞了20~30米。对于这项有限的成就,苏联方面曾长期宣称,莫扎伊斯基是飞机的发明者。

莫扎伊斯基的飞机

1884年

雷纳德[法]制成完全可控飞艇 第二次产业技术革命产生了内燃机和电动机。有了新的动力装置,飞艇得到进一步发展。1884年,法国人雷纳德(Charles Renard,1847—1905)和克雷布斯[法](Arthur Constantin Krebs,1850—1935)制造的“法兰西”号飞艇完成了第一次完全可控制的飞行。在当年8月9日的试飞中,“法兰西”号在23分钟内完成了8千米的圆周飞行。“法兰西”号飞艇长52米,容积为1 900立方米,采用直流电动机为动力。由于蓄电池储电能力有限,大大限制了飞艇的航程和速度。该飞艇两年间共飞行了7次,实用价值也不高。

雷纳德

雷纳德的电动机驱动飞艇

菲利普斯[英]发明引射式风洞 韦纳姆发明的风洞是直射式的,产生的气流流场不均匀,会对试验精度产生不利影响。英国工程师菲利普斯(Horatio Frederick Phillips,1845—1924)在听到英国航空学会理事会的报告后,对风洞试验产生了浓厚兴趣,同时也意识到韦纳姆式风洞的不足。在1880年前后,菲利普斯决定自己设计和改进风洞,并开展试验研究。1884年,他改进设计的风洞制造成功。风洞长为2米,截面宽度43厘米。它的最大特点是试验气流由直射式改为引射式,并且加了过滤网,从而改善了试验气流的均匀性和平稳性。其他的改进还有:设立截面积不同的两个试验段,从而可以适应不同的试验要求;提高了测量装置的精度;利用水表测量试验气流的流速。菲利普斯为制造这架风洞花费了几千英镑巨资,获得了多项专利。

菲利普斯

菲利普斯发明的引射式风洞

法国在中法战争期间使用了气球 1883年12月至1885年4月,法国侵略越南并进而侵略中国,由此爆发了一次战争,史称中法战争。第一阶段战场在越南北部;第二阶段扩大到中国东南沿海。战争过程中,法海陆两军虽然在多数战役占上风,但均无法取得战略性胜利。在战争后期,法军曾在战场上释放气球进行瞭望和作为进攻信号,这是近代气球首次在中国出现。

1885年

欧文[英]设计出横列式旋翼直升机 欧文是英国工程师,他设计的直升机的主要特点是采用横列式双旋翼,从而可以很好地平衡旋翼力矩。另外,直升机方向操纵采用了倾斜机身的方式,这在旋翼挥舞铰接结构发明以前是一种可行的方式。动力方面,他建议采用人力和机械驱动两种方式。

1887年

华蘅芳[中]在天津武备学堂制造出氢气球 华蘅芳(1833—1902),字若汀,数学家、科学家、翻译家和教育家。1861年为曾国藩聘用,到安庆军械所任职,绘制机械图并造出中国最早的轮船“黄鹄”号。后到天津武备学堂任职。在此期间,一名德国军事教官拿来一个中法战争中法国使用的瞭望气球(已坏)进行讲解。华蘅芳遂决心自己制造一个。他自行设计并亲自督工试制,终于在1887年制成了一个直径为1.66米的氢气球并试放成功。这是中国人首次制造成功氢气球。

华蘅芳

中国杂志描绘的外国人在华演放气球的情景

1889年

李林塔尔[德]出版著作《作为航空基础的鸟类飞行》 李林塔尔(Otto Lilienthal,1848—1896)是德国著名航空先驱,工程师,向往飞行由来已久。他长期观察研究鸟的飞行,积累了一些关于鸟的翅膀形状、面积以及升力大小的数据。1861—1873年间,李林塔尔和弟弟古斯塔夫[德](Gustav Lilienthal,1849—1933)制造了多架动力飞机模型,依据的是前人留下来的阻力和升力数据。但这些模型都飞不起来。因此他们决定自己试验,取得气动力方面的第一手数据。自1866年开始,通过旋臂机试验,李林塔尔积累了大量数据。1889年,李林塔尔把研究和试验结果整理出版,题为《作为航空基础的鸟类飞行》(Birdflight as the basis of aviation)。书中集中讨论了鸟翼的结构、鸟的飞行方式和体现的空气动力学原理,并且论述了人类飞行的种种问题,他还特别讨论了飞行机器翼面形状、面积大小和升力的关系。这本书的出版是航空史的一件大事。它几乎成了与他同时代或比他稍晚的航空先驱者的必读书,为航空发展做出了相当大的贡献。飞机发明者莱特兄弟就曾仔细研究过这本书。

李林塔尔

李林塔尔做扑翼升力试验

李林塔尔设计的旋臂机

李林塔尔著作封面

1889年

克莱格[英]提出纵列式直升机设计方案 在直升机发明以前,欧美大量直升机先驱者普遍关注的一个重要问题是旋翼的力矩平衡问题,曾提出了多种方案,包括横列式双旋翼方案、共轴式双旋翼方案、单旋翼加尾桨方案。英国人克莱格(J.Craig)在1889年提出了一个纵列式双旋翼方案。动力方面,克莱格提出利用涡轮驱动旋翼旋转,而涡轮又由易挥发物质产生的蒸汽来驱动。

克莱格直升机方案

1891年

兰利

兰利[美]出版《空气动力学试验》 塞缪尔·兰利(Samuel Pierpont Langley,1834—1906)年轻时是一位铁路勘测和土木工程师,后来靠顽强自学,成为一个在数学、天文学、物理学领域具有良好造诣的人,担任史密森学会主席长达20年。兰利很小就对鸟的飞行产生了极大的兴趣,1886年开始认真研究飞行问题。为此,他设计了旋臂机并进行了大量的空气动力学试验,研究平板和鸟翼在空气中运动产生升力和空气阻力的规律。他得出倾斜平板的升力规律是:升力与平板面积成正比,与速度平方成正比,与迎角的正弦成正比。1891年,他把研究成果写成《空气动力学试验》(Experiments in Aerodynamics)出版。这是较早的航空理论著作,受到美国航空先驱查纽特(Octave Chanute,1832—1910)和英国航空先驱兰彻斯特(Frederick William Lanchester,1868—1946)等人的高度评价,对莱特兄弟也产生了很大的引导作用。

兰利的《空气动力学试验》封面

李林塔尔[德]开始制作并试飞滑翔机 李林塔尔依据大量研究成果,于1891年开始制造并试验滑翔机,前后共计制造了18种各式滑翔机,其中12种是单翼,6种是双翼或多翼。翼面形状大都类似于鸟类或蝙蝠。为了更好地进行滑翔试验,他在柏林附近修建了一个小山包,从上面沿山坡快跑起飞。5年间共计飞行了2 500多次,最远滑翔距离300米。飞行中保持稳定和操纵的方法是依靠身体的摆动。为了积累滑翔经验,他把每次滑翔都拍成照片,供研究之用。在当时,他的飞行事迹是报纸和杂志非常乐于报道的热门话题,产生了广泛的影响。

李林塔尔的滑翔飞行之一

李林塔尔的滑翔飞行之二

1892年

瓦尔克[英]获得新型直升机设计专利 瓦尔克(C.J.Walker)是英国人,他于1892年获得了一项直升机设计专利。他设计的直升机机身上装有两副水平安装的旋翼,相互反向旋转可以抵消旋翼扭矩;另外,垂直安装了两副螺旋桨,提供水平驱动力。直升机尾部安装了舵面,用于方向操纵。俯仰操纵采用滑块前后移动方式,使旋翼发生前后倾转而实现。为保证安全,直升机上装有降落伞。瓦尔克的设计没有投入制造。

1893年

菲利普斯[英]系统研究机翼翼型 发明引射式风洞后,菲利普斯对机翼翼型进行了系统研究,试验的翼型多达200个,并且获得了翼型设计专利。基于研究试验结果和对高展弦比机翼的偏爱,菲利普斯于1893年设计了一架样子奇特的飞机。它的上下排列着50个翼面,左右对称各25个。每个弯曲机翼长6.1米,宽只有4厘米,展弦比竟高达153。它的结构十分脆弱,重心也太高。这架飞机在1893年6月19日试飞时没有取得成功。1902—1907年间,菲利普斯又陆续设计了多架飞机,有的小翼面机多达120个,试飞时同样没有取得成功。

菲利普斯的翼型研究

菲利普斯1893年设计的飞机

哈格雷夫[澳]发明盒式风筝 劳伦斯·哈格雷夫(Lawrence Hargrave,1850—1915)是澳大利亚人,1884年开始航空研究。他对航空的研究是非常全面的,成功地制造并试验了利用橡筋、发条和压缩气体作动力的模型飞机;1887年发明了压缩空气驱动的旋转发动机;改进成功当时最出色的航空发动机。他还研制过带有浮筒的“汽阀”飞机,这是水上飞机的雏形。他还发表了许多文章并在不同场合发表演讲,产生了很大影响。他投入很大精力研究新式风筝。1893年,哈格雷夫发明了盒式风筝。这种盒式风筝有多种形式,能产生类似于双翼机的功能,但它的重要特点是作为机翼有一种固有稳定性。在20世纪初欧洲有名的飞机中,有不少采用了哈格雷夫盒式风筝作机翼或尾翼,这离不开哈格雷夫的贡献。

哈格雷夫

哈格雷夫盒式风筝

1894年

马克沁

马克沁[美]进行动力飞机试验 马克沁(Hiram Stevens Maxim,1840—1916)是美国发明家,长期在英国居住。他有多种发明,著名的马克沁机枪就是出自他手。这些发明使他成为极其富有的人。他很早就对飞行机器产生了浓厚兴趣。从1889年开始,马克沁利用旋臂机试验了不同形状的机翼和螺旋桨。后来,他又决定制造一架飞机,目标是靠自身的动力离开地面。他自制的一台蒸汽机功率达134千瓦。1891年,马克沁租下了肯特市的鲍德温公园,开始制造飞机。1894年,飞机制造完毕。飞机呈双翼结构,机长28.96米,翼展31.7米,翼面积371.6平方米,总质量达3 629千克。安装两台134千瓦的蒸汽机,带动两副直径5.44米的螺旋桨。1894年7月31日,马克沁的飞机进行了首次试验。由于受到保护杆的限制,飞机在轨道上跳跃了几次。后面的几次试验结果类似:飞机明显地离开了导轨。马克沁对这个结果感到满意,未能将研制工作进行下去。

马克沁的飞机在试飞

气球首次试图用于空袭作战 1894年,奥地利军队包围了意大利城市威尼斯。奥地利军队制作了200余个小型蒙哥尔费气球,下挂11~14千克炸弹,计划对威尼斯进行轰炸,这是历史上第一次空袭。但由于天公不作美,气球释放后风向突变,这些炸弹没有落到威尼斯人的头上,反而落在了奥地利军队自己的阵地上。

查纽特

查纽特[美]出版《飞行机器的发展》 查纽特(Octave Chanute,1832—1910)是美国土木工程师,1878年在访问英国时,因受韦纳姆的影响和鼓励而走上航空发展之路。此后,他广泛收集有关航空的各种著述和文献,并认真加以研究,进而对前人和同代人的成就和经验教训进行了独到的评述。从1890年起,查纽特在美国《铁路工程师》杂志上发表系列评述文章。1894年,他将这些文章汇集出版,题为《飞行机器的发展》(Progress in Flying Machines)。这部著作是航空史上重要的经典著作,对航空史进行了第一次完整的勾勒。查纽特在书中还明确地阐述了飞机固有稳定性、操纵性的重要意义。他对凯利、汉森以及佩尔策等先驱者的成就进行了评述和介绍,对航空先驱者有很大的指导意义。1896—1897年,查纽特开始设计和试验滑翔机,并且在双翼结构和操作模式上有很大改进。

查纽特《飞行机器的发展》再版封底

有关查纽特滑翔试验的报道

查纽特研制的滑翔机

1896年

兰利第5号飞机模型试飞情况

兰利第6号飞机模型在展览馆

兰利[美]试验成功蒸汽动力模型飞机 自1891年起,兰利开始设计制造飞机模型,最早的用橡筋动力,后采用自制的小型蒸汽机。他设计的第一架蒸汽动力飞机模型取名为“空中旅行者”(Aerodrome)第0号,总质量约22千克,发动机功率0.746千瓦。而后设计的第1、2、3号“空中旅行者”都因发动机功率不足而放弃了。1894年,兰利设计了第5号飞机模型,翼面积2.62平方米。1894年5月8日和6月7日,第5号模型进行了飞行试验,但未获成功。10月25日和11月21日,它在试验中飞行了5~7秒。后来,他又对发动机和结构进行了改进,模型质量11.2千克。1895年5月9日,第5号“空中旅行者”模型在试验时飞行了近40米远,稳定性良好。与此同时,他又对第4号进行了重新设计和制造,改进包括重心调整,结构加强,这架模型就是新4号。后来采用串置机翼,并安装两个发动机,变成第6号。1896年5月6日下午,第5号模型飞机进行了一次非常成功的飞行。它上升到约20米的高度,飞行距离达760米,取得高度成功。11月28日,第6号模型进行了更为成功的飞行。它的留空时间长达2分45秒,飞行距离达到1 500米。兰利模型飞机在1896年取得了极大成功,是历史上第一架重于空气的动力飞机成功地实现持续稳定飞行的事例,在航空史上具有重要地位。

李林塔尔[德]因滑翔事故牺牲 1891—1896年,李林塔尔在不断试验的过程中,也对滑翔机进行了一些改动。1893年,他开始在悬挂滑翔机上加装水平和垂直安定面。前者用于保持纵向稳定,后者用于保持横向稳定。在操纵方面,李林塔尔主要运用身体摆动方式,依靠惯性和重心移动达到操纵目的。后来,他又在滑翔机上加装了可动的升降舵,提高了操纵性能。不过,他对滑翔机的改进主要是表面上的优化,没有根本性改变,特别是在平衡与操纵方面并没有取得满意的结果。于是,灾难降临了。1896年8月9日,李林塔尔在试飞第11号滑翔机时,开始阶段一切正常,但几分钟后,突然刮来一阵大风,将滑翔机吹得失去了控制,李林塔尔沉重地摔在了地上。第二天,他在医院去世了。他死前说的最后一句话是:“必须做出牺牲。”李林塔尔的牺牲,为欧洲19世纪最后几年航空的发展带来极为不利的影响。

李林塔尔滑翔飞行之三

施瓦茨[克]试制并试验第一艘硬式飞艇 施瓦茨(David Schwarz,1852—1897)是克罗地亚木材销售商,对于飞行具有浓厚兴趣,并且掌握了不少有关机械和力学方面的知识。他设计了世界上第一艘全金属硬式飞艇,并委托德国一家工厂制造飞艇部件。这家工厂老板很看好这项设计,为他的飞艇建造提供了许多资金。在建造过程中,德皇威廉二世(Wilhelm II,1859—1941)也来参观过几次。飞艇呈长柱形,很像一枚炮弹。它拥有12个分立的气囊,每一个独立充上氢气。尖锥形头部长11米,柱身长24.32米,尾部呈半球形,长约3米。飞艇总长达到38.32米,直径12米。飞艇骨架由铝合金制成,外部蒙皮由0.18~0.20毫米厚的铝板制成。飞艇侧部和下部共计安装了四副螺旋桨。整个飞艇总重3 560千克,采用戴姆勒生产的四缸16马力内燃机,估计可达到每小时25千米的飞行速度,上升高度至少250米。这艘飞艇的建造受到了广泛关注,不少专家包括德国科学家亥姆霍兹(Hermann von Helmholz,1821—1894)认为根本飞不起来,原因是它太重。1896年夏,飞艇建成。施瓦茨因为健康原因,希望能够早日进行试验,还希望德皇能够参加。最后,决定在10月8日进行首次秘密试验。当天,由十几名士兵用绳子拖拽着,飞艇上升了几米高。发动机功率足够,飞艇能够抗风飞行一段距离。1897年年初,施瓦茨计划再去柏林,希望能够说服德国政府给予重视,并计划进行第二次飞行。结果由于健康不佳和劳累,他于1897年1月13日在维也纳去世。他的妻子在柏林组织了第二试飞,达到了460米的飞行高度。但由于带动螺旋桨的皮带断裂,导致飞艇坠毁并严重损坏。当时齐伯林[德](Ferdinand von Zeppelin,1838—1917)正计划研制硬式飞艇。这次试飞之后,齐伯林给了施瓦茨妻子15 000马克,用以获得施瓦茨飞艇的相关技术信息。

施瓦茨硬式飞艇1897年春进行第二次试飞

1897年

阿德尔

阿德尔[法]试飞全尺寸动力飞机 在航空史上,法国电气工程师阿德尔(Clément Ader,1841—1925)的试验或许是争议最大的事件之一。他的飞机研究得到了法国政府的支持,条件比较优越。1889年前后,阿德尔设计并制造了一架蝙蝠式飞机,取名“风神”(Eole)。它的外形极像蝙蝠。“风神”于1890年10月9日在靠近格雷茨湖的阿美因进行了一次秘密试飞,试验情况当时未予透露。“风神”之后,阿德尔于1892年开始制造第二架飞机,但工作尚未完成就放弃了。继而他又制造了第三架飞机,并给这架飞机起了个后来被广泛采用的名字:飞机(Avion),并按顺序将其命名为飞机3号。飞机3号与“风神”非常相似,只是尺寸有些增加:翼展长达16米,总重400千克,发动机仍采用15.2千瓦的蒸汽机。1897年10月12日和14日,飞机3号进行了两次秘密试飞,未取得很大成功,飞机只是在自身动力作用下短暂离开过地面。由于结果不理想,政府停止了资助,阿德尔也放弃了进一步研制工作。

“风神”设计图

飞机3号实物

比纳恩[德]获单旋翼直升机设计专利 1897年,德国人比纳恩(B.R.Beenan)设计了单旋翼直升机,获得了德国专利。它采用垂直尾桨来平衡旋翼扭矩。为产生前向动力,还装有推进式螺旋桨。其设计上的新思路包括:旋翼和尾桨的桨矩是可变的,旋翼面可进行总矩控制。比纳恩后来制作了直升机模型,试验情况不详。

1898年

桑托斯-杜蒙

桑托斯-杜蒙[巴]试制成功第一艘安装汽油机的飞艇 桑托斯-杜蒙(Alberto Santos-Dumont,1873—1932)是侨居法国的巴西人,对飞行有浓厚兴趣。他于1898年首次把汽油发动机用于飞艇上。不过,1898年研制的第一艘飞艇和1899年制造的第二艘飞艇,都只飞了一两次便因气囊破裂而失败。此后,他不断对飞艇进行改进,先后制造了14艘以汽油机为动力的小型飞艇。1901年10月19日,他驾驶第6号飞艇在巴黎绕埃菲尔铁塔飞行一周后安全返回。飞行时间29分31秒,赢得了德国莫尔特奖,巴西政府同时给予他12.5万法郎奖金。他的成功向人们展示了新的动力技术将会使飞艇成为一种实用的航空器。

桑托斯-杜蒙的第一艘飞艇

桑托斯-杜蒙的第6号飞艇

1899年

谢缵泰

谢缵泰[中]制成中国第一艘飞艇 谢缵泰(1872—1937)是澳洲华侨,1887年移居香港,并就读于香港皇仁书院,长于数学和手工技艺,后参与创办“辅仁文社”。西方飞艇试验的消息传到香港后,引起他研究飞艇的兴趣。他从1894年起开始研究飞艇,1899年几经完善完成“中国”号飞艇设计。“中国”号飞艇用铝制艇身,靠电动机带动螺旋桨推进。谢缵泰没有得到清朝政府的支持,不得已把“中国”号飞艇构造说明书寄给英国飞艇研究家,获得很高评价。值得一提的是,1903年,谢缵泰在香港创办《南华早报》,影响很大。

谢缵泰设计的“中国”号飞艇

佩尔策[爱]因滑翔事故牺牲 佩尔策(Percy Pilcher,1866—1899)是爱尔兰人,曾在海军服役并担任过机械工程师。他从1895年开始从事航空研究。在看到李林塔尔的飞行事迹和照片后,他到英国的格拉斯哥研究设计滑翔机。1895年年初,佩尔策制造了第一架滑翔机,但多次试验总是飞不起来。无奈,他在当年6月到柏林请教李林塔尔。李林塔尔建议他加装水平尾翼。后来,佩尔策设计了“蝙蝠”式滑翔机。翼面积16~33平方米。这架滑翔机在飞行时,曾达到100米的滑翔距离。1896年,佩尔策又设计了“鹰”式滑翔机,最远的曾飞行了300米。1897—1898年,佩尔策又进行过多次滑翔飞行。1899年9月30日,佩尔策在进行滑翔飞行时,因天气原因和滑翔机故障,身受重伤逝世,年仅33岁。

佩尔策

佩尔策试飞“鹰”式滑翔机

莱特兄弟[美]发明翼尖翘曲操纵方法 莱特兄弟(Wilbur Wright,1867—1912;Orville Wright,1871—1948)是美国自行车制造商,1897年听到李林塔尔因滑翔事故牺牲的消息后开始关注飞行问题。经过几年对航空文献的搜集和研读,1899年决定设计飞机。1899年夏,通过一次偶然的机会,他们认识到鸟是通过翼尖的翘曲扭动保持平衡并进行飞行操纵的。于是,他们开始利用大型风筝进行试验,证明这一方法对于飞行保持稳定与进行操纵是有效的。这一发明对于他们研制滑翔机并最终发明飞机起了极为重要的作用。

翼尖翘曲原理图

莱特兄弟用风筝验证翼尖翘曲的有效性

莱特兄弟(左奥维尔·莱特,右威尔伯·莱特)

1900年

齐伯林[德]发明硬式飞艇 从法国的吉法尔(Henri Giffard,1825—1882)到巴西人桑拉斯-杜蒙(Alberto Santos-Dumont,1873—1932),早期飞艇都沿用了气球的结构形式,即“软式结构”。1887年开始,德国工程师齐伯林(Ferdinand von Zeppelin,1838—1917)就计划建造一艘不同于以往的、能够完成长途运输和空中作战等多种任务的大型飞艇。齐伯林的飞艇在原理上并无突破,但他开创了一种全新的结构——硬式结构。这种结构上的改革使飞艇的质量、体积、安全性、稳定性和运载能力大为提高,为飞艇实用化奠定了基础。1896年,齐伯林正式开始建造LZ-1号飞艇。它于1900年6月2日建成并进行了试飞,虽然未获完全成功,但证明了硬式飞艇的优越性,开创了轻航空器新时代。齐伯林飞艇在不断改进过程中,一直领导世界飞艇新潮流,代表了硬式飞艇技术的最高水平。到20世纪30年代,齐伯林硬式飞艇共建造了130艘,对战争和航空运输都产生了巨大的影响。

齐伯林

齐伯林LZ-1号飞艇

莱特兄弟[美]制造出第一号双翼滑翔机 美国航空先驱者莱特兄弟1899年开始飞机研制。他们广泛研究了前人在飞机设计和试验方面的经验教训,意识到获得成功的关键因素是首先解决飞机的稳定与操纵问题。1899年他们发明了翼尖翘曲稳定方法,在随后的双翼风筝试验时取得了成功。1900年他们设计了第一号双翼滑翔机,它的试验进一步证实翼尖翘曲稳定方法的有效性。