1911年

1911年

飞机首次参战[意] 第一次世界大战爆发前的几次局部战争中,飞机曾投入实战。1911年9月底爆发的土耳其-意大利战争中,意大利陆军动员9架飞机,11名飞行员组成航空部队参战。1911年10月23日,队长皮亚扎(Carlo Maria Piazza,1871—1917)上尉驾驶布莱里奥11型飞机飞往利比亚的黎波里与阿齐齐亚之间的土耳其阵地上进行了1小时的侦察,揭开了飞机空中侦察的序幕。11月1日,加沃蒂(Giulio Gavotti,1882—1939)少尉驾驶鸽子式单翼机在北非塔吉拉绿洲和艾因扎拉地区,向敌军阵地投下4颗2千克重的手榴弹,开创了飞机空中轰炸作战。1912年1月10日,意大利飞机投下了数千张传单,规劝当地的阿拉伯人投降。2月23日,皮亚扎利用照相机进行了空中照相侦察试验。1912年5月,意军向战区增调了35架飞机。5月2日,第二航空队队长马连戈(Alberto Margenhi Marengoon,1873—1940)上尉首次进行了半小时的夜间侦察。6月11日黎明前,他又向土耳其军队进行了夜间轰炸。这次战争中飞机的应用尽管很有限,作战方式很原始,但却都是飞机在军事上的首次运用,创造了许多第一,更为军事航空战略技术和飞机专业化发展指明了方向。

皮亚扎(机上)驾驶布莱里奥飞机

皮亚扎

伊利[美]成功地驾机在军舰上着陆 飞机从军舰甲板上起飞难度很大,在上面着陆的难度更大,对飞行员的胆识和驾驶技术是极大的挑战。在完成从军舰上起飞的壮举后,1911年1月18日,伊利驾机从旧金山海岸起飞,后在“宾夕法尼亚”号巡洋舰上特别建造的甲板着陆。着陆时,飞机起落架的钩子正好钩住甲板上预先横越甲板安置的长绳。绳端系有沙袋,起减速作用。飞机拖着沙袋在甲板上滑行了一段短距离后就停住了。这次试验更证实了研制航空母舰的可能性。现代舰载飞机也正是按照这一原理在航空母舰上着陆的。

首次航空邮政飞行开始 英国海军中校温德姆(Walter George Windham,1868—1942)[英]应印度政府邀请,在印度举办了一次飞机展览。在同“三圣教堂”的牧师进行接触时,牧师询问能否为教堂筹集一笔资金。温德姆想到可以用飞机携带邮件,盖上专门的邮戳,这样可能获得资金。印度邮政部门同意了这个建议。温德姆的飞行员法国人佩科(Henri Pequet,1888—1974)于1911年2月18日驾驶飞机在印度进行了首次空邮飞行,起止点是阿拉哈巴德到奈尼·容克辛。2月22日又进行了首次正式空邮飞行。在印度空邮取得成功后,温德姆又在英国筹办航空邮政业务。

佩科

普瑞尔[法]首次从伦敦不着陆飞至巴黎 以往飞越英吉利海峡都是选择最短的路线,相对比较容易。海峡两边的两大城市——伦敦和巴黎之间的不着陆飞行还没有过。法国飞行员普瑞尔(Pierre Prier,1886—1950)在1911年4月12日率先取得了成功。他驾驶的是布莱里奥单翼机,从伦敦附近的亨登起飞,在巴黎着陆,飞行时间3小时56分钟。这次飞行开辟了国际民用航线开辟的先河。

美国海军第一架水上飞机寇蒂斯A-1投入使用 美国著名飞机设计师寇蒂斯对水上飞机情有独钟。他特地拜访过法国水上飞机发明者法布尔,从而萌生了研制和改进水上飞机的想法。1908年,他将“六月臭虫”号飞机加装浮筒改成水上飞机,但没有取得成功。后来,他又将另一架陆上飞机加装浮筒、水翼和气囊,取得了成功。他广泛宣传水上飞机的价值,得到了美国海军的支持。为此,他专门研制了A-1“三合一”水上飞机。这架飞机对确立水上飞机的地位做出了重要贡献。

寇蒂斯

拉瓦瓦索欧[法]设计出张臂式下单翼飞机 早期的单翼机的机翼一般在机身之上,被称为上单翼。法国发动机和飞机设计师拉瓦瓦索欧(Léon Levavasseur,1863—1922)设计的飞机称为“拉塔姆”,其结构上有许多创新,包括张臂式下单翼、全封闭式座舱和流线型机身。虽然它的飞行性能不佳,但为后来的飞机设计者指明了方向。德国的容克斯1915年研制的J.1飞机成为第一架实用张臂式下单翼飞机。

原始可收放起落架出现 德国航空先驱、飞行家及飞机设计师维恩采尔(Eugen Hubert Walter Wiencziers,1880—1917)在1911年设计了一架飞机——单翼竞赛机,首次采用可收放起落架。它的每一只腿可用绳索折起贴近机身,从而减少飞行阻力。不过,它的实用价值不高。同年,英国法恩巴勒的皇家飞机制造厂研制的B.E.2飞机首次采用了液压减震式起落架。爱斯诺-贝尔特利研制的飞机上也采用了这种起落架。真正现代意义上的可收放起落架后来才出现。

H.尤里耶夫[俄]发明自动倾斜器 直升机的操纵是早期研制者遇到的关键问题之一。苏联航空工程师尤里耶夫(Борис Николаевич Юрьев,1889—1957)发明的自动倾斜器有效解决了这个问题。它由类似轴承的旋转环和不旋转环组成,通过万向接头套在旋翼轴上,不旋转环与操纵杆相连。自动倾斜器无倾斜时,旋翼在旋转时桨叶倾角保持恒定;自动倾斜器倾斜时,则桨叶在旋转过程中周期性地改变桨距。自动倾斜器可改变旋翼的桨距和倾角,从而实现直升机的升降、前后和左右运动。自动倾斜器对实用直升机的发明十分关键,后来被所有的直升机所采用。

直升机自动倾斜器

1912年

寇蒂斯船体式水上飞机“三合一”

寇蒂斯[美]研制成功船体式水上飞机 寇蒂斯是水上飞机先驱者。早期他设计的水上飞机采用了法布尔的结构,其中“三合一”式水上飞机仍是浮筒式的。后来,他对水上飞机的结构布局做了根本性改造,诞生了船体式水上飞机,并于1912年1月10日试飞成功。它是将中部安装的大型浮筒进一步放大,形成船体式机身,这样可使驾驶员和乘员感到更为舒适,而且船体式水上飞机结构显得更紧凑简洁,阻力减少,结构强度提高,安全性得到改善。水上飞机由浮筒式改进为船体式是一项重要创新。后来,由于战争和跨海飞行的需要,水上飞机一度非常兴旺,而实用型水上飞机大都采用船体式。

罗伊[英]设计出世界上最早的全封闭座舱式飞机 英国著名航空先驱者、飞机设计师罗伊(Edwin Alliott Verdon Roe,1877—1958)设计的飞机称阿维罗F型,单翼结构,首次采用了全封闭式座舱。该机于1912年5月1日进行了首次飞行。全封闭式座舱能够降低飞行阻力,提高安全性和舒适性。对于高空高速飞行,封闭式座舱更是必不可少。

世界第一架全金属飞机“图巴飞机”在法国问世 铝合金出现后,由于它质轻、坚固,许多设计师尝试将其用于飞机上。德国工程师、物理学家莱斯纳(Hans Johannes Reissner,1874—1967)首次研制了铝合金机翼。法国工程师彭歇(Charles Ponche,1884—1916)和普雷默(Maurice Primard,1876—1955)则更进一步,研制了世界第一架全金属飞机“图巴飞机”(Tubavion)。1912年3月,这架飞机进行了试验飞行,效果并不理想,因而并不是实用飞机。后来,德国的容克斯率先将全金属飞机达到实用化。

应力蒙皮技术出现 以往的飞机有的是骨架式,有的在骨架上蒙有蒙皮,但蒙皮并不承受气动力,只起保持外形的作用。瑞士飞行家、工程师鲁赫奈(Eugene Ruchonnet,1877—1912)首次利用木材制成应力蒙皮,而贝切莱欧(Louis Bechereau,1880—1970)[法]于1912年将这种蒙皮部分用于“德佩迪桑”单翼机上。应力蒙皮能够提高飞机的载荷,使之能够承载更大的质量和更高的飞行速度。由于技术问题,该项技术直到20世纪20年代一直没有得到广泛应用。当飞机由木质过渡到全金属结构后,应力蒙皮开始广泛用于各种飞机设计上。它对提高飞机强度和飞行性能都有巨大意义。

1912年“德佩迪桑”单翼机

埃列哈默[丹]制造了一架共轴式直升机 直升机的关键技术远多于定翼飞机,特别是在稳定与控制方面。在直升机发明的过程中,各种新的技术手段不断得以运用,使直升机逐步走向成熟。丹麦工程师埃列哈默(Jacob Christian Hansen Ellehammer,1871—1946)在1912年制造了一架共轴式直升机,1913年进行首次试飞。它通过旋翼的反向旋转抵消产生的力矩。此外,该直升机还安装了拉进式旋翼桨,使其能够前飞。它是第一架使用周期变矩控制的直升机。

埃列哈默

埃列哈默研制的共轴式直升机

世界上首次改出螺旋的飞行 飞机在飞行过程中,一旦抬头过高,很容易出现升力过低的失速现象,结果是飞机会急剧螺旋式下坠,后果往往是机毁人亡。如何在发生螺旋的情况下改出螺旋,是飞机设计师和飞行家长期努力的目标。 1912年8月25日,英国海军飞行员帕克斯(Wilfred Parke,1889—1912)驾驶“阿维罗”双座飞机完成世界上首次改出螺旋的飞行。不过仅仅过了几个月,他就在一次飞行事故中丧生。

LZ-13“汉莎”号飞艇

齐伯林飞艇公司开始国际商业飞行 齐伯林开辟的第一条商业国际航线是德国汉堡到丹麦哥本哈根,投入使用的是LZ-13“汉莎”号飞艇,1912年9月19日进行了第一次飞行。这是远距离航空运输的开始。当时,飞机无论从承载能力还是在航程上都无法同飞艇相比。齐伯林飞艇对航空运输业的发展做出了巨大贡献。

安休茨和舒拉[德]研制出多陀螺罗盘 德国发明家安休茨研制成陀螺罗盘后,与舒拉合作研究多陀螺罗盘。他们将两个陀螺用框架机构耦合在一起,并将陀螺置于柱体浮子中,浮子由下方的销支撑,其大部分质量由水银承受,以降低摩擦。1912年,他们成功地制造出多陀螺罗盘。1913年,三陀螺仪罗盘首次在“帝王”号快艇上使用。这种罗盘改进了随动系统和显示方式,消除了不可控摩擦力矩,使精度得到提高。1920年,舒拉设计出第一个自动舵,安休茨对其进行设计改进,先后研制出三种组合驾驶器。

拉夫希德兄弟

美国洛克希德公司成立 洛克希德公司是美国一家主要的航空航天公司,1995年同马丁·玛丽埃塔合并成为洛克希德·马丁公司,是美国第二大航空航天与防务公司。该公司最早成立于1912年,由麦康姆·拉夫希德(Malcolm Loughead,1887—1958)和艾伦·拉夫希德(Allan Haines Loughead,1889—1969)共同创办,当时称阿尔科水上飞机公司,后以他们的姓氏谐音改名为洛克希德公司(Lockheed Corporation)。此后经历了不断发展和演变,成为今天的洛-马公司。著名的C-130大力神运输机、F-117夜鹰隐形战斗机、F-22、F-35、U-2、SR-71等型号都出自这家公司。

1913年

肖特兄弟[英]获得折翼机专利 1910年,美国对飞机在军舰上起降进行了试验,预示着航空母舰即将面世。早期英国、美国均利用海军舰艇改成航空母舰,上面可供飞机停留的空间有限。如何对飞机进行改装以适应这种航空母舰的要求,就成了军事专家和航空工程师考虑的问题。研制舰载机,除了要求较短的起飞和着陆距离外,另一个重要问题就是使飞机在甲板上停留时,机翼可以向上或向后折起,从而减少占位面积。1913年,英国飞机设计师肖特兄弟(Eustace Short,1875—1932;Oswald Short,1883—1969)设计了一种机翼可以向后偏折的飞机——Short Folder,其偏折机构于当年获得了专利。这是世界上第一架折翼飞机。20世纪30年代,随着航空母舰的发展和单翼机逐步取代双翼机,折翼机开始广泛出现于英、美、日等国。考虑到折翼结构增加了飞机质量和复杂性,也有一些较小的飞机不采用折翼结构,如美国的SBD“无畏”、F2A“水牛”、A4D“天鹰”,英国的“海鹞”和日本的三菱A5M。二战以后,超大型专用航空母舰的出现,使甲板面积大大增加,同时甲板下还设有机库,因此折翼机也就变得不那么必要了。现代超音速舰载机较少采用折翼设计。有些陆地飞机和直升机为了节省占地面积或适应特种环境,其机头、翼尖、垂尾或旋翼可以偏折。例如,波音777大型客机的翼尖就能偏折,使翼展缩短达7米。

肖特折翼机图

美国F6F-3舰载战斗机停靠大黄蜂航母

英国海火舰载战斗机

美国V-22型“鱼鹰”倾转旋翼机

西科尔斯基[俄]设计出第一架大型多发飞机 俄罗斯著名飞机设计师西科尔斯基(Igor Ivanovich Sikorsky,1889—1972)最初致力于直升机设计,发现技术复杂而转向飞机。他认为,飞机实用化的重要条件是大型化。他在俄罗斯波罗的海工厂研制了世界上第一架四发动机双翼飞机“俄罗斯勇士”号,并于1913年5月13日试飞成功。1913年8月2日,“俄罗斯勇士”号搭载8名旅客飞行了1小时54分。1914年2月12日,西科尔斯基设计的另一种四发动机大型飞机“伊利亚·穆洛梅茨”号搭载16名乘客飞行,飞行高度2 000米,创造了多项世界纪录。

西科尔斯基

西科尔斯基设计的“伊利亚·穆洛梅茨”号飞机

1914年

第一条民用定期航线的建立 第一次世界大战以前,欧洲已进行了多次民用航空飞行试验。1910—1911年,英国、德国、意大利许多私人开展了飞机航空邮运、货运以及客运的试验。这些都是试验性的,没有一个是定期航班。1913年12月17日,美国佛罗里达的商人凡斯勒(Percival Elliott Fansler,1881—1937)与当地支持者发起成立圣彼得堡-坦帕水上飞机航线,起止点是圣匹茨堡和坦帕,航线全长35千米,单程飞行时间23分钟,每次只载1人,收费5美元。采用的是“贝诺斯特”号单发水上飞机。1914年1月1日,由飞行员托尼·詹尼斯(Tony Jannus,1889—1916)[美]驾驶进行了首航。到当年3月底,航线因亏损关闭,共运送了1 200名乘客。这条航线经营时间虽短,但却为后来定期民航运输积累了经验。

航线开通仪式(凡斯勒,费尔和詹尼斯)

斯佩里[美]制成电动陀螺稳定装置 美国发明家、工程师斯佩里在相继发明了陀螺罗盘等装置后,又研制成功电动陀螺稳定装置,实际就是原始的自动驾驶仪。利用这种装置,飞机在受到暂时干扰后,能自动恢复原来的稳定飞行状态,从而可减轻飞行员的操纵负担。后来,自动驾驶仪进行了重大改进,实现了飞机的某些自动驾驶功能,如使飞机按一定的姿态、航向、速度、高度进行自动飞行。20世纪50年代以后,自动驾驶仪技术得到极大发展,成为飞机最重要的仪表系统之一。

普朗特[德]和芒克[德]提出最小诱导阻力公式 按照机翼升力理论,翼展或展弦比无限大的机翼实际上没有诱导阻力。采用大展弦比机翼对产生升力更有利。在飞机设计中,往往要求在升力一定的情况下使诱导阻力最小。德国流体力学家普朗克和马克斯·芒克(Max Michael Munk,1890—1986)提出产生升力的最小诱导阻力公式。它与升力的平方成正比,与速度的平方成反比,与翼展的平方成反比。芒克证明,升力沿翼展取椭圆形分布时诱导阻力最小,这样的升力分布称为椭圆分布。这个结果可以用来指导设计在产生最大升力的情况下,诱导阻力最小的机翼形状。

英国提出襟翼概念 最早的襟翼概念是英国航空先驱乔治·凯利提出的,其作用主要是用于操纵,起着类似副翼的作用。第一次世界大战前,由于飞机速度的提高,要求飞机在低速时亦能产生足够的升力。于是,有人开始了最简单的后缘襟翼的试验探索。1913—1914年间,英国国家物理实验室试验了简单襟翼产生升力的效果,将其装在S.E.4试验机上后,发现有一定的偏转角时,襟翼可提高升力系数30%左右。该实验室还用类似副翼的差动偏转方式,考察其侧向操纵效果。这种襟翼相当于后来的襟副翼。

兰利“空中旅行者”飞机经修复后试飞成功 莱特兄弟研制飞机成功后曾因种种原因不被美国一些学术团体承认,也引发了一场关于优先权的争论。寇蒂斯、曼利、查姆(Albert Francis Zahm,1862—1954)等人为争取兰利的飞机发明优先权,特地将原来两次试验失败的“空中旅行者”修复,加强了机身结构,更换了发动机并改进了起飞方式。它在1914年6月2日进行试飞时取得了成功,从而导致了美国长时间关于莱特兄弟和兰利飞机发明优先权之争。直到1948年美国史密森学会才最终承认莱特兄弟的优先权。

右二为列克瓦内

飞机在战争中初露锋芒 第一次世界大战爆发后,德国、英国、法国、奥地利等国匆忙组建了航空队,探索飞机在战争中的运用。1914年8月8日,法国飞行员列克瓦内(Sadi Lecointe,1891—1944)驾机进行侦察飞行,被德军地面炮火击中受伤。8月12日,德国飞行员亚诺(Reinhold Jahnow,1885—1914)在比利时上空被击身亡。同一天,法国飞行员布里多(Andre Bridou,1891—1914)在侦察飞行时因事故身亡。8月14日,法国飞行员塞沙利(Antoine Cesari,1885—1941)驾机袭击了德国齐伯林飞艇库。8月19日,英国飞行员马普尔贝克(Gilbert William Mapplebeck,1893—1915)等人进行了首次侦察飞行。8月22日,英国飞机在侦察中发现了德军布鲁克军队的动向。同日,瓦特富尔(Vincent Waterfall,1891—1914)驾驶阿维罗飞机被地面炮火击落。8月23日,德国齐伯林LZ-22和LZ-23号飞艇被击落。8月26日,俄国飞行员聂斯切罗夫(Пётр Николаевич Нестеров,1887—1914)和奥地利飞行员罗森塔尔(Friedrich von Rosenthal,1885—1914)驾机在空中相遇,飞机挂在一起双双坠地身亡。8月25日,两架英国飞机在空中迫使一架德国侦察机降落。8月30日,一架德国TAUBE单翼机在法国投下了5枚炸弹。很快,飞机在侦察、校炮、轰炸和空战方面的作用得以确立,并产生了侦察机、轰炸机、战斗机的原型。

弗朗茨[法]和奎诺[法]首开空战胜利纪录 第一次世界大战开始后不久,飞机间的空战也随之展开。1914年10月5日,法国飞行员弗朗茨(Joseph Frantz,1890—1979)和机械师奎诺(Louis Jean Eugène Quénault,1892—1958)驾驶一架伏瓦辛双翼机,机上安装了机枪。在法国北部兰斯上空,他们发现一架德国埃维太克双座机正在进行侦察。弗朗茨驾机逼近这架飞机,奎诺成功地利用机枪将其击落。这是航空作战史上第一次真正的空战。反空中侦察行动促使了空战和战斗机的出现。

弗朗茨(右)和奎诺

1915年

德国飞艇首次袭击英国 一战爆发后,德国决定对英国实施远程轰炸。当时飞机没有那么远的航程,因此德国采用齐伯林飞艇飞到英国进行轰炸。1915年1月19日,齐伯林飞艇首次袭击了英国。德国陆续投入的飞艇有LZ-24、LZ-27、LZ-31。此后用飞艇空袭的行动日益频繁,并将袭击目标扩大到法国、海上船只。至此,由于空中力量的出现,英国作为岛国不再是安全之地了。

美国国家航空咨询委员会(NACA)成立 鉴于对新机研制和性能提高的要求越来越依赖于航空学基本理论特别是空气动力学理论的指导,美国于1915年3月3日成立了专门的航空研究与协调部门——国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,缩写NACA)。该委员会下设若干专业研究实验室,不断吸收优秀研究人才,科研成果层出不穷,为美国航空技术的迅速崛起做出了卓越贡献。随后不久,德国和法国也相继建立了国家航空研究院。1958年,NACA经过整合,演变成美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,缩写NASA)。

伽罗斯首次在飞机上安装螺旋桨保护装置 1911—1914年间,许多国家都开始了在飞机上安装机枪等武器的试验。在飞机头部安装机枪往往会因子弹击中螺旋桨而引起振动甚至导致失控。法国飞行员伽罗斯(Roland Garros,1888—1918)在他驾驶的莫拉纳-索尔尼埃L型飞机的螺旋桨上包上钢片,这样子弹击中了螺旋桨也不致使其破坏。1915年4月1日,他驾驶这架飞机首战告捷,击落一架德国“信天翁”双座飞机。此后几天,他又击落了多架德国飞机。这架飞机成为战斗机的雏形。

伽罗斯

装有射击协调器的福克M.5K飞机

射击协调器诞生 伽罗斯击落多架德机使德国方面大为吃惊。不过,带桨叶保护片的飞机存在很大缺陷:当子弹击中桨叶时,虽然不会打断桨叶,但会引起螺旋桨振动。加罗斯驾驶这种飞机在1915年4月19日的一次空战中,由于子弹射中桨叶引起振动,导致发动机出现故障,他的座机不得不迫降在德军阵地,他本人被德军俘虏。福克公司技术人员仔细研究了飞机的防护装置,发现竟出奇的简单。他们没有效仿这一做法,而是研制出全新的射击协调器。当桨叶正好转到子弹路径上时,它控制射击机构停止射击,避免子弹射向桨叶。这种射击协调器十分有效。1915年7月1日,飞行员温特根斯(Kurt Wintgens,1894—1916)驾驶装有射击协调器的福克M.5K飞机首战胜利,击落一架法国的莫拉纳-索尔尼埃飞机。

第一架战斗机诞生 法国的莫拉纳-索尔尼埃L、德国的福克M.5K虽然取得过空战的胜利,但这几种飞机是利用普通飞机加装武器或射击协调器改装的,并非真正的战斗机。德国福克公司在战争开始后研制了第一种专门用于空战的战斗机——福克E.1。它是单翼机布局,外形简洁美观,装有一台63千瓦的发动机,机上装备了射击协调器。它在进行了最初的试验飞行后,便投入了战场。1915年8月1日,德国著名飞行员伊梅尔曼(Max Immelmann,1890—1916)驾驶E.1取得了首次空战胜利,击落了一架协约国飞机。首批真正的福克战斗机参战后频频击落英法飞机,造成所谓的“福克灾难”。

福克E.1战斗机

伊梅尔曼

英国海军飞机从水上飞机母舰起飞成功 英国作为岛国,希望通过研制飞机载机提高作战半径。1915年11月3日,英国海军航空兵飞行员托尔勒(Harold Frederick Towler,1890—1953)驾驶布里斯托尔侦察兵C飞机从水上飞机母舰HMA 温迪克斯号上起飞成功,并安全降落在母舰旁边的水面上。这是英国发展舰载飞机和航空母舰的开始。

第一次从军舰弹射起飞 1915年11月6日,飞行员亨利·马斯汀(Henry Croskey Mustin,1874—1923)[美]驾驶一架寇蒂斯AB-2水上飞机首次成功地从行进中的北卡罗来纳号军舰上弹射起飞。这一技术创新也为后来实用型航空母舰的飞机起飞指明了方向。

第一架全金属下单翼飞机诞生 德国飞机设计师容克斯对全金属结构飞机情有独钟。1910年,他获得下单翼飞机设计专利,省去了张线和支柱,可使飞行阻力大为降低。1915年,他研制了世界上第一架实用全金属张臂式下单翼飞机——J-1“锡驴”,主要材料是铝合金、钢材和铁皮。它有许多创新特点:机翼从翼根到翼尖剖面是变化的,外部是光滑的金属蒙皮,内部用焊接波纹板加强,铝合金蒙皮承受气动力,成为应力蒙皮。飞机装有一台90千瓦的梅赛德斯发动机。12月12日,J-1飞机进行了首次试飞。虽然这架飞机没有投入批量生产,但它开辟了航空技术发展的新时代,为飞机性能的迅速提高开辟了道路。1917年,他研制了J.2飞机,仍以钢和铁为主。同年,他研制了J.4全金属飞机,过渡到以铝合金为主。J-4后来投入了批量生产,前后制造了227架,成为世界上第一种实用型铝合金下单翼战斗机。

容克斯J-1“锡驴”全金属飞机

1916年

美国试飞无人驾驶飞机 美国希维特-斯佩里公司研制了一种无线遥控的飞机,它安装了10马力的发动机,机上可装载140千克炸药。1916年9月12日,该机进行了首次试验飞行。该机可以看作是无人驾驶攻击机的先驱。

英国第一家航空公司诞生 第一次世界大战以前,欧洲和北美都进行过大量飞机载客飞行的试验。为使航空运输商业化,英国于1916年10月5日成立了该国第一家航空公司——飞机运输和旅游有限公司(Aircraft Transport and Travel Ltd),在伦敦注册。该公司由英国民航先驱、报业老板乔治·托马斯(George Holt Thomas,1869—1929)创办。最初采用DH.4A飞机,一战后采用DH.9飞机,并首次开辟了伦敦到巴黎的每日定期航班,单程票价21英镑。1920年年底,这家公司被其他公司兼并。

DH.4A飞机

1917年

世界第一艘航空母舰诞生 在进行了飞机在军舰上的起飞试验后,英国政府在1917年3月决定将一艘轻型巡洋舰“狂暴”号(HMS Furious)改造为航空母舰。该舰装载的武器系统不多,在改装时移除了前面的炮塔,安装了飞机起降甲板。当年年底,又将尾部炮塔移除,设置了第二个飞行甲板。战争结束后,“狂暴”号再次进行改装,设置了一个大型飞行甲板,可载飞机36架。虽然“狂暴”号是世界上第一艘航空母舰,但它并没有投入实战,主要用于训练飞行员和试验舰载机。20世纪30年代末,英国新研制了“皇家方舟”(Ark Royal)号航空母舰,才真正具备了作战能力。

第一艘航空母舰“狂暴”号

威廉·波音

波音飞机公司成立 美国木材商人威廉·波音(William Edward Boeing,1881—1956)在1909年到西雅图参观一个博览会时,首次看到飞机表演并且对飞机产生了浓厚的兴趣。他立即从格兰·马丁公司购买了一架飞机,并学习飞机驾驶技术。后来由于飞机损坏,而备件又无法尽快运来,波音便对他的朋友费尔特(George Conrad Westervelt,1879—1956)说:“我们应该自己造一架更快更好的飞机。”于是,俩人合作制造了一架以两人名字命名的B&W 水上飞机,飞行性能优良。波音由此决定进军飞机制造领域。1916年,波音在西雅图注册成立了太平洋航空产品有限公司。1917年4月26日,波音将公司改名为波音飞机公司(Boeing Airplane Company)。波音公司建立初期以生产军用飞机为主,一战后则主要从事民用邮政飞机的生产。二战前后,公司的主要业务是战斗机、客机和大型轰炸机的研制生产。其中,P-26型驱逐机以及波音247型客机比较出名。1938年研制开发的波音307型飞机是第一种带增压客舱的民用客机。二战期间研制的B-17、B-29型飞机曾是美国战略轰炸机的主力,也为后来研制大型客机打下了技术基础。二战后,波音公司研制了B-58、B-52型喷气式轰炸机,使公司进入了喷气时代。20世纪50年代后期,波音公司的主要业务由军用飞机拓展到商用飞机。1957年,在KC-135型空中加油机的基础上研制成功的波音707型客机是该公司的首架喷气式民用客机,共获得上千架订货。波音公司也在喷气客机领域逐步获得领先地位,先后发展了波音727、波音737、波音747、波音757、波音767、波音777、波音787型等一系列喷气客机,逐步确立了全球主要商用飞机制造商的地位。1997年,波音公司宣布,波音公司与麦克唐纳·道格拉斯公司(简称麦道公司)完成合并,新的波音公司正式运营。波音公司已经成为世界上航空航天领域规模最大的公司之一。

汉德莱·佩奇[英]提出开缝襟翼概念 1911年,英国工程师、航空工业先驱汉德莱·佩奇(Frederick Handley Page,1885—1962)利用风洞试验了不同展弦比机翼对迎角的失速特性。他发现,正方形机翼直到40度迎角时升力仍在增加,而展弦比为6.25的机翼迎角在10°~15°时便出现失速。因此,他设想能否把一个大展弦比机翼截成若干个正方形,然后再连接起来,使得整个机翼都像正方形一样大大推迟失速呢?于是他沿弦向在机翼上开了5条缝。对弦向开缝的进一步改进,促使前缘开缝襟翼的发明。1917年,他沿展向在前缘处开了一条斜的狭缝,实验表明升力系数增加了25%。接着,他在普通机翼的前面附加一条很窄的小翼面,它可以依附在机翼上,也可以向上偏转形成一条缝隙。这种开缝襟翼在试验时,升力系数增加了50%,升阻比大为提高。开缝襟翼能够推迟气流分离,大幅度提高升力系数,后来成为飞机的重要增升装置。

汉德莱·佩奇

1918年

普朗特[德]提出升力线理论 英国工程师、气动学家兰彻斯特最先使用涡系表示机翼,提出了初步的升力线理论。普朗特做了进一步发展,提出了完整的升力线理论。他把机翼用一根垂直于飞行方向的升力线表示,环流和升力均沿翼展变化,环流在翼尖处向下伸展形成自由涡,流动情况可由一组涡系来表示。这一理论能够解决两大空气动力学和飞机设计问题:一是已知升力沿翼展的分布,能够求出产生这一升力需要的能量;二是已知机翼的几何形状,能够计算出升力沿翼展的分布,这对飞机设计具有重要的指导意义。

第一次世界大战后第一条民用航线开辟 第一次世界大战后,最先发展民用航空事业的是德国。为了保存和发展航空工业,德国军方和政府极力促进民用航空事业的发展。在战后不到两个月,德国就建立了第一条国内的商业航空线,即从汉堡到阿莫瑞卡。1919年2月5日德国又开通了从柏林到魏玛的航线。3月1日,柏林到汉堡的航线开通。4月15日,柏林到法兰克福的航线开通。1919年德国共开辟9条商业航线,运送旅客1 574人次。1920—1921年间又增开多条航线,运送了5 500人次旅客和500吨货物,总航程达100万千米。民用航空事业的发展对德国航空技术的提高发挥了关键作用。

世界第一条定期国际空邮航线开通 一战结束后,德、法、英等国纷纷开通了国内空运线路,与此同时也尝试建立国际航线。1918年3月11日,德国开通了世界第一条定期国际空邮航线,起止点是奥地利首都维也纳和乌克兰首都基辅。建立这个航线的公司是奥匈航空公司,使用的飞机是汉莎-布兰登堡C.1双翼机,单程飞行时间为13小时。

美国政府支持航空邮政事业 1911—1912年,美国邮政部曾在国内25个州进行了50余次航空邮递试验,证明用飞机运送邮件大有可为。1912—1913年,一些国会议员先后几次提出议案,要求拨款继续进行航空邮政的试验。第一次世界大战中飞机的地位得到巩固,愈来愈受到重视,美国国会也终于通过了拨款支持航空邮政试验的提案。1918年,美国又拨款10万美元建立华盛顿与纽约间的航空邮路。5月15日,这条邮路正式开通。此后,航空邮政迅速发展。1925年,美国航空邮政的主干线已经建立,基础设施也已具备。1925年,美国国会通过了航空邮政法案,这对振兴美国飞机工业起到了巨大的作用。

独立空军诞生 飞机在第一次世界大战中主要是作为辅助力量使用的,航空部队往往隶属于陆军和海军。虽然飞机的军事价值已为人所认知,但它的作用并未充分发挥出来。随着战争的深入,英国航空兵暴露出的主要问题是兵力不足、飞行员训练不充分以及陆海军航空兵的协调配合能力不行,在购置飞机和招募飞行员方面也存在矛盾。另外,战争后期迫切需要用飞机执行战略任务,而航空兵缺乏自主权,力量不足,因此必须对航空兵的组织问题加以考虑。1917年,英国政府内阁成立了防空和航空兵组织委员会。该委员会于8月17日提交了一份关于航空兵组织问题的报告,建议组建一支包括陆、海军航空兵在内的独立空军,由航空部集中统一领导。1918年4月1日,世界上第一个独立空军——英国皇家空军(The Royal Airforce)正式成立。

英国军事航空先驱、皇家空军之父特伦查德(中)

苏联成立中央流体动力学研究院 沙皇俄国时期已有一些学者致力于空气动力学理论和实验的研究。1902年,俄国著名空气动力学家、航空先驱茹科夫斯基领导建造了一座风洞。1904年,根据茹科夫斯基的设想,俄国在莫斯科附近建立了空气动力研究院。1909—1910年,在茹科夫斯基的倡导下,莫斯科技术学校成立了空气动力实验室。1910—1911年,彼得堡综合技术学院也组建了空气动力实验室。战争时期飞机的军用价值得到肯定,空气动力学的研究成果对飞机设计和航空技术的进步起到了关键作用。因此,为空气动力学家提供研究场所和资金成为迫切问题。在列宁(Владимирильич Ленин,1870—1924)的直接支持下,1918年12月1日,苏联正式成立中央流体动力学研究院(,缩写ЦАГИ),茹科夫斯基任该院第一任院长。

莫斯[美]研制出实用高效的涡轮增压器 1917年,法国工程师拉图为一台大功率活塞发动机设计了一个由冲压式涡轮和离心式压气机组成的增压器,这一装置在试验时效果并不理想。1918年,美国通用电器公司在国家航空咨询委员会的要求下,由该公司工程师莫斯(Sanford Alexander Moss,1872—1946)主持,开始设计和研制涡轮增压器。在当年进行的高空试验中,这台增压器使一台261千瓦的“自由式”发动机在海拔6 000米的高空产生了266千瓦的输出功率。同时进行这类研究的还有德国、英国和当时的苏联。涡轮增压器明显提高了发动机的高空性能,到第二次世界大战时,大部分军用飞机都配有这种装置。涡轮增压器对喷气式发动机的发明也起到关键作用。

莫 斯

带有涡轮增压器的飞机发动机

1919年

法国开通了第一条国际民航客运航线 一战后法国对民航运输高度重视,1918年即开辟了多条国内航线。1919年3月22日,法尔芒公司开辟了法国巴黎到比利时布鲁塞尔的国际航线,每周往返一次。使用的飞机是法尔芒F60双翼机,飞行员是吕西安·博绍罗(Lucien Bossoutrot,1890—1958),飞行时间为2小时50分,票价为365法郎。第一个每日定期航班是英国飞机运输和旅游公司开辟的伦敦至巴黎航班,于1919年8月25日首次开通。使用的是德·哈维兰DH-16型飞机,飞行时间为2小时30分,单程票价21英镑。

飞机不着陆飞越大西洋 为了开辟洲际民用航线,飞机必须能进行越洋飞行。于是,越洋探险飞行试验开始。1919年6月14日,英国飞行员阿尔科克(John William Alcock,1892—1919)和领航员布朗(Arthur Whitten Brown,1886—1948)驾驶一架维克斯公司的“维梅”型轰炸机于下午4时22分从纽芬兰起飞。在飞行途中,他们遇到了导航、气象、通信、发动机故障等一系列问题。但他们克服了种种困难,终于在15日上午8点25分飞近爱尔兰海岸的克里夫登。着陆地点选在了一片沼泽中,飞机一头扎在泥里,所幸无人受伤。阿尔科克和布朗完成了驾驶飞机不着陆飞越大西洋的壮举,在空中历时16小时27分,航程3 032千米。这次飞行对长距离民用航线的开辟具有重要意义。

容克斯F-13型全金属民航客机

世界上第一架全金属民航客机诞生 早期民用飞机都是轰炸机改装的。1918年,容克斯公司在F-10型全金属飞机的基础上,研制了F-13型全金属结构运输机,于1919年6月25日试飞成功。这也是第一种专门设计的民航飞机。F-13采用全金属应力蒙皮结构,张臂式下单翼布局。机翼用杜拉铝管作翼梁以承担弯矩,机身为构架结构,外面用波纹铝板作蒙皮以承担扭矩。所有波纹板的波纹方向都沿飞行方向,以减少机体阻力。全机流线型良好。1926年德国汉莎航空公司投入使用。F13共生产322架,直到二战爆发时仍在使用。

英国至澳大利亚飞行成功 一战结束后世界航空朝多个方向发展,包括从空中征服各大洲各大洋。澳大利亚飞行员肯斯·史密斯(Keith Smith,1890—1955)和罗斯·史密斯(Ross Smith,1892—1922)两兄弟首次完成从英国飞到澳大利亚的壮举。他们驾驶的飞机是维克斯公司的“维梅”型轰炸机改装机。他们于1919年11月12日从英国伦敦希斯罗机场起飞,途经地中海、中东和东南亚地区。这些地区气象情况复杂,经常出现暴风雨。28天后,史密斯兄弟飞抵澳大利亚北部的达尔文并安全着陆。这次飞行的航程达18 170千米。

波音公司第一架民航飞机B-1试飞 波音在1915年曾与他人合作设计制造教练机和水上飞机,并于1916年创办了飞机公司,1917年正式改名为波音飞机公司。战争年代该公司迅速成长,大量生产其他公司设计的飞机。战后,军事生产合同中止,公司不得不寻求其他财源,曾一度靠制造家具维持生存。面临破产的波音公司借鉴生产水上飞机的经验,研制了B-1型水上飞机,于1919年12月27日进行了首次试飞,后获得军方的订货合同。这是波音公司的第一架商用飞机,为该公司的生存和发展立下了汗马功劳。

波音B-1型水上商用飞机

谢尔瓦

谢尔瓦[西]发明旋翼挥舞铰接技术 直升机在发展过程中,遇到了重重困难,包括旋翼操纵问题。1904年,法国人雷纳德曾提出旋翼挥舞铰接技术,但还很原始。西班牙发明家谢尔瓦(Juan de la Cierva,1895—1936)通过改进,发明并使用了旋翼挥舞铰接技术。通过对早期直升机的分析,他认为要解决直升机力矩问题,关键并不在于机体的结构形式,而在于是否产生足够的起飞动力。他设想在直升机前面安装一个螺旋桨,这个螺旋桨由发动机驱动产生向前的推动力,而旋翼则由风力吹动自然旋转,产生起飞所需的升力。谢尔瓦把过去模型状态的直升机向前推进了一大步,成功研制出了旋翼机。他的旋翼机采用了挥舞铰接技术。1919年,谢尔瓦将这个设想申请了专利。

1920年

谢尔瓦研制成第一架旋翼机 在专利设计的基础上,谢尔瓦研制了一架旋翼机。这架旋翼机有两个旋向相反的共轴旋翼,控制系统包括升降舵和方向舵以及一副副翼。根据试飞出现的不平衡、倾斜的问题,他采用了挥舞铰接结构技术。这项发明对直升机从模型阶段到实用阶段的发展产生了极大的影响。谢尔瓦于1923年成功研制了第一架旋翼机,型号为C-4,并进行了飞行试验。正是有了旋翼机对旋翼飞行器在旋翼及控制技术上的支持,直升机的实用化发展才最终成为可能。

谢尔瓦的C-4型旋翼机

英国至南非长途飞行首次取得成功 1920年,英国《泰晤士报》设立了一项奖金多达10 000英镑的奖项,奖励第一位完成从英国到南非间飞行的飞行员。南非政府希望这样一次长途飞行由南非飞行员完成。承担这次长途探险飞行的飞行员是勒内维尔德(Helperus Andreas van Ryneveld,1891—1972)和布兰德(Christopher Joseph Quintin Brand,1893—1968)。两人于1920年2月4日驾驶一架“维梅”型轰炸机起飞,经过11个小时的飞行到达海法,后因飞机毁坏无法继续飞行。11天后,南非政府又送来了一架新的飞机。勒内维尔德和布兰德再次驾机起飞,后飞机又遭摔毁。1920年3月15日,南非政府送来第三架飞机——英国飞机公司的DH-9型。3月17日二人又踏上征程,于3月20日飞抵目的地——南非的开普敦。尽管这次飞行未被《泰晤士报》承认,但两名飞行员获得了英国国王赐予的爵位和南非政府颁发的各5 000英镑的奖金。

马戈里[法] 首次提出低温风洞方案 一般风洞尺寸很小,雷诺数(一种可用来表征流体流动情况的无量纲数)很低,模型实验不能满足动力学相似条件。为保证气动实验的精确性,风洞实验气流与实际飞行环境的雷诺数应尽可能相似。提高风洞雷诺数的方法有很多种,如增加尺寸、提高充气密度等,但这类风洞实际建造起来困难很大。法国力学家马戈里(Wladimir Margoulis,1886—1953)提出可以通过降低气流温度的方法提高雷诺数,同时还可降低驱动功率。由于冷却、结构等问题复杂,低温风洞直到20世纪60年代才建成。