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第5章 航空科学泰斗达·芬奇

da Vinci,Leonardo(1452.4.15—1519.5.2)

达·芬奇出生在意大利西部一个小镇。15岁时,他被佛罗伦萨著名的金匠兼雕刻家韦罗基奥大师收为徒弟,在绘画、雕刻、音乐等方面达到很高的成就,成为欧洲文艺复兴时期意大利一位著名的画家、雕塑家、数学家、科学家、工程师、发明家和音乐家。他的智慧和才能远居同时代人之上,可以说是名副其实的“几百年才出现一个的天才”。尽管最让他出名的是《蒙娜丽莎》等十几幅油画,但他几乎研究过科学的每一个领域,并卓有建树。属于航空学的很多学科是18~19世纪才形成的 ,然而,达·芬奇差不多在400年前就已经以他丰富的数学和物理知识进行过认真的研究,还写出著述来。因此,他被公认为“世界航空科学泰斗”。

达·芬奇最早提出天空可能成为运输的媒介。他从理论上得出,空气本身是一种物质,因此飞行器能像鸟一样在空中飞行。他对飞行升力和控制原理也进行了科学的研究。他对研究鸟类飞行特别有兴趣。他认为,“人应该有翅膀,假如我们这一代不能达到这个愿望,下一代也会达到。人是万物之灵,必定会像天神一样在天空飞翔。”在他大量的科学笔记中有200多幅航空题材的草图,其中很多用今天的科学眼光来衡量仍然正确无误,绝对不过时。

达·芬奇从1486年开始研究设计了几种扑翼机,他最先提出用两个旋翼绕垂直轴转动,以支撑飞行器的思想,并预见到降落伞的应用。1490年,达·芬奇发明了“空气螺旋桨”。他在粗陋的螺旋桨状物体上扎上羽毛,做成一个能飞的小直升机模型。1505年,他设计了滑翔机,在佛罗伦萨一座400米高的山顶上,准备滑翔机的飞翔试验,当时连四角锥的降落伞也设计好了。

还是在1505年,他完成了对鸟类生理学及其飞行动作的详尽研究。他发现,鸟是在稠密得足以支持其重量的气流中飞行。他还发现,鸟翅下面的压力大、上面的压力小,从而为鸟飞行提供了必要的升力。这一发现在人类对动力飞行的认识中迈出了一大步。根据鸟儿向下扑动羽翼,扇动空气对鸟产生升力的作用原理,达·芬奇设计了“鸟人”飞行器——人力扑翼机。这种扑翼机是想借机械杠杆的作用,不光用手,而且用脚一起扑动两翼,进行飞行。他还想到,可以利用上紧弓弦的办法提供辅助动力,在他后期的一些草图中,设计了一种固定翼外端装扑翼翼片的装置。

遗憾的是,受当时思潮的影响,他过分地坚持人只有模仿鸟类才能飞行,因而把研究重点放在扑翼机上,企图靠人力扑打机翼来获得升力。直到晚年,达·芬奇才明白,这个目的是达不到的。有人说,“如果达·芬奇当时把他有关航空科学的认识应用到固定翼飞机上,而不是扑翼机上,滑翔机乃至后来的飞机的发明也许不需要到300多年后,人类上天的愿望也许可以提前实现。”

达·芬奇在去世前,将自己毕生的著作统统托付给他最要好的朋友。这位友人忠心耿耿地把这些著作严加看管,致使达·芬奇的研究成果直到19世纪晚期才被后人发现。不然的话,人类上天的夙愿也许还可以更早地变成现实。

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