1921年

1921年

苏联建立研究火箭武器的国家实验室 火箭武器在19世纪初曾盛极一时,后来被远程大炮取代了。20世纪初,由于航天先驱者的努力,火箭武器再次受到重视。苏联火箭专家吉洪米罗夫(Nikolai Ivanovich Tikhomirov,1860—1930)为研制新型火箭武器创立了气体动力学实验室(Gas Dynamics Laboratory)。他们的最重要成果是20世纪30年代研制成功并在二战时期得到使用的“卡秋莎”火箭弹。

“卡秋莎”火箭弹发射时的情景

“卡秋莎”火箭弹发射车

拉赫曼[德]独立提出前缘缝翼概念 英国工程师汉德莱·佩奇曾提出过开缝翼思想。德国飞行员、空气动力学家拉赫曼(Gustav Victor Lachmann,1896—1966)也独立地提出了这一思想。在第一次世界大战执行任务期间,拉赫曼在一次尾旋事故中受伤。战后他进入亚琛大学学习。他一直思考如何避免发生尾旋,并把这个课题作为博士论文的内容,论文题目是开缝襟翼理论。他认为,在机翼前缘开一条狭缝,下面的气流经狭缝流过上表面,可以增加气流动能,推迟分离,从而尽可能避免发生失速进入尾旋。他的开缝襟翼设计于1918年获得专利,1921年在哥廷根进行了试验,升力系数增加了60%。

1922年

“兰利”号航空母舰

美国第一艘航空母舰“兰利”号交付使用 研制航空母舰一直是美国海军努力的方向。1922年2月20日,美国第一艘航空母舰“兰利”号(USS Langley,CV-1)交付使用。“兰利”号是美国第一艘舰队航空母舰,由运煤船“朱庇特”号改装而成,是美国海军航空兵的先驱。该舰于1936年退役,改装为水上飞机载舰。太平洋战争爆发后,美军用该舰运送飞机,1942年2月27日在载运战斗机至爪哇岛时,遭到日本飞机攻击而受重创,弃船后由护航的驱逐舰击沉。

苏联图波列夫设计局成立 苏联航空工业起步晚于西方。为集中力量发展航空工业,赶上西方的技术水平,苏联于1922年10月22日成立了以工程师、著名飞机设计师安德烈·图波列夫(Андрей Николаевич Туполев,1888—1972)为总设计师的第156号实验设计局(OKB-156),或称图波列夫设计局(产品型号前缀为“Tu-”),总部设于莫斯科。该设计局在二战前以研制大型轰炸机见长,二战后继续研制大型轰炸机和各类旅客机,研制的图-16、图-22、图-26、图-95、图-160轰炸机和图-104、图-114、图-144、图-154、图-204等喷气客机在世界上有很高的知名度。苏联解体后,图波列夫设计局私有化而成为一家股份有限公司;2006年2月,依据俄罗斯总统普京(Владимир Владимирович Путин,1952—)签署的行政命令,图波列夫公司与俄罗斯其他主要航空、航天设计和制造公司合并成立“联合航空制造公司”。

1923年

特恩布尔[加]发明变距螺旋桨 最初,飞机都采用定距螺旋桨,其转速是可变的。后来有人发明了定速螺旋桨,桨距可有几种状态。1922年10月23日,美国螺旋桨公司演示了可逆桨距的螺旋桨。1923年,加拿大航空工程师特恩布尔(Wallace Rupert Turnbull,1870—1954)在英国工作期间,发明了变距螺旋桨。1924年英国工程师海尔-肖(Henry Selby Hele-Shaw,1854—1941)获得变距螺旋桨设计专利,1926年变距螺旋桨飞机进行了试飞。1932年和1935年美国先后将变距螺旋桨和定速螺旋桨投入使用。变距螺旋桨解决了定距螺旋桨性能不高、适应性差的问题。此后,变距螺旋桨成为活塞式飞机的标准结构形式。这是航空技术的重要革新之一。

特恩布尔及其发明的变距螺旋桨

第一次空中加油

美国陆军航空兵利用DH-4B飞机成功实现了空中加油 早期的飞机较小,携带的油量有限,极大地影响了飞机的飞行距离。飞机进行空中加油是提高飞行距离的有效手段。为此,美国于1923年6月27日率先进行了空中加油尝试。参加这次试验飞行的飞行员分别是史密斯(Lowell Herbert Smith,1892—1945)和里希特(John Paul Richter,1891—1964)。加油机和受油机均为DH-4B型飞机。受油机在空中前后共接受了9次加油,补充汽油2 600升,润滑油140升,持续飞行时间长达37小时15分。此后,英国、法国等国也都进行了飞机空中加油试验,逐步使该项技术进入实用阶段。

道尼尔公司[德]制造出“法耳支”全金属上单翼飞机 道尼尔公司是德国著名的飞机制造商,曾研制了一系列全金属飞机。一架名为“法尔支”(Do-H Falke)的飞机蒙皮采用光滑的薄铝板。由于发动机以及其他技术问题,该机没有投入生产。后来,它运到美国,准备换装莱特飞机公司的发动机,但没有成功。不过,它的全金属结构对美国航空界的影响和震动很大。

阿克莱特[瑞]和贝茨[德]首次进行边界层控制试验 边界层控制是飞机设计的重要问题,当时许多力学家和航空工程师都在进行探索。瑞士科学家阿克莱特(Jakob Ackeret,1898—1981)和德国科学家贝茨(Albert Betz,1885—1968)利用马格努斯效应引入喷气流进行试验,试验装置是两个圆柱体。当旋转速度是来流的3~4倍时,得到升力系数为9;如果旋转速度加快,升力系数还能增加。德国人布斯曼(Adolph Busemann,1901—1986)在1932年也进行了类似试验。由这些试验和吸气的设想,阿克莱特于1926年进行了扩张管的边界层控制试验。没有吸气孔时,边界层很厚;开一个孔时,边界层大大减薄;开7个孔时,边界层只剩下薄薄一层,取得了较好的结果。不过,由于结构十分复杂,边界层吸气和吹气的控制方法至今仍在实验中。

1924年

佩斯卡拉的三号直升机

佩斯卡拉[阿]在其第三号直升机上创造了飞行距离新纪录 阿根廷工程师佩斯科拉(Raúl Pateras Pescara,1890—1966)随家庭移居欧洲后,一直致力于飞机、直升机和汽车的研制。他研制的第三号直升机采用了周期变矩、总矩操纵方式,具有很大的创新意义。1924年1月16日,他在法国巴黎驾驶这架直升机持续飞行8分钟14秒,飞行距离1 160米,刷新了这项世界纪录。佩斯卡拉是第一批了解当发动机出现故障时直升机能够自旋下降的人,他的直升机基本上具备了安全自旋下降的功能。

首次环球飞行成功 美国首次环球飞行是在陆军航空队的领导下,经过充分的准备进行的。1924年4月6日,四架道格拉斯DWC5“世界环游者”飞机在队长马丁(Frederick Leroy Martin,1882—1945)的指挥下,从美国西雅图出发开始环球飞行。中途马丁的飞机在阿拉斯加失事,无法完成飞行,剩下的三架飞机在史密斯(Lowell Herbert Smith,1892—1945)的指挥下继续飞行。中间又有一架飞机因故障退出。剩余两架飞机经阿留申群岛、日本、中国、印度、泰国、缅甸、中东、法国、英国、冰岛、格陵兰,最后于9月28日返回西雅图。此次飞行总共用了175天时间,其中飞行时间为15天11小时7分钟,总航程44 312千米。

首次环球飞行的飞行员

ANT-2单翼机试飞 苏联的航空技术落后于西方。在图波列夫等人的努力下,苏联在各个方面展开新的研究。图波列夫设计的ANT-2单翼机是苏联的第一架全金属飞机,于1924年5月26日进行了试飞。这架飞机很小,机长7.5米,翼展10米,起飞重量只有836千克。它有一名驾驶员,可载2名乘客。最大速度每小时170千米,飞行距离425千米。作为一种试验型飞机,没有投入生产,前后只造了5架。

1925年

米切尔

威廉·米切尔[美]出版航空军事著作《有翅的防御——从经济上和军事上看现代空中力量的发展和可能》(即《空中国防论》) 米切尔(William Billy Mitchell,1879—1936)是美国著名的航空军事学家,出生在法国的尼斯。1898年入伍,参加过美西战争。1909年于美国陆军参谋学院毕业后,到通信兵部队任军官。1916年受命学习飞机驾驶,不久便被派到欧洲观察第一次世界大战。1917年美国参战后,米切尔任远征军航空兵司令,赴法国作战,成为美国杰出的空战指挥官。1919年任陆军航空勤务部队副司令,1920年晋升准将。米切尔主张建立独立的美国空军,强调夺取制空权是制胜的决定性因素。这些主张与陆、海军的传统观念发生矛盾,因而遭到军事当局的反对。1925年12月,陆军军事法庭以不服从上级的罪名,判处他停止军职5年。1926年2月,米切尔辞去军职,之后他继续为建立独立的空军进行游说,并进行制空权理论的研究和著述。主要著作有《我国的空军》《空中国防论》和《空中之路》等,其中《空中国防论》被认为是西方制空权理论的主要著作之一。

福特公司研制出现代客机的雏形 福特汽车公司飞机部研制的全金属三发“福特”型客机有11个座位,后增加到14个。它的航程为912千米,飞行速度每小时170千米。它不具备流线型,机舱内部也很狭窄,造价也很高,当时还无法同木质“福克”型飞机抗衡。但20世纪二三十年代对安全性的要求引导全金属飞机进入飞机发展的主流。“福克”型客机因多次事故使各大航空公司纷纷转而订购福特全金属客机。飞机制造商们也加快了研制新型全金属客机的步伐,在美国兴起了民航客机研制的热潮。

福特三引擎客机

雷金纳德·米切尔[英]设计出优秀的竞速飞机 为在施奈德奖杯竞赛中获胜,各国都在想方设法提高飞行速度。飞机设计师米切尔(Reginald Joseph Mitchell,1895—1937)早年在英国尝试单翼机设计。他为秀泼马林公司设计的S.4竞速飞机采用中单翼,外形设计简洁,装有一台功率为522千瓦的发动机,于1925年9月13日创造了每小时363千米的飞行速度纪录。后来,他又设计了S.5竞速飞机。1927年,英国皇家空军首次使用S.5飞机参加施奈德奖竞赛,结果以每小时452千米的速度夺得第一名。之后米切尔又对它进行了改进。1929年9月12日,改进的S.6竞速飞行以每小时530千米的速度创造了新的纪录。该系列飞机的设计思想后用于战斗机研制,导致二战时期的著名战斗机——“喷火”的诞生。

秀泼马林S.5竞速飞机

1926年

美国制定第一个航空商业法案 1926年5月20日,美国国会通过了航空商业法案,该法案是美国关于民用航空的第一个立法。它对民用航空的一系列运作问题做出了初步规定:要求将官办航空邮政转为私人承包,政府给予优惠。美国航空邮政由官办转为民办后发展十分迅速,到1928年底又新增航空线21条。越来越多的私人投资于航空运输业,而且开始兼营客运。1928年美国客运量居世界第3位,运送乘客约6万人次;到1929年就猛增至16万人次,居世界第一。从此,美国的航空事业逐渐超过欧洲,处于世界领先地位。

飞机飞越北极成功 1911年有人曾徒步到达过北极。1925年,阿蒙森(Roald Amundsen,1872—1928)[挪]和斯科特(Robert Falcon Scott,1868—1912) [英]乘飞艇从北极点附近(仅差3°)飞过。1926年,美国陆军航空兵军官伯德(Richard Evelyn Byrd,1888—1957)和贝内特(Floyd Bennett,1890—1928)架飞机尝试飞越北极。5月9日,由贝内特驾驶,从挪威的金斯湾出发对准北极飞去。经过8小时的飞行终于到达北极点。他们花了15分钟时间围绕北极点飞行,并多次测量以确认飞机的位置。下午返回金斯湾,往返航程2 575千米。但是,伯德飞越北极的事情一直存在各种各样的争议。

格里菲斯

格里菲斯[英]设想出涡轮螺旋桨发动机 高温合金材料与气体动力学的发展,同时结合涡轮增压器的设计,使高效燃气轮机在20世纪20年代达到实用化。燃气轮机当时主要用在石油工业、冶金工业、机车和船舶上,航空发动机仍然是内燃机加增压器模式,增压器只是辅助装置。英国工程师格里菲斯(Alan Arnold Griffith,1893—1963)设想的涡轮螺旋桨发动机的原理是:涡轮增压器向专门的燃烧室输入高压空气,在与燃油燃烧后产生高温高压燃气,驱动燃气涡轮高速旋转。燃气涡轮进而带动螺旋桨旋转,产生推进力。这一设想在20世纪50年代终于变成现实。

劳里[奥]发明无线电测距仪 1922年,意大利发明家马可尼(Guglielmo Marconi,1874—1937)提出利用无线电波反射进行测距的思想。1926年,比西尼(Henri Gaston Busignies,1905—1981)[法]将具有方向性的环状天线和指示航向的仪表结合起来,研制成无线电罗盘。同年,奥地利工程师劳里(Heinrich Lowry)用发射的无线电波测量目标的距离,研制出无线电反射测距仪,并取得第一个无线电反射测距技术专利。劳里的无线电则距仪可以说是现代雷达的雏形。

1927年

林白[美]首次单人不着陆从纽约直飞巴黎 1920年5月21日,美国旅馆业大亨奥太格(Raymond Orreig,1870—1939)设立25 000美元奖金,奖给第一个驾驶飞机不着陆从纽约直飞巴黎的人。20世纪20年代中期,飞越大西洋成为冒险家和飞行家们关注的热点。以前飞越大西洋是按最距离飞行,这次是把纽约和巴黎这两个世界上最大的城市从空中连接起来。5月21—23日,美国杰出飞行家查尔斯·林白(Charles Augustus Lindbergh,1902—1974)成功地完成了从纽约至巴黎单人不着陆飞行。飞行时间为33.5小时,航程5 810千米。林白驾驶的飞机是瑞安公司特制的,命名为“圣路易斯精神”号。这架飞机之所以能达到如此长的航程,是由于其机翼和机身都装满了汽油,全机载油量高达1 705升。林白在抵达巴黎时,受到全城人民的热烈欢迎。他同时也得到了那笔巨额奖金。

林白和他驾驶的“圣路易斯精神”号飞机

林白在巴黎受到热烈欢迎

格瑞[美]乘气球飞到新高度 1927年1月的一天,美国陆军航空队飞行员、气球飞行家格瑞(Hawthorne Charles Gray,1889—1927)乘坐一只氢气球升空。当气球升到7 600米高时,由于温度太低,氧气已经无法从压力瓶中正常输出,格瑞感到极度不适。当升至8 230米时他一度失去了知觉,这时,气球发生故障急剧下降,格瑞用刀子割开沙袋,将沙子抛下才使气球下降速度减慢,最后安全返回地面。1927年5月4日,格瑞又进行了一次飞行。起飞一个多小时后,他上升到了12 192米的高度。沙袋扔完后,格瑞又扔下了一只氧气瓶。气球慢慢上升到12 954米。下降时氢气释放过快,气球几乎是直线下落,格瑞只好在2 000米高时跳伞,气球坠毁。虽然新的高度纪录诞生了,但未被国际航空联合会承认,因为他中途跳伞了。更为不幸的是,在11月4日的另一次创纪录飞行中,格瑞在高空遇难。

格 瑞

德国研制出“齐伯林伯爵”号飞艇 德国在战争中失败后,工业受到重创。为保持德国飞艇技术的领先水平,1925—1926年全国共捐献了200万马克,用来帮助齐伯林公司制造一艘巨型硬式飞艇,它就是有名的LZ-127“齐伯林伯爵号”飞艇。它长236米,最大直径约30米,气囊容积11万立方米。装有5台418千瓦发动机,最大时速128千米,航程16 955千米。除艇上40名服务人员外,可搭载旅客20人(短途55人),还可携带货物15吨。“齐伯林伯爵号”自出世以来多次飞越北极,建立了大西洋两岸的空中客运走廊。1929年8月8日—29日它完成了一次环球飞行,历时21天7小时34分,实际飞行时间286小时26分,航程31 500千米。

“齐伯林伯爵”号飞艇

1928年

德国成功试飞火箭滑翔机 在奥地利火箭先驱法列尔(二战后留在德国)(Max Valier,1895—1930)的提议下,奥佩尔(欧宝)汽车公司负责人奥佩尔(Fritz Adam Hermann Opel,1918—1971)资助研制了一架火箭动力滑翔机,采用德国火箭先驱桑德尔(Friedrich Wilhelm Sander,1885—1938)制造的固体火箭发动机。1928年6月11日,这架滑翔机由飞行员斯塔默(Friedrich Stamer,1897—1969)驾驶进行了唯一一次试飞,飞行时间70秒,飞行距离1 500米。尔后,奥佩尔又制造了第二架滑翔机,上面共安装了16支火箭,每支推力222牛顿。1929年9月30日奥佩尔本人驾驶它进行了10分钟的飞行,取得了成功。这两架飞机没有实用价值,试验也未继续下去,但却是有记载的世界最早的火箭动力飞机。

奥佩尔火箭动力滑翔机

“齐伯林伯爵”号飞艇创造飞艇持续飞行距离纪录 “齐伯林伯爵”号飞艇建造成功后,不断创造连续飞行时间和距离的新纪录。1928年10月11日,它从德国飞越北大西洋抵达美国新泽西州,历时71小时,创连续飞行时间纪录。1928年10月29日至11月1日,它连续飞行了6 384千米,创造了飞艇最长飞行距离纪录。

皮奇恩[美]试飞旋翼机 皮奇恩(Harold Frederick Pitcairn,1897—1960)是美国航空先驱,旋翼机专家。他早年在寇蒂斯飞机与发动机公司工作,并在飞行学校学习飞行,后创建了自己的公司来研制邮政飞机。1929年,他花30万美元购买了西班牙人谢尔瓦的旋翼机专利,制造了美国第一架旋翼机。12月19日,皮奇恩在费城试飞了这架旋翼机。1930年,他因这项成就获得由胡佛(Herbert Clark Hoover,1874—1964)总统颁发的科利尔奖。

典型的超音速风洞试验段

斯坦顿[英] 制成第一台用于翼型研究的超音速风洞 超音速风洞是应高速空气动力学研究的需要而建立的。1905年,普朗特在哥廷根建造了一个很小的超音速风洞,马赫数达到M1.5。1920年前,通过弹道实验,首先验证了可压缩性影响的重要性。英国空气动力学家斯坦顿(Thomas Edward Stanton,1865—1931)研制出了世界上第一座用于弹道研究的超音速风洞(吹气式风洞)。1928年,他将这座风洞改造后用于超音速翼型的实验和理论计算。1931年,德国航空工程师布斯曼(Adolph Busemann,1901—1986)制造了能在试验段获得均匀气流的超音速喷管。1935年,瑞士航空工程师阿克莱特(Jakob Ackeret,1898—1981)建设了一座压缩机驱动的回流式超音速风洞。这些风洞的尺寸都很小,试验时间也很短。

1928—1930年

格劳特[英]和普朗特[德] 提出可压缩流修正公式 对待可压缩的空气动力学问题,英国空气动力学家格劳特(Hermann Glauert,1892—1934)于1928年、普朗特于1930年分别独立地提出了联系不可压缩和可压缩流中当地压力系数的关系式(普朗特-格劳特法则),并由此求总的升力与力矩。但这一修正公式不适用于接近音速时的情况。1939年,钱学森(1911—2009)和冯·卡门(Theodore von Kármán,1881—1963)[匈-美]对机翼上的压缩作用提出了普遍适用的修正公式(卡门-钱公式),用这个公式可以比较精确地估算出翼型上的压力分布,同时还可估算出该翼型的临界马赫数。卡门钱公式使用简单,也比较精确,但不适用于近音速情况。20世纪30年代以后,许多人开展了可压缩流及跨音速的研究,提出了若干理论计算方法,包括速度图法、级数法和小参量展开法等,并导出跨音速流动的简化方程。升力系数和阻力系数修正公式是可压缩流动的开创性成果,具有重要意义。

卡姆(前右)

1929年

卡姆[英]设计的“愤怒”式双翼战斗机首次试飞 20世纪20年代末,正是双翼机向单翼机过渡的重要时期。英国费雷尔公司研制的“萤火虫”式战斗机是最后一批双翼战斗机,该机由比利时飞机设计师罗贝尔(Marcel Lobelle,1893—1967)在英国设计。1929年2月5日“萤火虫”式战斗机进行首次试飞,后生产了90余架。接着,英国航空部又要求研制高爬升率战斗机。韦斯特兰公司的阿瑟·达温波特(Arthur Davenport,1891—1976)设计了一种下单翼战斗机。德·哈维兰公司研制了下单翼战斗机DH77。维克斯公司也研制了一种下单翼飞机。霍克公司的卡姆(Sydney Camm,1893—1966)则设计了“大黄蜂”式双翼战斗机。后来,卡姆在“大黄蜂”的基础上研制了著名的“愤怒”式战斗机。以当时的标准,它几乎达到了双翼飞机的顶峰。“愤怒”式战斗机在1929年首飞时速度超过了320千米/时。“愤怒”式战斗机在同“萤火虫”式战斗机的竞争中获胜,于1930年8月投入批量生产。

道尼尔Do-X大型水上飞机

道尼尔公司[德]成功研制出大型水上客机 20世纪20年代末到30年代初,英、德、美都在进行大型水上客运飞机的研制,以期建立跨大洋空中航线。德国道尼尔公司研制出Do-X大型水上飞机,翼展47.85米,起飞重量55吨,机翼上方装有12台大功率活塞式发动机,分别装在6个发动机舱内。内部座舱分为三层,布置豪华,可与齐伯林飞艇相比。它的首次飞行成为报纸的头条新闻。1929年10月21日,这架大型水上飞机曾创纪录地分三层装载了169名乘客,飞行时间1小时。第二次世界大战以前,它一直是世界最大的飞机。由于建造成本昂贵,使用不便,它只造了三架样机,未能在航空客运中发挥应有的作用。

伯德及其队员的南极飞行

南极飞行成功 美国极地飞行先驱伯德完成北极飞行后,开始筹划南极飞行。在美国海军的支持下,伯德组成了一支庞大的探险队,包括2艘轮船、4架飞机和60人。1928年底,他们首先在鲸湾建立了一个基地。1929年11月28日,专用于飞越南极的福特三发动机飞机“弗罗德·贝内特号”由挪威飞行家巴尔钦(Bernt Balchen,1899—1973)驾驶,载着伯德、琼恩(Harold Irving June,1895—1962)和麦金莱(Ashley Chadbourne Mckinley,1896—1970)出发,经过10小时的飞行到达南极点。这是人类首次乘飞机飞越南极点。

惠特尔[英]提出涡轮喷气发动机设想 20年代初,哈里斯(J.H.Harris)[英]等提出过一种喷气发动机方案,将活塞发动机、压气机与喷气推进简单地结合在一起。这一方案得到许多国家的重视,但它并不实用,因为几种部件组合在一起大大增加了重量。英国工程师弗兰克·惠特尔(Frank Whittle,1907—1996)在1929年底提出了这样的想法:在哈里斯的方案中,为什么不能增加压气机的增压比,并用一个涡轮来代替活塞发动机呢?这是一个十分重要的思想。燃气涡轮和喷气推进当时都已经发展成熟,但没有人将二者结合在一起。惠特尔涡轮喷气发动机新方案的价值在于,他把这两种一直独立的技术结合在一起。这是涡轮喷气发动机原理诞生的标志。

弗兰克·惠特尔

惠特尔设计的喷气发动机