枪王与家鹅
英国人海勒姆·马克沁是举世闻名的“枪王”和机枪设计师,但他在航空学上也留下了自己的名字。
“1887年有人问我,”他在《自然飞行与人工飞行》一书中写道,“你觉得有没有可能造出飞行器呢?我回答说当然了!连家鹅都会飞,人凭什么就不能飞呢?”
就在两年之后,为了与人畜无害的家鹅竞争,马克沁开始了复杂的准备工作,预计整个工作要持续几年时间,投入的资金相当于今天的50万卢布。马克沁和朗格里教授一样,也是从空气动力学的实验室研究入手:他开始确定不同物体的空气阻力系数,并研究各种螺旋桨(推进器)、机翼等部件的性质。与此同时,他又对木头、布料、钢管等各种材料的机械性质和技术性质进行了测试,为的是找到最适合用来制作飞机的材料。
研究了鸟类的飞行过程,熟悉了风筝的飞行方式,马克沁打定主意要建造飞机。可当年还没有靠谱的汽油机呢,于是他决定采用自己设计的轻型蒸汽机。并且他正确地考虑到,建造大型飞机才是最有利的,因为飞机一大,发动机就相对较轻了(也就是说,每马力功率所承担的比重较小)。因此他开始建造一台具有6排支承面的巨型机器,高度约有三层楼高,安有两台150~200马力的蒸汽机,每台发动机负责转动一台双翼螺旋桨,其直径有人类身高的三倍之多(参见图2-20)。
图2-20 马克沁的巨型飞机(1893年)。
马克沁在各国为自己的飞机挑选专利,最后选定了美国的专利局。然而,这里面发生了一件有趣的事情,再次证明了当年要从事飞行问题的研究是多么困难,哪怕是百万富翁也难以胜任。美国法律规定,申请专利时必须提供专利对象或装置的运作模型。马克沁同样面临着这条要求。
“这可不成,”这位设计师提出抗议,“我的机器只有完成后,也就是在正常大小下才能飞。它的小模型是飞不起来的。”
“既然如此,”专利局回应说,“请您做一台正常大小的机器寄给我们吧。”
“正常大小?您在说什么傻话呢?要想飞起来,我的飞机就必须搭载至少3名乘员和一台300马力的发动机;这样的飞机长30米,宽31米,高10米,重2171千克[20]。您怎么能让我把它从伦敦邮寄到华盛顿呢?”
“我们可没说要邮寄。您直接开这台机器飞过来吧。”
就这样,马克沁最终也没能拿到美国的专利……可以推测,他其实也不需要这个专利,而他顺利申请到的其他专利也毫无用处,因为他的飞机本来也没人去效仿。
马克沁的机器在1893年进行了试验。这台飞机有许多轮子支撑在地面的轨道上,顶上也有几条轨道,万一飞机飞得过于“兴奋”便能防止它升得太高。在最初几次尝试中,飞机只是略微抬了几下,且还不是所有轮子都离开了地面……但在最后一次试飞时,由于锅炉里已经形成了较大的压力,整个飞机终于脱离下轨腾空而起,在空中冲刺了一段距离,弄坏了上轨的一个滑轮,随后发动机也停摆了,飞机重重地坠落在地,本身也受了一点损坏。
尽管马克沁非常富有,但他也不想在后续实验上烧钱了。他原本打算让懵懂无知的家鹅蒙羞,结果为此付出了如此高昂的代价,计划就这样被搁置了起来。
尽管零件的质量都很高,“枪王”的飞机还是有个根本的缺陷:与阿德尔的“蝙蝠”相似,这台飞机同样没有“佩诺机尾”,这导致它在空中维持不了哪怕一分钟,其他方面十全十美也无济于事。除此之外,这台机器奇大无比,没有航空实践经验的人根本操纵不来(尽管马克沁已经为此从巴黎请来了当时著名的机械师、运动员德朗贝尔)。
到了1908年夏,当法国人的飞机首次开始成功飞行时,马克沁再次提到了家鹅:
“家鹅体重约6千克,根据已完成的计算,其在飞行中消耗的功率约为1/12马力,也就是和人的功率差不多。这对家鹅来说大概还挺不错。但目前我们已经能制造功率相当于10个人也就是1马力的发动机了,而它的重量比1只喂肥的鹅还要轻。由此可见,只要能造出不会无端浪费大量能源的飞机,问题就能得到解决。”
这么说倒也没错……然而,除了能量来源的问题之外,设计师还得先熟悉无动力装置的飞行方式。在那之前,不管是什么百万富翁和什么机器,都无法取得像样的成绩,哪怕是跟家鹅比也不值一提。