自古以来,飞天就一直是人们的梦想。在中国,人们很早就开始制作木鸟,以此寄托人类渴望在空中飞行的梦想,而被称为人类最早飞行器的风筝的起源就和木鸟有关。但是,其并不能把人类带上天空,直到热气球被发明,人类才实现了在空中飞翔的梦想。1927年,美国人格雷乘气球升空,创造了12900米的高度纪录,1933年,“苏联1”号气球升高到19000米;同年前苏联又创造了22000米的新纪录。后来飞艇、飞机的出现使人类创造了一个又一个的高度。
人类并没有把目光局限于天空,在航空成就的基础上,人类开始了航天探索。1957年10月4日晚,世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1”号在前苏联的拜科努尔航天发射场发射成功,这标志着人类航天时代的真正到来,人类在飞天的道路上越走越远。
古人的飞天梦
从古到今,人类一直梦想有朝一日能飞上天空,像鸟儿一样自由地飞翔。古人们对鸟儿具有的这种天才而神奇的本领非常地着迷,认为人类也一定能学会飞翔,于是,古人们便做了许多在我们今天看来十分可笑的事情。
人类对鸟的崇拜,体现在古今中外许许多多的神话故事之中。在我国的古代,人们就塑造出了“天马”的形象,它的两边长着像鹰一样雄健的翅膀,古希腊的太阳神,也被描绘成头戴翼帽、脚蹬飞鞋的样子。除此之外,还有很多诸如《天方夜谭》中飞毯的传说。
不过人类并没有停留在幻想上,有不少令人看起来是“愚人”的先驱,做出了不计其数的惊人尝试。
1900多年以前,我国西汉的一位“飞行家”,在当时的国都长安举行了一次飞行表演。这个人用大鸟身上的羽毛做成翅膀,据说飞行了数百步远。
不过也有人并没有这么幸运。一个名叫约翰·达米安的青年人,用鸡的羽毛做成了一个像鸟一样的翅膀。他希望用这副有趣的翅膀,扑翼飞机从苏格兰飞到法国。有一天,他信心十足地站在苏格兰的斯特林城堡的高墙上,展开翅膀,扇动着跳了下去……
奇迹没有产生,他坠地并摔断了大腿骨。尤其可笑的是,他并不认为他的这种行为是愚蠢的,却将飞行失败归咎于没有使用老鹰的羽毛做翅膀,因为他认为鸡属于不会飞行的地面禽类。
人类从天空到太空的征程17世纪时,一位土耳其人自制了一副飞翼,从高楼上跳下,据说很幸运地飞行了好几千米远。
同样是另一位土耳其人,他没用飞翼,而是穿上一件宽大的斗篷,里面用硬枝条撑着,希望能像蝙蝠一样飞行。飞行中,斗篷内的一根枝条折断,斗篷无法撑开,他便坠地而亡了。
有的人认为双臂没有劲,靠双臂扇动翅膀是飞不上天的。于是,便有人用双腿绑上翅膀,用脚蹬着试图飞行。
意大利文艺复兴时期的著名艺术家达·芬奇,对鸟类和蝙蝠的飞行进行了观察和研究,设计出了一种用脚蹬来扑动翅膀的“扑翼飞机”,然而,也没有成功。
为什么人类即使有了像鸟一样的翅膀,还无法飞行呢?道理很简单,人类没有鸟类那样发达的胸部肌肉,那样快的心脏跳动和新陈代谢功能,也没有鸟儿一样光滑的流线型体形。
一只鸽子大约340克,所发出的飞行功率为00256马力,相当于每千克体重发出0075马力(1马力=735499瓦),它的胸肌约占体重的1/5。而人类最好的运动员,能发出的功率为05马力,按70千克体重计算,每千克体重不过0021马力,仅为鸽子的1/4。如果人想仅仅凭借自身的力量飞行,还需要长15千克的胸肌和臂肌,胸部的骨头也要向外突出1米才行。另外,人类的心脏相比鸟类要弱一些。人的心脏仅仅占整个体重的05%,而鹫鸟的心脏却占其自身体重的8%之多,可以做许多飞行特技的小蜂鸟,心脏竟占整个体重的22%。
由此,人们可以得出结论,人是无法靠自己的力量作扑翼飞行的。
人类最早的飞行器
中国古代最早发明了风筝人们都知道,飞机的发明者是美国的莱特兄弟。但是,世界公认的最早的飞行器则是我国的风筝。在美国华盛顿宇航博物馆的大厅里就挂着一只中国风筝,上面写着:“人类最早的飞行器是中国的风筝。”
风筝,古时称为“鹞”,北方谓“鸢”。大多数人认为风筝起源于中国,而后广传于全世界,是一种传统的民间工艺品。实际上,中国最早出现的风筝是用木材做的。春秋战国时,东周哲人墨翟(前478~前392),曾费时3年,以木制木鸢,飞升天空。
墨子在鲁山(今山东潍坊境内),“斫木为鹞,三年而成,飞一日而败”。这是说墨子研究试制了3年,终于用木板制成了一只木鸟,但只飞了一天就坏了。墨子制造的这只木鹞是世界上最早的风筝(约纪元前300年),距今已有2400年。
墨子把制风筝的事业传给了他的学生公输班(也称鲁班),《墨子·鲁问篇》中说,鲁班根据墨翟的理想和设计,用竹子做风筝。鲁班把竹子劈开削光滑,用火烤弯曲,做成了喜鹊的样子,称为“木鹊”,在空中飞翔达3天之久。《鸿书》上说:“公输班制木鸢以窥宋城。”
直至东汉期间,蔡伦发明造纸术后,坊间才开始以纸做风筝,称为“纸鸢”。因此可以推断,中国风筝已有2000年以上历史了,我国古时还有许多有关风筝的故事。公元前190年,楚汉相争,汉将韩信攻打未央宫,利用风筝测量未央宫下面的地道的距离。而垓下之战,项羽的军队被刘邦的军队围困,韩信派人用牛皮做风筝,上敷竹笛,迎风作响(一说张良用风筝系人吹箫),汉军配合笛声,唱起楚歌,涣散了楚军士气,这就是成语“四面楚歌”的故事。
公元前202年,楚汉战争,汉王刘邦率军追击楚王项羽至阳夏(今河南省太康县)以南停止,遂派人与韩信、彭越约定日期会师击楚。韩信从齐国出兵,刘贾从寿春(今安徽省寿县)与韩信并行南下攻破城父(今安徽省亳州市东南的城父村),进兵至垓下(今安徽省灵璧县东南)。这时,楚国的大司马周殷叛楚,利用舒(今安徽省舒城县)地灭亡六(今安徽省六安县)地,出动习江郡的部队跟随刘贾、彭越会师于垓下。
项羽退驻垓下,兵少粮尽,刘邦的军队和诸侯的军队把他重重包围。为了尽快攻入垓下城,捉拿项羽,淮阴侯韩信制作了一只奇巧的大风筝,启奏汉王刘邦,让张良(子房)乘坐风筝飞上天空,高唱楚歌。同时,让围城的汉军也唱起楚歌。歌声传入垓下城中,楚军将士听到楚歌触景生情,纷纷思念家乡、想念亲人,无心作战。项羽在帐中“夜闻汉军四面楚歌”,非常吃惊地说:“汉皆已得楚乎!是何楚人之多也!”项羽只好率领部下800余人突围南逃,汉军骑将灌婴带领5000骑兵紧紧追赶。项羽逃至乌江边,仅剩骑兵十余人,自知兵败,不能再与刘邦抗争,于是拔剑自刎而死。这就是“垓下之战汉军借助风筝瓦解楚军”的故事。
各国风筝的特点
虽然对于风筝的起源有不同的看法,但是大多数人还是认为风筝的起源在中国,大约在8世纪时传播到世界各国。
一般而言,由于亚洲地区盛产竹材,适合各种自由曲线的结构设计,并且与神话传说相结合,所以风筝造型千变万化且富个人色彩;而西方国家因为缺少竹材而以玻纤或碳纤为材料,在风筝造型及色彩上力求鲜明、简洁,多以单纯的色块来表现。
不过由于材料、气候和民俗习惯的差异,而演化出各式各样、形态多变的风筝,例如北方的沙燕传到东南亚后,就转化成马来西亚、印尼、菲律宾、印度、泰国等各型月筝;而硬拍和“米”字结构传到韩国发展成风穴风筝,传到日本,则以浮世绘风格传扬于世。
人类首次飞上天空
如果纺织品的纤维织得够密,并用树胶或其他物质做成的原始涂料又将其涂得没有缝隙的话,人类在5000年前就可以发明热气球,乘热气球在空中遨游。可是热气球直到1783年才研制成功——这简直出乎人的意料。
18世纪初,人们根据热空气比冷空气轻的原理,以热空气作为浮升气体来制作气球升空。1709年8月8日,在葡萄牙国王的王宫里,一位基督教牧师古斯芒曾进行过一次热气球的表演。1731年,俄国人克良库特诺也制造过一个布质热气球,浮升到了一株桦树顶的高度。又经过几十年的试验,到1783年,热气球终于载人飞上了天空。
制造这一载人热气球的是法国的蒙特哥菲尔兄弟。1783年6月5日,他们的热气球第一次升空,上升高度约1800米,10分钟后降落,飘移了约2千米的距离。法国学术协会曾邀请他们到巴黎去表演。此后又经过多次研究和改进,到1783年9月19日,兄弟俩决心表演载“乘客”的飞行。这一天,观众有10万多人,法国国王路易十六和玛丽皇后也亲临御览。这只热气球直径约12米,是用轻质纱和纸做成的。气球下面吊挂的笼子里载着一只羊、一只鸭和一只公鸡。这只热气球飞到500米的空中,8分钟后在3千米以外降落。3个“乘客”落地后神气昂然,看来毫无损伤。于是,兄弟2人兴高采烈地宣布,下一次试验所载的乘客,将是活生生的人。
早期的热气球升空图路易十六为表彰两兄弟的功绩,特授予他们圣米歇尔勋章。国王考虑这种试验危险性太大,想让已被判处死刑的囚犯来充当乘客,并声称,有愿意乘坐气球试验者,成功后即恢复他们的自由。当时,一位勇敢的法国青年罗齐尔挺身而出,向国王禀道,不能把人类第一个升空的荣誉给一名罪犯,他本人愿充当乘客,即使死去也在所不惜。这位青年在巴黎也有点名气,他有一项当时被认为是惊人的杂技表演,就是他先吸一口氢气,含在口中,然后趁吐出之际,用一支雪茄把它点燃。罗齐尔又找到他的一位朋友阿兰德斯,两人决心同去冒险。国王鉴于两位青年的热情,终于同意他们两人乘热气球升空。
这个人类历史上第一个载人的气球,上下长约24米,球体中间最宽处直径约15米,呈椭圆形。气球下方悬一金属火盆,环绕火盆的则是用柳条编的载乘客的吊篮,乘客坐在吊篮里,能不断向盆中添加燃料。
1783年11月21日,人类第一个载人气球升空,这一惊人之举轰动了当时的巴黎,一时十室九空,途为之塞,人们一齐拥向邦龙试验场。只见一只黄蓝二色的巨大气球,悬挂于两桅之间,下面正燃着熊熊烈火。下午1时45分,路易十六的攻城大炮一声巨响,立在气球下的蒙特哥菲尔兄弟挥舞大刀砍断缆索,气球向空中飘去。
根据记载,这一气球在空中飞行了25分钟,飞行高度约900米,最后在巴黎近郊一块麦地里安全降落。两人从塌缩的球囊下爬出,毫无损伤,两人彼此握手,互相道贺终于又活着回来了。
罗齐尔和阿兰德斯成了世界上第一次飞上天空的人。
自此以后,载人气球飞行便在巴黎和其他欧洲大城市中盛行起来。但阿兰德斯对此兴趣大减,从此不再参加此项试验。罗齐尔却乐此不疲,置未婚妻的苦苦哀求于不顾,继续进行飞行试验,他甚至立下雄心壮志要横越英吉利海峡。
不幸的是,1785年6月15日,罗齐尔在试用热气和氢气共同浮升气球时,气球起火坠毁,结果罗齐尔获得了航空史上的另一个第一——第一个死于航空器事故的人。
一代空中霸主——飞艇
在热气球成功升空之后,人们开始尝试为气球安装动力,因为人这种动物,要作为有推进作用的“发动机”力量太小了。也正是基于这种想法,诞生了在空中称霸一时的飞艇。
飞艇是可操纵的轻于空气的航空器,它由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充满了密度比空气小的浮升气体,如氢气或氦气,借以产生浮力使飞艇升空。一般来说,飞艇按其气囊的不同大致可分三类:第一种是软式飞艇;第二类是硬式飞艇;第三种是半硬式飞艇。
吉法德的第一艘飞艇
不少形状各异的飞艇模型构想相继诞生,不过由于这样那样的原因而没有实现。最早的飞艇是法国工程师吉法德首先制造成功的,它虽然能够升到空中,但由于原始的蒸汽机还相当不完善,动力性能相当令人失望。早期软式飞艇的气囊要靠充气的压力才能保持外形。此外,它飞得又慢又低。
1890年,德国陆军中将齐柏林伯爵一退役就开始研制新型飞艇的工作。他使用铝材作飞艇的骨架使气囊始终保持一定的形状,气囊内还有许多个分隔的小气囊,这使飞艇的安全性有了提高。飞艇呈雪茄形,长129米,直径116米,框架由一根纵向龙骨,24根木桥条、大量的纵向和径向的张线组成,框架外面蒙有防水布,分前、后2个舱室,各装有16马力的发动机。艇内有16个气囊,容积为22500立方米,载重量为8700千克,总升力达13吨,升限为2500米,内部填充氢气和煤气,这是世界上第一艘硬式飞艇。
直到硬式飞艇出现以后,飞艇才进入实用阶段。
齐柏林硬式飞艇
1901年,一位侨居法国的巴西人桑托斯·迪蒙德第一个把汽车发动机装上了飞艇,然后他驾驶着自己设计制造的飞艇从巴黎近郊出发,在不到30分钟的时间里,成功地绕埃菲尔铁塔进行了11千米的飞行。至此,飞艇的动力性能大大增强。