1903年12月17日,有一架类似“风筝”的东西,在马达的“隆隆”声中从地面升起来了,飞行只持续了12秒钟,飞了36米远。但这却揭开了人类飞行史上的另一个重大的史话,它标志着飞机产生了。
19世纪末和20世纪初,随着蒸汽机的发明,出现了研制飞机的高潮。尽管蒸汽机的功率远远超过人力,但当时却十分笨重,许多蒸汽机被装上飞机后只能在地面跑,并不能飞离地面。另外,由于缺乏实践,人们常常单纯模仿鸟的外形,想像如鸟一样飞,所以螺旋桨也是做成羽毛形,所以这些飞机的空气动力性很差,根本飞不起来。
另外一些人设计的飞机比上一种稍有改进,如俄国莫扎依斯基在1882年设计的飞机外形和现代飞机多少有点类似,有机翼、尾翼、螺旋桨和起落架等,不过这不能算真正的飞机,充其量是个雏形,试验结果也只能在地面摆动几下就动不了了。
以后还有人制造了飞机,他们只是单纯地认为机翼越大越好,只重视实验,却看不起航空理论研究,所以,所做的实践都很盲目。与此同时,莱特兄弟也在研究飞行。
1903年,莱特兄弟已经改进和试验了第三架滑翔机,并且亲自动手制成了世界上第一架用活塞式发动机作动力的飞机。1903年12月17日的第一次试飞中,飞机只持续飞行了12秒,36米远。尽管成绩不理想,但总算离开地面飞起来了,后来的第四次试飞中,飞机在59秒钟内飞行了260米,这就是后来得到公认的飞机第一次自由飞行纪录。
要想了解飞机的飞行原理,就必须要知道一些空气动力学。
物体要想飘起来,必须是同一体积的物体比同一体积的气体要轻,这便产生了空气的浮力,我们称之为空气静力。空气动力则是相对空气静力的。飞机是重于空气的飞行器,只有当飞机向前运动时,才能被空气的浮力托起来,这种空气浮力是由飞机对空气运动而产生的,所以称为空气动力。飞机起飞时,靠发动机来获得前进的速度,然后通过机翼获得升力,这就是飞机飞行的原理。在日常生活中我们也会遇到这种现象。
如人迎着风跑步就会感觉很吃力,空气对物体有明显的阻力;在我们放风筝时,没有风时,风筝是不会上天的,只有奔跑一阵,风筝才能飞起来;而在有风的天气中,只要站在那里,放开风筝,风自然会把风筝托起来,这是因为风筝在两种情况下所受的升力是相同的。
飞机在飞行过程中,各部分都受到了一定的作用力,如果飞机不动,把它放在一个特殊的大管子中(风洞)内,用同样速度对着它吹风,让气流从它表面流过,飞机各部所到的力也是相同的,这个道理叫可逆性原理。
通过各种实验人们发现飞机在制造时应为流线型,如水泡形舱盖,起落架外罩等。同时,人们还发现机翼的翼型与飞机获得的升力有关,机翼翼型并非一样厚而是前缘厚,较圆滑;后缘薄,较尖锐,这样从前缘到后缘,上表面气流路程长,下表面气流路程短,空气流过时由于压力差而产生了升力。飞机起飞时先转动螺旋桨,喷气发动机向后喷气,获得前进推力,使飞机在跑道上滑跑一段距离,迎面气流吹在机翼上,气流通过上表面与下表面的压力差,结果是上翼面被气流向上吸,下翼面往上抬,合起来产生一种自下向上的升力,升力超过飞机重量后,飞机就离开地面飞行。
今天飞机种类很多,从早期的飞机到现代多功能飞机,虽经历了一系列的演变,但它始终保持五个基本组成部分:即机翼、机身、起落架、操纵面和动力装置。有了这些主要部件,飞机才可以在天空自由飞行。机翼是飞机的翅膀,作用是产生升力,还能使飞机得到平衡与稳定。机翼有一定的翼型,机翼里还要安油箱、机枪、收放起落架等。有的机翼前边和下面还要装发动机,后缘外侧有副翼,内侧下面有襟翼。
老式机翼用木布结构作成,现代机翼改用铝合金制造。形状有长方形、梯形、椭圆形、三角形等。(www.xing528.com)
早期飞机大多为双翼机,近代飞机几乎全是单翼机。两翼之间的距离叫“翼展”,用它来衡量机翼的最大跨度。
飞机还有尾翼,结构与机翼差不多,它分为水平尾翼和垂直尾翼,用作升降和掌握方向。
机身是飞机的身体。早期飞机只有骨架,没有外皮。现代通常用铝合金制成圆形或椭圆形长筒机身。机身用来载人和装舱,还要安装有关设备和油箱。轰炸机的炸弹舱设在机身下部,喷气式战斗机的发动机大多安装在机身尾部。
起落架是飞机在地上的腿,带有减震装置。由于在起飞和着陆时起落架要受很大的冲击,所以要用高强度铝合金钢制造。
飞机的动力装置分为活塞式和喷气式两大类。
活塞式发动机有V型和星型两种,要同螺旋桨一起使用。
喷气式发动机可分为涡轮喷气发动机、涡轮螺旋发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机等。近年来喷气式发动机已代替了活塞式发动机。
从莱特兄弟把飞机送上天之后,飞机的发展十分迅猛,飞机的各种性能不断得到改进,而且,各种用途的飞机也相继产生了。
1910年,水上飞机出现了。
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