航天飞机发展史十三（航空发展史:莱特与他的飞机）

上期我们说航空飞行器起源，一直追溯到我国古代风筝的发明。那么这一期，我们来聊一聊美国莱特兄弟，是怎样制造的出飞行者一号，为什么能够奠定飞机的发展方向？

其实莱特兄弟制造出飞机也是站在巨人的肩膀上，再加上自己有着从小对实现升空飞行的理想和对航空不断地研究与努力，才实现理想制造出飞机。

↑图是莱特兄弟给飞机翘曲翼设计的草图

飞行者一号，采用的是前双重叠式升降舵、中间双翼、双螺旋桨、后方向舵的布局，再加上一台水冷直列4缸活塞发动机。机身主体采用硬木和帆布制作成。飞行者一号长6.43米、宽12.29米、高2.74米、空重274千克。其中机翼面积达到47平方米，最大起飞重量338千克。最大飞行速度48千米每小时（最大速度13.3m/s）。

↑存放在美国博物馆的飞行者一号

飞行者一号，为什么能够为后期飞机发展奠定方向？主要还是飞行者一号的飞行原理才用的是空气动力学。通过12匹马力的发动机给飞机提供动力，双机翼给飞机提供升力，前方升降舵控制俯仰，后方方向舵控制飞机转向，使飞机在空中能达到简单的控制。而升降舵具体原理是通过驾驶员改变升降舵角度，与迎面而来气流形成一股反向作用力，使飞机向上的升力增加或者减小，而控制飞机的俯仰角度。升降舵的角度成正角，则增加升力，飞机成仰角状态；升降舵的角度为负角，则减小升力，飞机与水平状态为俯角，飞机成俯冲状态。同理方向舵的工作原理与之相同。方向舵的往哪边偏转，则飞机往哪边转向。

↑图为飞行者一号的三视图

飞行者一号最有特色的是它的双机翼了，因为当时飞行者一号的发动机马力并不是特别大，给飞机提供的动力难以给飞机提供足够的升力，所以莱特兄弟选择了双机翼，增大飞机的机翼面积来提升飞机的升力。而且由于飞机的空重与最大起飞重量之差只有64千克，相当于飞行员的重量不能超过124斤，所以当时飞行者一号在试飞时，还需要借助外力，也就是有风的天气条件，来加大飞机的升力使飞机顺利飞上天空。

飞行者一号的机翼我们第一眼看上去是双层，利用木架、帆布和钢索制成，但是细致一点的朋友，可能会发现它与现代飞机相比会少了前缘襟翼、后缘襟翼和副翼。而且机翼只是利用简单的木架和帆布制成，非常的单薄。也许对飞机基体结构有了解的朋友会知道机翼没有前缘襟翼和后缘襟翼，会减少飞机的升力，没有副翼飞机将无法翻滚。

↑图为机翼的剖视图，机翼由轻木骨架和帆布组成

那么莱特兄弟是怎样在飞行者一号上去解决这个问题的呢？

其实当时莱特兄弟设计飞行者一号飞机时，飞控系统并没有现在这么完善，当时并没有设计襟翼，飞机翻滚是通过扭曲机翼，改变机翼的气动载荷，来达到改变飞机两侧的升力，形成一个升力差来进行翻滚。也许大家只知道翘曲机翼并不能理解其中的原理。

莱特兄弟在飞行者一号机翼的翘曲灵感，是来自于对鸟的细致观察，当莱特兄弟发现鸟在飞翔时出现侧风鸟会通过扭曲翅膀的前端和末梢，来使飞翔保持平衡时，同样的原理也能运用到飞行者一号上。飞机可以通过扭转一侧机翼的末梢，来改变相对气流的角度，从而使气动力沿着翼展重新分布，改变机翼两侧的升力大小，这就是最早的翘曲翼面控制原理。而我们前面也提到莱特兄弟的机翼较为单薄，由木支架和帆布制成，帆布的柔韧性较好，飞行员可通过操纵手柄、滑轮、钢索连接机翼前端和末梢基本上就可以达到襟翼和副翼的功能。

↑图为翘曲翼的受力原理

也有很多读者对飞行者一号升降舵和方向舵的分布有疑问，为什么升降舵和方向舵要以前一后布局，而且都是才用的双舵面？其实这点我们很好解释，我们可以通过飞行者一号的总体分布图来分析，机翼左右对称左右能够达到平衡，中间是发动机、螺旋桨和飞行员，前面两片升降舵，后边两片方向舵，整架飞机达到了一个中心在中间的平衡位置，这样的设计也利于飞机的动态平衡和操控。

而升降舵和方向舵采用双舵面，其实前面我也给大家提拱了飞行者一号的最大飞行速度。我们应该可以从这点钟推断出来，飞机速度慢相对气流速度慢，而升降舵和方向舵都是气流给舵面的一个作用力使飞机升降、转弯，而飞行者一号最大飞行速度13.3m/s，相对速度较慢所以采用双舵面可增大舵面面积，增加升力和航向偏转力来满足飞控操纵的需要。

莱特兄弟制造飞机这个项目，最初在美国新闻界没有得到特别的重视，据说他们将这一发明放在马厩存放了两年。但是所幸的是美国军方意识到了飞机它存在的巨大潜力，没有让这一发明蒙尘。同样莱特兄弟也想将自己制造出来的飞机向美国军方推荐。在1908年初美国陆军愿意观看一次莱特兄弟的飞行表演。此时法国也发现了莱特兄弟飞机的巨大潜力和价值，想购买这个专利。于是在同年的8月8日，莱特兄弟在法国巴黎附近的赛马厂，进行了飞行表演，当时整个法国都沸腾了，并有许多欧洲的企业想要购买这个专利，这时莱特兄弟也在欧洲掀起了航空的热潮，也影响了当时的一些人，如安东尼·福克等。而莱特兄弟也因为飞机制造事业在法国名声大振。

↑图为当时准备飞行表演时，人们在围观

同样莱特兄弟在美国也进行着飞行表演，而且表演十分的顺利，奥威尔在美国迈耶堡阅兵场进行了55圈的的飞行表演，突破了1小的连续飞行记录，也让人群欢呼雀跃！得到了大家认可，最终在1907年3月美国向莱特兄弟下了订单。在同年7月，莱特兄弟将第一架军用飞机交付给了陆军，此时莱特兄弟的飞机制造也得到了成果。

↑图已经起飞的飞行者一号

“飞行者一号”制造出来的价值在当时可以估量，但是意义和对后世的影响力度不可估量!虽然当时只是单一的用在了军事的侦察上，但是在后人的不断扩展和开发，逐渐的将飞机使用在军事战争、运输、交通、农业等。最重要的是给后期的航空飞机打下了一个扎实的基础，让后人可以沿着这条线路不断地发展。

关于飞行者一号的介绍“天明”差不多就介绍到这了，还有其他问题或疑问的朋友，我们可以到下方评论区进行讨论谢谢！下一篇“介绍世界第一架战斗机”。

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