飞机的故事-千姿百态的飞机
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    飞机,专业术语是固定翼机(fixedwingaircraft),泛指比空气重,有动力装置驱动,机翼固定于机身且不会相对机身运动,靠空气对机翼的作用力而产生升力的航空器。这种定义是为了与滑翔机和旋翼机有所区别。固定翼飞机是目前最常见的航空器形态。动力的来源包含活塞发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机和火箭发动机等等。同时飞机也是现代生活中不可缺少的运输工具。

    飞机具有两个最基本的特征:

    其一是它自身的密度比空气大,并且它是由动力驱动前进;

    其二是飞机有固定的机翼,机翼提供升力使飞机翱翔于天空。

    不具备以上特征者不能称之为飞机,这两条缺一不可。譬如:一个飞行器的密度小于空气,那它就是气球或飞艇;如果没有动力装置、只能在空中滑翔,则被称为滑翔机;飞行器的机翼如果不固定,靠机翼旋转产生升力,就是直升机或旋翼机。

    千姿百态的飞机

    人类第一架升入空中的飞机是由莱特兄弟发明的。虽然莱特兄弟的首次升空时间只有12秒,飞行距离不过36.6米,他们却开创了人类飞行的新纪元。

    如果你走进美国国家航空航天博物馆参观,会发现最显赫的位置上悬挂着由莱特兄弟发明的世界上第一架飞机——“飞行者1号”,其说明词是:“世界上第一架重于空气的动力飞行器。莱特兄弟驾驶它进行了自由的、可操纵的持续动力飞行。威尔伯·莱特和奥维尔·莱特发明和制造。他们自己驾驶它于1903年12月17日在北卡罗来纳州的基蒂·霍克进行了飞行。莱特兄弟依据最初的科学研究,发现了人类飞行原理。作为发明家、制造者和飞行家,他们又进一步发展了飞机,教人们学习飞行,开创了航空历史新纪元。”

    这一段平平无奇但又惊天动地的文字,谱写了一个伟大的历史创举——人类开始飞了!飞向天空,飞向宇宙!莱特兄弟发明的“飞行者1号”飞机在1903年夏就制造完成了。最初决定的首飞日期是12月12日,但因天气不好又推迟了两天。12月14日,他们决定正式首飞,为此还从附近的救生站请来几位朋友做见证人。兄弟俩掷硬币决定由哥哥威尔伯·莱特先飞,可惜他运气欠佳,在飞机起飞时,他把机头拉高了,造成飞机失速,旋即栽下来,陷进沙滩里。这次试飞失败了。

    摔坏的飞机经过修理,于1903年12月17日(星期四)进行第二次试飞。这次轮到奥维尔·莱特先飞了。当时天气寒冷,试飞的场面也颇冷清。试飞场地是基蒂·霍克以南6千米处的基尔德夫尔沙丘附近的海滩上。在场观看试飞的只有5个人,其中包括约翰·T·丹尼尔斯和小男孩汤姆·怀特。尽管前一天莱特兄弟曾贴出告示:“明天上午在沙丘上空进行世界上第一次载人飞机试飞,欢迎参观。”但几乎无人相信他们会取得成功,因此,来者寥寥无几。

    据目击者回忆,10时30分,奥维尔爬到飞机上进行驾驶。因为“飞行者1号”没有起落架,它是用带轮子的小车在滑轨上滑跑来起飞的。威尔伯扶着机翼以使飞机在滑跑时平衡,飞机向前滑行,威尔伯还跟着跑了一段。飞机迎风起飞了,在空中飞行还不平稳,有点颠簸,最后滑下来着陆了。经测算,飞机留空时间12秒,飞行距离36.6米。飞行成功了!

    当天的试飞共进行了4次,最好成绩是哥哥威尔伯创造的:留空时间59秒,飞行距离260米。人类首次升空的时间只有12秒,这短暂的飞行瞬间对于乘飞机旅行已成寻常事的今天,似乎难以成为什么激动人心的事情。但是莱特兄弟飞行瞬间的意义却非同寻常,因为它宣告了飞机的诞生和航空时代的发轫。

    当天下午奥维尔给他的父亲发了电报:“星期四上午进行4次成功飞行都是在21千米/时的风速下,单靠发动机动力水平起飞的,在最长的59秒的飞行中,平均速度为31千米/时,通知家乡的报社,圣诞快乐。”

    莱特兄弟为什么会取得成功?航空史学家在研究中发现,这并不是因为他们学识丰富,也不是因为他们比别人智商高明多少,而主要有3个因素。

    一是他们继承了前人的成果,也吸取了前人失败的教训。他们几乎研读了航空先驱们所有航空方面的著作,充实自己的理论知识,同时进行了大量的科学试验。为了准备这次试飞,他们在前3年,先后制造了3架滑翔机,进行了逾千次的滑翔飞行,逐步体会、掌握操纵飞机的方法。他们特别推崇德国航空先驱,被誉为“世界滑翔机之父”的李林达尔,从他的关于飞行的著作中学习航空知识,为此他们甚至攻读了德文,以便能直接阅读李林达尔的原文,这对于只受过4年中学教育的莱特兄弟来说无疑是很困难的。他们按照李林达尔著作的指点,利用一切时间观察鸟的飞行,研究鸟的飞行,以便从中悟出规律性的东西。有时他们爬到山顶,仰望天空中老鹰的飞行动作,一看就是几个小时,几乎到了痴迷的程度。莱特兄弟在飞机操纵系统上超过了李林达尔。后者靠移动自己的身体,改变重心来操纵滑翔机飞行,而莱特兄弟则通过机械装置使整个翼尖卷曲来操纵飞机(后来靠操纵副翼来完成)。莱特兄弟在研究中发现,前人之所以未取得成功,原因在于他们只关注飞机的一个或几个方面,没有从整体上寻求解决问题的方法。

    二是莱特兄弟在研制飞机上遵循了科学规律,注意理论与实践相结合。他们在航空理论上也许比较弱,这一点可以通过学习来加以弥补,但他们有丰富的机械设计经验,有很强的动手能力。他们把理论、设计、制造、试验、试飞结合起来,兄弟俩集设计师、工程师与飞行员于一身,这是很大的优势所在。

    三是莱特兄弟具有勇于探索、百折不挠和不怕牺牲的科学精神。飞机试飞风险很大,甚至要付出生命的代价,如德国人李林达尔和英国人皮尔彻就是在试飞中丧生的。但莱特兄弟却争先恐后驾驶飞机进行首次飞行,互不相让,以至于要通过掷硬币来决定谁先飞。莱特兄弟说:“要得到驱驭烈马的最好办法,绝不是在旁边指指点点所能完成的,最重要的是自己骑上烈马驾驭它。”正是由于这种精神,莱特兄弟终于成功驾驭“飞行者1号”这匹“烈马”,创造了划时代的飞行瞬间。

    莱特兄弟首次试飞成功,并没有引起当时的新闻界和全社会的重视。虽然1906年美国专利局授予莱特兄弟飞机设计专利,但也未能为他们带来商业利益。直到1908年,即飞机发明5年后,情况才有所转机:一是美国国防部与莱特兄弟达成制造飞机的协议;二是兄弟俩分别驾机在欧洲与美国进行巡回飞行表演,均引起巨大轰动,大西洋两岸都传开了莱特兄弟的名字。从此,航空时代才真正到来了。

    知识点飞机制造

    飞机制造是按设计要求制造飞机的过程。通常飞机制造仅指飞机机体零构件制造、部件装配和整机总装等。飞机的其他部分,如航空发动机、仪表、机载设备、液压系统和附件等由专门工厂制造,不列入飞机制造范围。但是它们作为成品在飞机上的安装和整个系统的联结、电缆和导管的敷设,以及各系统的功能调试都是总装的工作,是飞机制造的一个组成部分。

    西科尔斯基的直升机

    世界上第一架直升机是由法国工程师保罗·科尼尔发明的。但由于科尼尔设计上的缺陷,直升机总是在空中打转,他的发明影响不大,也未能对后来的直升机发展产生重大影响。直到1939年西科尔斯基解决了打转问题,实用直升机才宣告诞生。但令人意想不到的是,促成它试飞成功的是出自一般人没有想到的“尾桨”。

    1940年,51岁的俄裔飞机设计师西科尔斯基,在美国亲自驾驶他设计的VS-300直升机桨的扭矩,有的航空权威事后谈到此事时说:“幸好设计者没有事先来征求我的意见!如果来问我的看法,我会首先反对他用的那个尾桨,而那却恰恰是成功的关键……”

    西科尔斯基1889年出生于俄罗斯。他父母都是著名的医生,属于当时的上层知识分子。西科尔斯基在少年时就热衷于阅读科学书籍、科学幻想小说等。他知道400多年前意大利著名画家、科学家达·芬奇绘过世界上第一张关于直升机结构的想象图。他在12岁时就制造了一架旋翼类飞机模型,使用橡筋动力,而且确实能飞。14~17岁时,他在俄罗斯的圣彼得堡海军学校和基辅工业学院的机械工程系学习。

    他酷爱飞行。莱特兄弟是他青年时代心目中至关重要的英雄人物,但此时他迷上的却是直升机。20岁时他身带足够学习航空知识和购买一台发动机的钱来到法国巴黎,这些钱是他开办学校的姐姐向他提供的。

    1909年的巴黎是世界航空活动的中心,不少欧洲的飞行家们正热衷于飞行试验。已经有人造出几十架外形古怪的各种各样的飞机,有的根本不能飞离地面,有的只能跃起飞行几秒钟。但这些却无比地鼓舞了西科尔斯基的少年壮志,他宣布了一项惊人的计划:他要设计出直升机!

    竹蜻蜓是中国古代发明的一种玩具。可以注意到,世上没有一种鸟类或昆虫是用旋翼的方式来飞行的。竹蜻蜓完全是人根据事物的原理进行的一种智慧的创造。同样产生在中国的古代玩具中,竹蜻蜓和风筝体现了两种不同的飞行方式:风筝是利用风力飞起来的,而竹蜻蜓则是利用自身的旋转造成对空气的相对运动,在静止的大气中也能飞升。

    在人类尝试飞行的漫长历史中,这两种方式都曾被人们试探过。意大利画家达·芬奇留下的设计草图中,就有他作出的两种飞行器的设想:一种有机翼,另一种则是利用了竹蜻蜓原理。在19世纪末的航空先驱们试验的飞行器中,用机翼飞行的和用旋翼飞行的都有。也许因为定翼类的飞机构造比较简单,需要的功率较小,所以先取得了成果,在1903年胜利诞生。但是人类没有停止对“拔地而起”的飞行方式的向往,直升机的研制仍在不断地进行。

    1909年5月,西科尔斯基从法国回到俄罗斯,立即开始了他第一架直升机的研究项目。万事开头难,他的第一个作品飞不起来。第二年,他又制造了第二架直升机,还是没有成功。当时人类的飞行还处在蹒跚学步的年代,对于如何用竹蜻蜓似的旋翼将直升机托举飞升起来,也还没有找到成熟的道路。看起来要成功地研制出直升机,并不像当初设想得那样容易。西科尔斯基不得已采取了一种迂回的道路,暂时中断了他的直升机研究计划,而将精力转移到定翼飞机的研制上。在当时人类拥有的技术能力条件下,研制定翼飞机是一种更便于取得成果的方向。

    从1910年开始,西科尔斯基以惊人的速度在2年内接连研制出6种飞机,第一种是初入门的试探,没能飞离地面。但他的第二架飞机就胜利腾空了。接着一架比一架飞得好,他的后5种飞机都飞上了天空。他的第6种飞机,竟然创造了乘员3人、速度112千米/时的世界纪录。

    1913年,在莱特兄弟的第一架飞机升空10年后,他研究出当时世界上最大的“俄罗斯勇士”号飞机。这是他研制的飞机中传之后世最令后人瞩目的一架。这是世界上大型飞机的鼻祖,也是世界第一架装有4台发动机的飞机。在第一次世界大战中,它成为沙皇俄国的主要战略攻击力量,是世界公认的第一种重型轰炸机。

    这架飞机改变了过去飞机的驾驶员都是暴露在空气气流中的做法,而在机头部位设计了封闭式的驾驶舱。这种在后来的飞机很通用的设计,在初次出现时竟被一些人警告说,封闭的驾驶舱将使驾驶员的面部无法受到气流的冲击,使得驾驶员不能鉴别飞行的方向和风力的变化,因此将会使这种飞机无法飞行!

    大型飞机“俄罗斯勇士”号的首次试飞很有戏剧性。1913年5月13日19时,西科尔斯基才开始为第二天的试飞进行准备。这时飞机所在的军用机场很空闲。时值俄罗斯的“白夜”开始,天空还是很亮,光线很充足,最少还能保证一个小时的飞行。西科尔斯基当时虽然已经很疲劳,但根据当时的情况,他觉得试飞挺合适,于是决定驾驶这架大飞机起飞升空。

    当时有驾驶员、机械员和另一人,一共3人在飞机上。飞机经过一段滑行后顺利地起飞了。飞机飞得相当好。飞机在离机场约1.5千米的地方转弯着陆。当飞机着陆后,观看到这次飞行的人群冲进机场,像潮水般拥向这架大型飞机,3名试飞人员则站在飞机的“平台”上频频向人群挥手致谢。

    十月革命之后,西科尔斯基离开了苏联,移居美国。初到美国时,他的境况十分拮据。但是,他一生最鲜明的特点便是他那坚定的意志。经过不懈的努力,他在美国又陆续研制出许多飞机型号,其中包括一些水陆两用飞机及大型水上飞机,被用在飞越大西洋的定期水上飞机航线上。

    30年的飞机设计生涯,使西科尔斯基从事科研开发的能力得到增强。他也从未丧失过对直升机的兴趣。他在1931年申请了一项直升机的专利。1937年,他在中断直升机研究30年之后,重新把精力转向了这个领域。当人们问起为什么时隔30年又重新拾起当初放弃的项目时,他说是因为30年前发动机的功率只有约18.4千瓦,功率太小是设计不出可以使用的直升机来的。而再次回到这个项目时,在动力上已经有了更合适的选择。

    经过3年的反复试验,西科尔斯基解决了直升机研制中一个关键性的难题——如何克服产生升力的主桨旋翼派生出的扭矩问题。为了克服旋翼在旋转中产生的扭矩,几乎所有的直升机研制者都采用双数的旋翼相对旋转的办法。而西科尔斯基采用的是在机尾专门设置一个面向侧方的尾桨来平衡。这初看是一个笨办法,因为尾桨既不产生升力,又不产生前进的推力,其功能是专门为了克服主桨派生出的扭矩。采用尾桨的优点在于尾桨只用主桨约1/10的功率,因此传动系统没有形成很大的负担。而其他使用第二副主桨来平衡扭矩的办法,无论在结构的复杂性、机构的重量、功率的损耗还是维护的成本上,代价都要大得多。

    1940年5月13日,西科尔斯基亲自对这种带尾桨的直升机进行试飞,完成了第一次自由飞行。以后经过整整一年的改进,它的留空时间已达到1小时32分。该机显示出良好的操纵性能,具备了现代直升机的基本特点,可以垂直起降,空中悬停,前飞、后飞、侧飞,并可以无动力自转。美国军方随即大量订购。

    西科尔斯基的直升机取得成功,成为航空界的一件大事。航空器的发展终于完成了一次突变,出现了一种新型的航空器。实用直升机的出现,比定翼飞机晚了37年。

    直升机由于它的垂直起降及空中悬停能力,可以不需要机场而在狭小的面积垂直起降,因此大都用于低空飞行的特殊需要。如担任城市或郊区的近距离交通运输任务,或用于抢险救灾,在建筑业中完成吊装任务,警察与边防的追捕及巡逻,以及农业喷洒等作业。20世纪末,直升机最大的用途是作为军事上的武装直升机,它对坦克及地面战斗目标能进行有效攻击。

    有的人认为,既然直升机这么方便,它出现后一定会很快取代定翼飞机,但实际生活中这种推论并没有实现。这是因为不同的机型往往各有各的优缺点。直升机比同样载重级别的定翼飞机耗油大,维护成本高,购置价格贵,速度则只相当于定翼机在半个世纪前达到的速度水平。所以今天直升机的总架数只约占世界航空器的10%。直升机中大部分用于军用,因为军用主要考虑它的特有功能,而较少考虑成本因素。

    直升机已演变出其他一些型式,如少数型号采用纵列或横列的双桨式,也有采用同轴反转的双桨共轴式的。但绝大部分直升机仍然采用单桨加尾桨式,包括载重最大和最小的直升机。

    知识点直升机

    直升机主要由机体和升力(含旋翼和尾桨)、动力、传动三大系统以及机载飞行设备等组成。旋翼一般由涡轮轴发动机或活塞式发动机通过由传动轴及减速器等组成的机械传动系统来驱动,也可由桨尖喷气产生的反作用力来驱动。

    戏剧性出场的水上飞机

    当还没有快艇快到会飞离水面的时候,水上飞机曾想混迹于快艇比赛,当然,这引起了其他参赛选手的极大愤怒。

    1911年3月,在摩纳哥的蒙特卡罗举行了一次重大的汽艇大赛。参赛的汽艇中,有一艘奇形怪状的有点像船又不像船的东西。这是法国的法布尔设计制造的。这个“长腿怪物”于一年前的3月28日在法国马赛的拉梅德港试验时,在第二次高速滑行中竟然腾空飞离了水面,以60千米/时的速度直线飞行了大约500米。第二天,它又这样飞行了6千米。参赛的其他艇主听说这样一个东西来参加快艇比赛,不禁感到大为不平。

    一位艇主气愤地说:“这东西到底算是汽艇还是别的什么玩意儿?快艇就必须在水面上跑。我比赛时将要带一支大口径猎枪,如果这个怪物像水鸟一样飞起来超过我,我就把它打下来,叫它回到水面和我决一高低!”这个引起快艇选手们愤怒的怪物,正是世界第一架水上飞机。在它下面装有三个浮筒,上面有机翼和舵面,后面是37千瓦的发动机,前面的驾驶员骑在自行车式的座垫上。

    法布尔是这架水上飞机的设计者。他出身于法国马赛一个船主家庭,年轻时对工程很感兴趣。当20世纪初,飞机设计者已经设计出各式各样的飞机飞离地面以后,他很自然地想让船飞起来。1907年~1909年,他花了两年时间在一艘“飞跃”试验船上对翼面上的气流做试验。他在1910年设计了第一架水上飞机,但是这架飞机没有飞起来。他接着设计第二架,在第二年的3月成功地进行了首次飞行,成为世界第一架水上飞机。

    这架飞机并不像后来的水上飞机那样是陆上飞机加上浮筒,而是反映了他原来熟悉船舶的知识背景,特地为水上起降设计的。大概出于他的“遗传性爱好”,他使这个东西飞离水面的意图,仅仅是为了提高船的航速,所以他开着它去参加快艇比赛。

    在蒙特卡罗,这架水上飞机试飞时以优美的姿态驶出港口,在靠近港口的进出口处腾空而起,飞到50多米的高度,悠然向前飞去,得到岸上成千上万观众一片喝彩。但它一飞出港口,就遇到港外的劲风,顷刻间变得难以驾驭,以吓人的速度撞毁在港口的石墙上,还好驾驶员及时跳出飞机才幸免于难。这是这架水上飞机最后的飞行。

    看来法布尔对他自己的创举的意义,只限于在提高艇速上的作用,而并不在于开辟一个崭新的水上飞行世界。他在水上飞机方面的努力虽然属于创建,但浅尝辄止,没有继续深入下去。此后他回到对付以水为主的家传行业中去,后又转向专业生产其他水上飞机所用的浮筒。多年后有人将这第一架水上飞机修复,它至今仍保存在法国的夏莱·默东空军博物馆。

    地球的表面,只有约30%是陆地,而约70%是水面。飞机活动的领域,却是100%包围着地球的大气。但是飞机飞行的起始和终结总是必须回到地球表面的。如果只能从陆地起降,那么飞机的使用便会受到限制。从航空发展的初期起,水上飞机就是航空开发者很关注的一个领域,经历过繁荣和低迷,今天仍在特殊用途上有不可替代的作用。因此,不断有人在成功的陆上飞机上安装浮筒,使它们能在水面起降,形成水上飞机一族。

    水上飞机在20世纪的前半个世纪,很是风行了一阵。美国的波音公司,便是从制造水上飞机起家的。我国最早的飞机制造业是造船业的附属部门,如上海的江南造船厂和福建的马尾造船厂,它们甚至是中国最先出现的飞机工厂。

    最早的环飞世界的长途飞行(中途多次降落)便使用了水上飞机,以使中途降落方便。1924年美国3架飞机编队第一次环飞地球的飞行,就曾途经上海,在黄浦江上降落。第一次世界大战之后,曾有航空刊物预言说,在民用方面,水上飞机将会有很大的吸引力,因为飞机尺寸不断加大,着陆场地的问题将越来越突出。而水上飞机可以不受限制地增大尺寸,总可以有着陆的地方,而又不会浪费土地。这样,从20世纪的20年代到40年代,曾经出现过一些越来越大的水上飞机。1952年8月试飞的英国桑德斯·罗公司的“公主”号水上飞机可以称得上是水上飞机的最大成就。该机装有10台涡轮螺旋桨发动机,可运载105名旅客,能以620千米/时的速度横越大西洋。但是该机并未被航空公司实际采用于空中运输。

    一般说来,与同级别的陆基飞机比较,水上飞机的飞行阻力较大,结构较重,起降时受气候、风力的影响也比较明显。飞机的装载、维修,人员的登机、离机,都有很多不便。水上飞机的速度、载重量和航程,与同样功率的陆基飞机相比都略为逊色。第二次世界大战后,美国曾研制过水面起降的高速喷气战斗机,但试飞结果并不理想,没有投入使用。

    到了20世纪下半叶,世界各地的陆上机场建设越来越普遍,飞机的航程也越来越长,可以飞越大面积水域。水上飞机不需要特备机场起降的优点不再突出。今天在民用运输业上,跨洋的航线用远航程的喷气旅客机承担,以陆上的航空港为基地。军事上的远程轰炸也可以用陆基的战略轰炸机来执行。至于中短程的战术任务,则用舰载飞机以航空母舰为基地,而不再需要飞机直接从水面起降。

    到20世纪末,水上飞机在一些特殊用途上仍被采用,如森林灭火飞机,它可以在森林火场附近的水面着水,并在水面滑行过程中重新将水箱充水,起飞后飞临火场抛下水箱中的水进行“水轰炸”,便于快速连续作业。还有军事上的反潜飞机等。在日常生活中,小型水上飞机常用在港口或湖泊河流地区,或向岛屿作小量货运或载客。但其用量,远小于与之对应的陆基飞机。

    知识点水上飞机

    水上飞机是能在水面上起飞、降落和停泊的飞机,简称水机,其中有些同时也能在陆上机场起降的,称为两栖飞机。水上飞机分为船身式和浮筒式两种。水上飞机主要用于海上巡逻、反潜、救援和体育运动。

    水上飞机分为船身式(即按水面滑行要求设计的特殊形状的机身)和浮筒式(把陆地上飞机的起落架换成浮筒)两种。

    喷气式飞机的秘闻

    对喷气技术这样重要的发明,发明国双方政府却都不支持,甚至进行阻拦,这不能不说是飞机发明史上的一件怪事。

    20世纪中叶的第二次世界大战中,科学技术发展有三项重大的突破——喷气技术、原子能和电子技术。其中喷气技术的诞生,却意外地受到当时行政管理方面的严重阻拦。

    1944年8月18日,一大批美国B-17“飞行堡垒”和B-24“解放者”轰炸机深入德国领空,飞行员们个个洋洋得意,因为他们在此以前还没有遇到过强有力的抵抗。突然,出现了37架德国战斗机。这些飞机与众不同,都没有螺旋桨,而速度非常快。轰炸机上的炮塔转动根本跟不上它们。这次战斗美国损失了18架轰炸机。这是德国的喷气式战斗机首次投入对轰炸机的战斗,引起同盟军的极大震惊。但是喷气战斗机的出现为时已晚,德国已经面临崩溃。此后3个月内,欧洲战争就结束了。

    惠特尔和他的发动机喷气技术出现后对航空发展的影响是十分深远而广泛的。军用飞机喷气化后的飞行速度超过了音速,民用的大型干线客机的飞行速度比过去提高了1倍,并且在飞行高度上离开了充满风雨雷电、气流紊乱的对流层,达到平稳的平流层内,使空中旅行成为社会广泛接受的一种便捷而又舒适的旅行方式,航空运输从而快速发展起来。

    事实上,喷气发动机是在德国和英国分别发明的。但是,英德双方的官僚都延误了喷气式飞机的诞生和应用。1929年,英国皇家空军一位22岁的青年军官福克·惠特尔提出一种新的飞机动力装置,取消活塞式发动机和螺旋桨,用一种新的装置产生气体喷流来推动飞机前进,以使飞机飞得更高更快。当时几乎没有人认真对待惠特尔的意见。飞机没有螺旋桨?这在当时简直不可思议。英国航空部负责发动机的首席顾问检查了惠特尔的计算,彻底否定了他的设想。但在一些有技术远见的人士的支持下,1930年1月,惠特尔将他的发明提交英国专利局,并得到了批准。但是,过了两年仍没有人愿意采用这项专利。

    1934年,与英国隔着一条海峡的欧洲大陆上,德国一个23岁的哥廷根大学物理系研究生奥海因开始考虑同一个问题——研制喷气式发动机。他把设计草图给一个汽车机械师看,机械师奥海因赞同奥海因的想法,并同意造一台试验样机。样机制成之后,外形像一个定音鼓。试验时感觉这完全是一台火焰喷射器,而不像一台发动机,从喷管里喷出长长的耀眼的火焰,光彩夺目。但是一关上启动机,发动机就停了,尚不能自行维持工作。

    在英国,惠特尔的发明到1935年仍然无人问津,而专利已经到期,要办理延期手续需要付相当于25美元的费用。而惠特尔连这点钱也付不出,他的喷气发动机的专利也就此中止。幸好这时有两个商人答应建立一家公司来研制惠特尔的发动机。英国航空部同意把惠特尔“借”给该公司从事研制工作,但还很小气地规定,一个星期只借6小时,如果有商业收益,还应上缴政府25%。

    在德国,1936年奥海因把他的试验样机存在的问题告诉了他的一位物理老师。教授允许他在大学里进行试验,并且给一位飞机制造商亨克尔写了一封热情的推荐信。这封信引起了亨克尔的兴趣,他给了奥海因一个职位。“但是你对研究工作要绝对保密,不能走漏风声!我担心德国航空部的官僚们知道了会来找麻烦,再不然,他们会把这项工作抢过去!”亨克尔说。

    就这样,在英吉利海峡的两边,英国人和德国人互不知情地同时在试验着喷气发动机。他们各自都经历了难以想象的挫折,克服了很多技术上的困难,一步一步地走向成功。

    1939年,欧洲爆发了第二次世界大战。如果英国从一开始就支持.的研究,这时也许可以在空中取得压倒性优势。但是由于耽误了时间,这一年惠特尔的发动机刚刚可以工作。在战争爆发的当年,英国航空部才与惠特尔签订一份合同,要求制造一台供飞机使用的轻型发动机。

    同一年初,德国的奥海因设计的发动机也已经就绪。7月,亨克尔得意地向希特勒透露此事,没想到遭到元首的反对。亨克尔认为要改变希特勒的看法,唯一的办法是使喷气发动机装在飞机上飞起来,于是秘密研制了He-178喷气飞机,还要防止德国当局的制止。1939年8月27日,He-178飞上了天空。亨克尔连续三天邀请德国空军官员前来观看,但都遭到了拒绝。

    Me-262战斗机1941年5月15日,英国的第一架喷气式飞机E28/39试飞。不久,英国航空部将该机型的第二架飞机试飞并邀丘吉尔观看,但是却没有邀请喷气发动机的发明人惠特尔。法国沦陷后,德国认为英国会很快求和,因此停止一切超过一年才能见效的研究项目,包括喷气技术。但是,柏林有两个德国工程师支持亨克尔,不顾禁令悄悄地为开发喷气技术提供方便。德国飞机设计师梅塞施米特也开始设计新的喷气飞机——Me-262战斗机。说来令人难以置信,当德军总参谋部闻知此事之后,立即报告了前线元帅密赫。密赫竟亲自跑到梅塞施米特家中,命令他马上停止Me-262的研制:“我知道了,你不要以为可以瞒得过我。你最近在忙什么?是不是还在搞你那个什么喷气飞机?废物!无用!你在浪费时间!那是没有用的,我告诉你!”但是,梅塞施米特并没有听从密赫的命令。1943年7月18日,Me-262首次试飞成功,第二年年底便可以大量生产。Me-262每小时的飞行速度比当时同盟国的任何飞机都至少快了160千米,爬升率也大得多。

    “很好!”希特勒听说后一下兴奋起来,用手掌向腿上“啪”地一拍,“这是对战局有重要作用的秘密武器。但是我要的不是战斗机,你们马上把这个Me-262改为轰炸机!”这是希特勒作出的最愚蠢的决定之一。对同盟国来说,德国元首这样颠三倒四真是天赐良机,否则诺曼底战役和1944年的欧洲登陆战都可能遇到极大的困难。德国喷气战斗机迟迟未能投入战争,白白拖延了10个月宝贵的时间。

    英国的喷气飞机E28/39也获得了成功,但出现已晚,没有在第二次世界大战中发挥作用。美国在战争末期开始研制的第一架喷气战斗机XP-80(以后改称F-80)使用的就是英国惠特尔研制的发动机。到了1948年,英国政府才终于承认惠特尔的贡献,授予他勋章和奖金。全世界许多国家、城市、大学、专业协会也给予他无数的奖章和名誉学位。

    第二次世界大战结束之后,飞机推进动力的“喷气化”成为航空发展的主要趋向。军用飞机及民用航空运输都进入了一个“喷气时代”。

    知识点喷气式发动机

    和螺旋桨发动机不同,它是靠空气和煤油燃烧后所产生的大量高温高压气体,向后喷射而推动飞机前进的。所以一般在机身前面和侧面都开有专门的进气口,机身后部留有喷口。喷气式发动机可获得较高的推重比,使飞机获得较高的飞行速度、高度和机动性能。

    “空中巨无霸”宽体客机

    波音747曾是世界上最大的远程宽体民用运输机。到目前为止,它还是世界上最常用的民用客机之一。一架波音747-400有600万个零件,平摊开来得占满一个体育场;它的机翼面积有524.9平方米,足够停放60辆小汽车;尾翼高19.41米,比普通6层楼还高;机长70.67米,客舱里可乘坐多至530名乘客,和一个小礼堂的容量差不多。它装有4台大推力的涡轮风扇发动机,总共可发出100多万牛顿的推力,可以让360多吨的飞机两分钟就腾空而起。人们称它“空中巨无霸”,也真是名副其实。然而,波音747的最早起源,仅仅源自一个孩子小小的梦想,而且研发过程中几经波折,曾多次站在夭折的边缘。波音747今天的成功,就是一个不放弃努力、险中取胜的过程。

    20世纪30年代的美国,西雅图是西海岸一座繁华而忙碌的城市,喷吐煤烟的货轮排成长龙等待进港,码头工人们开着巨大的塔吊在不断地把货物从一艘艘巨大的货轮上卸下,而在不远处的波音飞机制造工厂,一切又是另一种景象。空气中弥漫着的是航空煤油的味道,耳畔响着的是发动机的怒吼,这个经济萧条的时期,却是航空工业快速发展和航空文化快速形成的时期。

    年少的乔·萨特就是在这里,见识到了航空发展带来的巨大的魔幻般的力量。他开始梦想有朝一日,可以有一种巨大的飞船,不断穿梭往来于大洋之上的天空,飞到那个在他眼中极其遥远的地方——中国。

    这是一个美丽的梦幻,很快被现实击碎的梦幻,1939年3月的一天,18岁的青年乔·萨特回到自己住的街区,发现人们笼罩在一片恐慌的气氛之中,平时嘻嘻哈哈的人们这时都变得异常严肃和悲哀,不断窃窃私语着什么。很快,乔从大人们的只言片语中得到了点消息:当时世界上最先进的飞机,波音307同温层飞机在西雅图坠毁了。波音的首席设计师、荷兰航空首席飞行员、多名政府要员和商界巨子魂断蓝天。这是整个西海岸有史以来最惨重的空难!

    梦想是美丽的,现实却充满了残酷和鲜血。事故的原因很快查明,飞机的设计出现了严重失误,平衡尾翼仅仅小了那么一点点,导致遇到复杂的气流变化的时候,难以提供足够大的操纵力矩,以至于飞机坠毁。

    这件事给乔的触动很大,飞行,并不全是浪漫,也充满了严肃,一点粗心和马虎都是要不得的。乔·萨特在那一年考上了著名的华盛顿大学飞机设计系,随后,他遇到了一位文静内秀的女孩子,并且最终把她娶回了家。看样子,一切都很美好。

    然而第二次世界大战的爆发改变了将要发生的一切。乔·萨特应征入伍,来到军舰上成为一名海军军官,在海上与风浪战斗,警惕地观察着敌情。还好,几次危险最后都有惊无险地过去了。他退伍后重新回到了家乡,来到波音公司。从此,他的一生与波音这个名字结缘。年轻的工程师乔·萨特很快被任命为波音747的总工程师,他热血沸腾,摩拳擦掌,准备大干一场。

    波音747的出场背景是20世纪60年代,这是个“美国梦”到达顶峰的年代,这时,美国发生了太多太多的事情。波音747是作为军用运输机为美国空军设计的。在美国空军战略运输机的竞争中落选之后,波音公司面临着进退两难的局面:就此罢手,几年的心血等于付诸东流;继续投资,则面临极大的风险,因为当时波音公司的财政状况并不好,如果投入10亿美元而找不到购买产品的用户,它就得破产。在关键时刻,波音选择了冒险,1966年4月波音公司在只有一个订户的情况下就宣布要研制大载客量的远程客机。不过,它遇上了好时机:到60年代中期,由于喷气客机迅速普及,空中旅行票价大幅下降,旅行人数激增;1967年波音公司交付了第1000架喷气客机;这一年,美国还出现了第一家全喷气飞机的航空公司——环球航空公司。不少航空公司希望要更大的飞机,而当时大推力发动机的出现也给研制大型飞机创造了条件。

    波音747客机按照波音的规划,波音747是一种起飞重量超过300吨、机体宽度相当于以往飞机的2倍、装四台普惠JT9D发动机、联合起来可以给一座中等城市供电的庞然大物。每一项几乎都是全新的挑战,而当时公司的想法过于天真,对问题没有足够的重视,很快,波音公司在747项目上,技术遭遇难关,资金遭遇断链,市场遭遇冷场的打击相继袭来,原本强大的波音很快垮了。

    JT9D发动机,是普惠公司研制的新型发动机,作为747项目的配套工程,普惠在其中投入了巨资,然而,这种发动机却无法解决气流畸变,冷却系统效率低下等几个严重技术问题,导致装机之后无法正常工作。甚至飞机还在跑道上滑行的时候就会出现过热。缺乏经验的普惠几乎被整垮。

    随后,波音公司制造出的飞机由于质量问题再度被泛美航空拒收,同时,市场上各大航空公司对此均采取了观望态度。机场上停满了已经出厂却无力交付的飞机。整个西雅图的机场都被飞机塞满,机场成了“养机场”。再后来,波音公司为了度过经济危机被迫开始大量裁员,一下子有接近2/3的人被裁减,乔·萨特的波音747项目组最为倒霉,他几乎被裁成了光杆司令。整个依赖航空工业的西雅图顿时万户萧条,好多房屋人去楼空,繁华的街头变得空荡荡的,显得有点凄凉、有点恐怖。街上的大广告牌上,密密麻麻的广告不见了,一句充满黑色幽默的标语写着“最后一个离开西雅图的人,别忘记关灯哦!”

    乔·萨特眼前摆着的是一个可怕的烂摊子。办公条件恶劣就不说了:办公室下面就是锻压车间,其中大型压力机工作产生的震动震得家具都在跳动。身旁的人越来越少,波音的高层愁眉苦脸,他们已经做好了最坏的打算——破产清算。而乔·萨特的办公桌前,摆着的是一堆问题——机翼设计出现严重失误!

    一切都指着绝望的方向。

    “不!不能忘记梦想。”

    乔·萨特很快找到了捷径,自己的队伍经过这次大裁员,可以更加高效地完成工作,他减少了行政审批程序,更好地节约了资源。为了项目,他东奔西跑,一次在路上思考问题走神,结果稀里糊涂地把车开上了铁路,差点被火车撞死。为了JT9D发动机的种种技术问题,他冒着巨大的阻力和风险与普惠周旋,帮助他们改进管理和技术,让他们可以早日造出合格的JT9D发动机。不久之后,747项目取得了突破性的进展。

    1969年,波音747首飞成功,期间,来自世界各地40多个国家的几百位美丽的空姐,一起聚在巨大的飞机前迎接着新一代大型客机下线。20世纪70年代,波音747开始畅销海内外,曾经濒临破产的波音公司起死回生不说,还依靠着波音747项目,很快占据了市场的最高点。乔·萨特更忙了,他不断地参加世界各地的航展和航空公司的竞标。80年代,他来到中国,见到中国人自己研制的运-10,他赞不绝口,认为这是他见过的最出色的飞机之一。然而,运-10项目很快由于种种原因夭折。

    今天,747家族已经过了不惑之年,不但没有退役,反而是远程货运和客运的绝对主力!穿梭于五大洲的747实现了当年那个孩子的梦想。而新的747-8,也在以更加舒适,更加便捷,更加环保的新面貌示人,带给人们全新的飞行体验。但是其他公司面对波音宽体客机的垄断,也没有放弃自己的努力。现在,欧洲空中客车工业公司已发起了挑战,开始研制新一代巨型客机A380。A380将是新的“巨无霸”客机,该机机长73米(波音747-400为70.66米),翼展79.8米A380客机(波音747-400为64.31米),按三级舱位局可载客555名,航程14800千米。据称,该机将采用最新技术,为乘客提供更舒适的环境、更低的噪音以及更经济的运营成本,新的“空中巨无霸”就要翱翔蓝天了。

    知识点客机

    客机,狭义指民航客机,是体型较大、载客量较多的集体飞行运输工具,用于来往国内及国际商业航班。民航客机一般由航空公司运营。执行商业航班飞行的客机主要分为干线客机、支线客机。客机按航程分为短程、中程、远程。客机按起飞重量与载客量分为小型、中型、大型。客机按驱动方式分为螺旋桨式客机、喷气式客机。

    伊留申的“伊尔”强击机

    苏联伊留申设计的伊尔-2及其后继机伊尔-10是第二次世界大战中最著名的强击机。它们都有强大的火力、良好的机动性和坚固的装甲,被誉为“飞行坦克”。伊尔-2曾在1943年的库尔斯克战役中,一天就摧毁数百辆敌军坦克,被德军称作“黑色死亡”。伊尔-2总共生产了36163架,是世界上产量最高的作战飞机。

    1938年初,苏联航空工业总局局长谢尔盖·伊留申向苏联政府建议,面对敌人现代化的纵深防御、强大的火力和高度机动能力,苏联必须尽快研制新一代强击机,因为当时的强击机没有适当的防护设备,很容易被击落。他要设计一种在要害部位都有装甲防护的强击机。为此,他辞去了局长的职务,专门去当飞机总设计师,设计一种“飞行坦克”。

    制造“飞行坦克”是一项十分艰苦而又复杂的任务。要把飞机各要害部位全都安上装甲,势必大大增加飞机本身的重量,这对设计一种集可靠防护、强大火力和良好的机动性能于一身的新型飞机来说,是一个大的障碍。但总设计师伊留申成功地解决了这些矛盾:他巧妙地把设计成流线型的装甲作为飞机骨架,马达、座舱、发动机等要害部位全都安装于坚固可靠的装甲机体之内。

    伊尔-2的雏形——原型机BⅢ-2试验型装甲强击机于1939年问世。机上装有一台亚历山大·米库林AM-35型水冷发动机(功率993千瓦)和三叶螺桨,这是一架双座飞机。但是,为了增加载油量,军方坚持要改成单座飞机。他们认为,装甲本身就是良好的防御手段,干嘛还要一名射手呢?尽管伊留申再三强调双座飞机的优越性,但订货人依然固执己见。不得已,伊尔-2强击机只好改成单座飞机投产。1941年3月,试飞员康斯坦丁·雷科夫试飞该机成功。5月18日,在沃罗涅日工厂投入批量生产,当月即出厂84架。在当年10月工厂撤退到东部后方之前总共生产了1134架。

    伊尔-2强击机在苏德战场上取得了一次又一次的辉煌胜利。但是,前线也不时传来令人痛心的消息:狡猾的德国鬼子已经渐渐掌握了“飞行坦克”后部防护较差的弱点,因此,常从飞机后方发起攻击,将其击落。根据斯大林的命令,伊留申的设计人员们昼夜奋战,把单座机改成双座机。他们为改装单座飞机绞尽了脑汁,最后决定先冲压出射击员座舱骨架,然后由工厂派出工作队,对停在莫斯科近郊机场上的单座飞机进行改装。1942年年中,工厂开始批量生产双座机。此时的“飞行坦克”不仅增加了射击员座舱,而且以AM-38型发动机取代了原来的AM-35型发动机,单台发动机功率由950千瓦增加到1290千瓦;此外,为了加大空中突击能力,又以能够摧毁敌新式坦克装甲的37毫米航炮取代了原来的23毫米航炮。飞赴前线的双座伊尔-2强击机既增强了自身防护能力,又加大了动力和突击能力,为卫国战争的胜利立下了不朽的功勋。伊尔-2参加了德苏战争的全过程并参与了消灭我国东北地区日本关东军的战斗。

    1943年7月,第二次世界大战历史上规模最大的坦克对坦克战役——库尔斯克大会战中,伊尔-2首次使用了聚能破甲反坦克炸弹。飞行员威特鲁克率领6架伊尔-2,只用一个起落就击毁15辆敌军坦克。7日,仅20分钟就有70辆德国坦克被打瘫在地面。2个小时内,另一支伊尔-2部队又使270辆德军坦克变为废铁。在这次战役中死亡的德国士兵达1万人,他们被伊尔-2吓得闻风丧胆,把它比作“黑色死亡”。面对伊留申的“飞行坦克”,戈林这位纳粹德国不可一世的空军元帅简直有点无可奈何。最后,只好命令将Fw.190型战斗机进行改装,充当攻击机使用。Fw.190战斗机原本是一种性能还不错的飞机,但是,装上附加装甲的Fw.190歼击机却重量大为增加,机动性能明显下降,其作战效果也就可想而知了。

    大量生产的伊尔-2M3攻击机采用常规布局,尖尖的机头是三叶螺旋桨的桨毂罩,紧接着是一台水冷式活塞发动机。座舱、发动机和重要设备都有装甲保护,装甲厚度6~12毫米不等。串列双座座舱后部是一挺12.7毫米活动机枪,用于自卫。梯形下单翼可将主起落架收入。机翼下可挂各种炸弹400~600千克,或挂82毫米PC-82火箭弹8枚,或挂PC-132火箭弹4枚。机翼内2门20或23毫米机炮用于对地扫射。

    随着德军“虎”式和“豹”式坦克不断改良,伊尔-2也面临新的挑战,伊留申设计局就对伊尔-2进行了重大改进。1943年研制成功伊尔-10,采用全金属结构,机身延长,改善了纵向安定性。各部位修形减阻,换装1470千瓦的AM-42水冷发动机,重新调整了装甲系统,装甲质量从700千克增加到950千克,对坚硬的点状目标的击毁率有所提高。1944年秋伊尔-10服役,但到1945年2月才真正参战,加速了德日法西斯的灭亡。伊尔-2在大战中共生产了36163架,成为世界战争史上产量最高的军用飞机。在攻克柏林的战役中,伊尔-10开始崭露头角,很快也成为空中明星,部队中涌现不少战斗英雄,如飞行员布柳哈诺夫在牺牲前一人就击毁坦克40辆、火炮3门、火车1列和卡车152辆。

    我人民空军于1950年装备伊尔-10型飞机。1955年解放一江山岛的战役中,伊尔-10参加了我军首次三军协同作战,掩护陆军登陆,并重创国民党海军“衡山”号修理舰。1972年,我军的伊尔-10全部退役。

    知识点强击机

    强击机主要用于从低空、超低空突击敌战术和浅近战役纵深内的小型目标,又称攻击机,旧称冲击机。它用于直接支援地面部队作战,摧毁敌方战役战术纵深内的防御工事、坦克、地面雷达、炮兵阵地、前线机场和交通枢纽等重要军事目标。强击机具有良好的低空操纵性、安定性和良好的搜索地面小目标能力,可配备品种较多的对地攻击武器。为提高生存力,一般在其要害部位有装甲防护。

    人力飞机

    人力飞机居然升空而起,并且飞过海峡!这是百年航空中一大轶闻趣事。

    人力飞行始终是人类对飞行最原汁原味的追求。不要说从古代起,对飞行怀着热切期望的人向往像鸟一样扑翼飞行;即便是近代人,当他们看到自行车可以在地面成为这样方便省力的代步工具,在水面也有脚踏船如履平地般地行驶时,他们仍会想是否能有“空中自行车”,方便地骑着升空飞行。航空向往者这种潜在的憧憬,被一些企业设置的奖金激活,形成了具体的探索行动。在人力飞行方面的成就,也构成20世纪航空活动的一角。

    今天的飞机,不论速度、高度、飞行距离都已经大大超过鸟类的飞行能力,但是用自行车似的脚蹬飞行在技术上是非常困难的。这主要因为人力在一段时间内能够稳定地发出的功率仅约294瓦。这么小的功率,要飞机产生托举驾驶员本身及飞机结构的重量所必需的升力,就必须将飞机的结构设计得非常轻,阻力设计得特别小。这远远超过了对一般飞机的要求,为此需要使用特殊的材料,并且用很高的精确性来设计。一句话,利用最原始的动力——人力来飞行的飞机,却需要在结构和空气动力设计上使用最先进的技术。

    1959年,英国实业家克雷默宣布设立奖金,奖励给第一个能用人力飞机在空中飞出一个指定的“8”字形航线的人。这个奖设立后,18年内没有人能够获奖。日本东京大学的航空学教授木村秀政曾制造过航空模型。1974年,他领导一批大学生联合发明了一种翼展很长的人力飞机,创造了直线飞行2094米的飞行记录。这虽然在当时造成很大的轰动,但毕竟没有达到“8”字形飞行的获奖要求,于是奖金的数额在几年中不断增加,最后提高到了5万英镑。

    1977夏天,美国加利福尼亚州的萨夫特机场,一架尺寸巨大,形状古怪,蒙皮像蝉翼般透明的飞机停在跑道上。这飞机翼展达到30米,极细的骨架上蒙着薄薄的透明塑料薄膜。机身头部有一个驾驶座,备有自行车式的脚蹬。机身前方伸出一根细长的铝杆,在前端装着一片前翼。飞机使用不锈钢丝作张线。

    这是美国人麦克雷迪设计制造出来的一架人力飞机。他本人20多年前是世界滑翔赛的获奖者,后来从事应用空气动力学的研究,在一年前开始研制人力飞机。他研究了飞“8”字形航线失败的那些设计,认为主要原因是转弯时长长机翼的内侧触地。因此他认为不能采用常规飞机的布局。

    他找到一位空气动力工程师,组成一个研制小组,用电子计算机算出翼型和螺旋桨叶型的理想形状,采用最轻的材料,用一个月时间设计制造出第一架人力飞机,翼展27米,重量23千克。这架飞机在1976年9月进行了试飞。设计师有三个儿子,分别是17岁、14岁、10岁,他让孩子们去蹬踏飞机,居然都飞起来了。最小的儿子虽然年龄小,力气弱,但是重量也轻,所以飞机仍然飞了起来。

    设计者麦克雷迪经过一年的调整和试验,他觉得可以造出一架更好的人力飞机,向“8”字形航线冲击。这架飞机取名为“蝉翼秃鹰”,翼展30米,纵横比是12.8。这个比例比其他的人力飞机小1/2。重量32千克,比其他人力飞机轻1/3~1/2。机翼载荷为每平方米14千克,为其他人力飞机的1/3。

    他觉得应该找一位运动员来当驾驶员,驾驶员的耐力应该可以在试验中连续7分钟发出330.75瓦的功率。结果他找来一位24岁的自行车运动员艾仑,他身高1.82米,体重62千克,他参加过自行车赛,也练习过滑翔。1977年8月23日7时30分,艾仑进入座舱,以半仰的姿势坐在座位上,用力踏蹬前方的脚蹬。螺旋桨以每秒钟100转的转速旋转起来。飞机向前滑行,很快飞离了地面,并在两根距离800米的标杆间飞出一个“8”字,速度每小时18千米,飞行3分28秒,起飞后全程飞行中高度超过3米。驾驶员奋力蹬踏发出平均257.25瓦~294瓦的功率。竭尽全力地蹬着踏板,把摇摇晃晃的飞机勉强维持在空中,是多么不容易!

    艾仑完成了“8”字飞行,跨出座位时向跑来的同伴们笑着说:“真是一次妙不可言的飞行!”“8”字形航线奖被夺取后,原奖金提供者克雷默进一步提出10万英镑“人力飞机飞越英吉利海峡奖”,这个奖再次被麦克雷迪获得。以后,克雷默继续向英国皇家航空协会捐赠10万英镑,作为人力飞行速度竞赛的奖金。飞机可以在起飞时使用贮能装置,但所贮的必须是驾驶员本人在起飞前10分钟内发出的体能。

    在20世纪内,人力飞行在社会人士的激励下不断取得进展,实现了凭人的体力飞离地面的古老愿望。这种活动促进了轻质材料和结构以及低阻力气动设计技术的发展。但是人力飞机要实际投入使用还为期甚早。有人设想,如果不严格限制必须使用人力,可以使用小功率的发动机的话,则采用1.1千瓦~1.5千瓦的动力就有可能做有效的飞行。只是,这种飞机必然有很大的机翼面积和很长的翼展,正式投入使用还是很不便利。所以,真正带有实用价值的最小规模航空器,还是超轻型飞机。

    为了“人力飞机”的极轻翼载造成相对一定质量来说很大的机翼面积,以及极轻的结构重量和极小的阻力,而发展出来的相应技术,很适宜用在“太阳能飞机”上。因此,在“人力飞机”之后出现了“太阳能飞机”,可以说是在同一条技术发展途径上的延伸。

    隐身战机

    出于保密的要求,飞行员每天进行着隐身飞机的训练,而他的妻子对此一无所知。在长达数年的时间内,美国空军上校惠特利的妻子不知道他从事什么工作,更不知道他是个“隐身”飞行员。

    看到“隐身”二字,人们首先想到的可能是科幻小说中的“隐身人”。但是隐身飞机并不是想象中的“隐身人”那样是透明的,而是指用雷达难以探测到。当敌方用高性能军用飞机入侵的时候,用肉眼看到时距离已经很近,风驰电掣般就飞过去了,防御系统很难作出有效的反应。而雷达探测的范围可以达到几十千米甚至几百千米,比肉眼看到的距离大几十倍到几百倍。对现代战争而言,用雷达、红外探测、噪声监听等技术发现来袭的敌机,比用肉眼观察敌机重要得多。因此,“隐身飞机”虽然不是指在视觉上看不见,但是对雷达及一些现代探测技术手段的“隐身”,使这些现代探测技术都对之失效,无疑对飞机的生存力有更重要的作用。

    F-117是美国从1978年11月开始研制的第一种“隐身”战斗机,是由洛克希德的“臭鼬工程队”研制的。“臭鼬工程队”是洛克希德公司的著名研制集体,由20世纪美国传奇飞机设计师约翰逊创建。这个集体曾经研制过像F-104、U2及SR-71等当时性能领先、名噪一时的飞机。他们在研制世界第一种隐身飞机F-117上再次闯出了新路。

    这种飞机外形很奇特,不同于常规的飞机。它的外表不是光滑的流线型,而是有棱有角的,看不到进气道,一眼看去简直像一座老式化铁炉。习惯于常规飞机式样的人们第一次看到它时,甚至会怀疑:这个像一座化铁炉似的东西,能飞起来吗?

    尽管这种飞机的外形与常规战斗机截然不同,但是它的驾驶舱内的布置却使人感到熟悉。这是因为“臭鼬工程队”的设计者们集中精力来突破飞机对雷达和各种声光探测的“隐身”性能,分不出更多精力来改进它的设备。F-117上借用了常规战斗机或轰炸机上的许多已有的设备和系统,进行综合以后用在F-117上。

    1982年6月,一架作战型的F-117首次试飞,试飞地点位于内华达州中部一个偏僻地区的汤诺帕训练基地。当时由一名洛克希德公司的试飞员进行首次飞行,但飞机在起飞时就坠毁了。工程师们研究了事故原因,找到了问题并作了改正。几个月后他们运来了第二架。由于不能让任何无关人员看到这种飞机的存在,试飞时间定在夜间进行。当夜由惠特利试飞,荒漠的夜空里繁星点点,在茫茫夜色中吉凶难测。

    F-117没有训练用的飞行模拟器,也没有双座的教练机。所以,初飞这种形状古怪的飞机的驾驶员都感到神经紧张。惠特利一连几次打算起飞,但先遇到液压系统故障,又遇到飞行计算机的毛病,几次尝试都没有飞成。

    终于,惠特利顺利起飞了。在沉沉夜幕中,谁也看不见他;而飞机又是对雷达和其他探测系统“隐身”的,任何探测设备也探不到他的存在。他真的“隐没”进了沙漠上的夜空里,神不知鬼不觉地飞翔。这种奇妙的感觉,不论对在夜空中飞行的他,还是对在地面明知他已起飞却无法在雷达上发现他的地面工作人员,都是一次难忘的经历。

    从这一年开始,“臭鼬工程队”以年产8架的速度交付该机,到1990年7月,共交付了59架。惠特利等F-117的战斗机飞行员在3年左右的时间里,完成飞行员训练,形成战斗力。他们在这种飞机问世后的前7年中,只在夜间飞行,即使基地附近的人也不知道有这种飞机的存在。因此,飞行员们都把自己称为“夜鹰”。而且,他们参与这项工作时,不准向家属暴露身份。惠特利的妻子只知道他每周五从基地回来,每周一离家去基地,五年下来,也不知道他具体在做什么。这是自从美国研制原子弹的“曼哈顿工程”以来,保密工作做得最严密的一项武器研制项目。

    1988年11月的一个晚上,惠特利正在家里坐在妻子身旁看电视。美国电视晚间新闻中,主持人庄重地说:“现在播出重要消息,美国国防部‘五角大楼’已经证实,内华达州有秘密的‘隐身飞机中队’存在。”惠特利心中一紧——这是在说他!但是他不动声色。他的妻子看着这条新闻,也没有特别的反应。她始终不知道自己的丈夫便是这个中队的头头,一直领导着战斗机联队进行着隐身实战训练。她更不知道,3年后,她的丈夫将是驾驶隐身的F-117第一个执行战斗出击的飞行员。

    1990年3月,F-117首次公开展出。9个月后,F-117投入了海湾战争。在43天的战斗中,共出动过1300架次,投弹2000吨。这种隐身飞机的飞行速度并不快,机动性很差,而且没有防御武器。但是,用隐身飞机实施攻击,它所具有的最大优势在于它的“隐身”能力。敌人很难发现它的踪迹,来了也不知道,导弹也不能对其进行跟踪。因此这种飞机虽然出动很频繁,担负了很重的战斗任务,战果也很显著,却无一伤亡。

    1999年,在对南斯拉夫的战争中,F-117就是轰炸我国驻南联盟大使馆的罪魁祸首。但是在战争中F-117也被防空炮火击落一架,打破了F-117不可战胜的神话。到21世纪初的今天,“隐身”性能已经成为对第四代战斗机的基本要求。

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