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1、实现飞翔的梦想航空飞行器说起航空飞行器，人们一定会禁不住首先想起飞机。而谈起飞机，你一 定会如数家珍、兴味盎然地娓娓道来：什么“幻影 2000”呀！波音 747 呀！ 歼八战斗机呀！B2 隐性轰炸机呀！等等。其实这些飞机不过是飞行器的一 部分，更确切地说，它只能算是航天飞行器的一部分。因为单讲飞机，大家 熟知的美国“奋进号”航天飞机、“哥伦比亚号”航天飞机，也是飞行机器 呢。不过它却是另外一个新的家族，因为它主要是在太空中飞行，而不是在 湛蓝湛蓝的天空中翱翔。那么，到底什么是航空飞行器呢？航空飞行器，简单地说，就是指在地球太气层中飞行的器械。地球大气层很厚，它可以分成很多层。在最下面的有两层：
2、对流层、平流层，空气比较稠密，特别是对流层，空气流动性大。几乎所有的航空飞行器都在这两层 中飞行，高度大约有 80 公里。航空飞行器种类繁多，家族齐全。从贴地上空 10 厘米的高度，到肉眼无 法看见的几十公里的高度，都有我们各显神通的飞行小兄弟。从其用途来说， 有专门执行某一任务的“标兵”，也有善使多般武艺的“能手”。从其形状 来看，也叫人叹为观止：有的长长的，像一条长龙；有的高高的，像一个擎 天的巨人；有的圆圆的，像一个花脸脸盆；有的怪怪的，像一个马戏团丑角， 等等。对于这些五花八门、千奇百怪的航空飞行器划分起来比较困难，因为 航空飞行器常常是“一机多能”。它们的形状、飞行性能、飞行用途等都
3、可 以作为归类的标准，这里只从它们的飞行原理来划分。气球与飞艇对于气球，很多人会不屑一顾，以为它算不了什么。然而气球却是实现人类升天梦想的第一个工具。不管如何，它为人类的航空史写下了坚实的第一笔。气球的原理很简单。我们每人兴许都看见过冉冉直上的炊烟，以及随风 升腾的工厂烟尘，却不一定明白是空气的浮力把它们推向了天空。直到公元 前三世纪时，古希腊科学家阿基米德才发现了水有浮力这一道理，进而人们 得出空气也有浮力这一结论。然而空气有浮力这一原理一直没有得到重用。 上千年后，18 世纪初，巴西出生的神父巴托洛穆才发明了热气球模型。 1709 年 8 月 8 日，该气球在印度的卡莎当和葡萄牙的特瑞诺多
4、帕索室内抛高。接 下来 1783 年，法国造纸工人约瑟夫蒙特哥菲尔用亚麻布做成了一个直径 有 30 米的大气球。该气球充满了热空气，并上升到 1800 米的高度，飞行 了两公里。此后不久，记录不断被刷新。一个名叫罗齐尔的人坐气球飞跨了 巴黎上空。又过了一段时间，氢气代替了热空气。1785 年，一个充满氢气的 气球飞越了英吉利海峡。从此，实用气球诞生并得到了应用。气球在军事、科研等方面得到过广泛应用。第二次世界大战时，英国、前苏联曾在伦敦、莫斯科上空布置过气球，有效地阻止了德国飞机的人侵。但是气球有很大的缺陷。一方面，高度有很大的限制。到目前为止，热 气球的最高高度只为 16，805 米，是 1
5、980 年英国人诺特创造的。氢气球和氦气球的最高记录为 34，668 米，是 1961 年美国海军中校罗斯和少校普拉热尔 创造的。另一方面，气球飞行路线飘忽不定，风对其影响很大，这就不能避 免造成许多悲剧。不过，气球的危险并不能阻挡人们冒险的勇气。1981 年， 一个载有四人的“双鹰 5 号”氦气球飞行了 8382 公里，横渡太平洋得到成功。飞艇比起气球来只多了个动力装置。换句话说，就是在气球上装了三个发动机，只不过可以更有效地人为控制航向罢了。世界上第一艘硬式飞艇是法国人吉法德制造的。他在气球下装了一个带有螺旋桨的蒸汽机。从此以后，各种各样的飞艇随之产生。特别是现在，随着航空工业的发展，钛合
6、金、铝合金、碳纤维复合材料用到飞艇上，使飞艇质量更轻、载重量更大、使用寿命更长。在过去，飞艇和气球一样，在战争中曾经大显身手，立下了汗马功劳。第一次世界大战时，德国就建有飞艇舰队，后来它遇到飞机这一克垦才衰落下去。不过，现在它的缺点正在逐步克服。像过去充满氢气的飞艇已经很少见了，原因是它经常起爆，而相对安全的氦气则受到了青睐。飞艇现在已经 在运输、空中摄影、地面监视、电视转播等方面发挥了不少作用。我国在 1991 年举办第 11 届亚运会期间、1995 年举办世界妇女大会期间，就有飞艇在北 京上空执行过任务。飞艇的制造方面，以美国古德伊尔公司的“美洲号”飞艇比较成功。该 飞艇长约 58 米，高
7、 18 米，容积 5742 立方米，装有两台发动机，飞行速度可 达每小时 80 公里。1989 年，我国也曾制造过“浮空 4 号”飞艇，该飞艇时 速可达 70 公里。为了提高速度，未来的飞艇会设计成扁平型；为了减少发动机携带的燃料造成的不便，用核作动力的飞艇有可能出现，那时它的航程会更远。气球和飞艇由于自身的缺陷，过去一度受到人们的冷落与忽视。现在随着现代科技的发展，新能源、新材料、新设备被配置到气球和飞艇上，使古老的飞行工具焕发出新的活力。扑翼机与滑翔机不知道大家注意到没有，在我们的周围，常存在着一些飞来飞去的小生灵。你看那轻盈的小燕子，时而俯冲大地；时而立定盘旋；时而直上蓝天，飞得多么自由
8、自在啊！我们为什么不能也长一对翅膀或者做一对翅膀飞翔呢？想得真好。在遥远的古代，我们的祖先就想到了要制造像鸟一样飞的机器，帮助人们实现展翅飞翔的梦想，这其实也是现代扑翼机和滑翔机诞生的基础。扑翼机，就是一种能像鸟那样搧动翅膀飞行的机器。不过，现代人设计的扑翼机翅膀是用各种合成材料做的，古代人的扑翼机“机翼”却是用地道的鸟禽羽毛做的，而“机身”却是活生生的人。扑翼机的设想由来已久。在我国西汉时期，曾经有人用大鸟的羽毛制做了两个特大翅膀，然后这人搧动着翅膀从高楼飞下。他只飞了几百步远，虽然没有成功，却是一种可贵的尝试。也不知道是多少年后，在英国、阿拉伯、土耳其也有人做过类似的试验。不过，这几个人并
9、不都是那么幸运。据说，除了一个士耳其人飞行了好几公里远外，另外的人要么摔断了腿，要么坠地而死，酿成了悲剧。到了 15 世纪，意大利的天才设计家达芬奇设计了一种像鸟一样扑翼的 机械，此机械装有翅膀，能用脚来进行扑动。这兴许是现代扑翼机的前身。但是到目前为止，现代扑翼机并没有真正制造出来。这是为什么呢？其实不要说扑翼机、飞机，就是人真的像童话里描述的那样插上翅膀，也不一定能飞。达芬奇曾从飞禽的解剖中发现：鸟的臂肌相当有力，而人的臂肌却显得太“苍白无力”了。再说，人即使能像鸟那么快地搧动翅膀，他的血液供应也不够。换句话说，人的心脏跳动和代谢功能赶不上鸟。有统计表明， 人即使装上一副约 10 斤重的翅
10、膀，它所发挥的功用，还不到小小鸽子的 1/101/4。看来，人真是天生不会飞的。扑翼机兴许只是一种设想，虽 然我们现在有好多的设计图，但要想真正变成现实，还要我们不断地努力。有趣的是，无意插柳柳成荫，扑翼机没有产生，人们用人力作扑翼飞行试验时，却派生了另外一种飞行器滑翔机。滑翔机不能搧动翅膀，但是它的飞行原理与鸟的滑翔原理相同。鸟儿在飞到一定高度时，利用空气的阻力，或者迎面吹来的气流，展开翅膀，可以进行滑翔。鸟儿在滑翔时一动不动，滑翔机在滑翔时也不需要动力，但是升高却是个问题。为了解决滑翔机的高度，有的滑翔员从倾斜的山坡上跑步进人空中起飞，还有的像放风筝一样，如莱特兄弟最早制造的双翼风筝滑翔机
11、，通过拉力牵引升入空中。现在的滑翔机先进得多了，相当部分装上了小型活塞式发动机，既可以自由起飞，也可以在空中无需动力自由滑翔。 滑翔机的问世与德国工程师奥托利林塔尔很有关系。从 1891 年开始，他自己做了一个带有一把大伞的滑翔机，进行了几千次试验。他的这种滑翔机叫悬挂式伞翼滑翔机，像降落伞一样，目前在国内外流行；还有一种叫固定机翼滑翔机，机身细长，像个真正的飞机。滑翔机并非只能滑翔，在遇到气流时也可上升，这便叫翱翔。 现代滑翔机主要用于体育活动。我国于 1994 年研制了“HFY5”动力滑翔机，该机可以折叠，携带方便，起落跑道距离短，是我国超轻型飞行器队伍中的“新兵”，它在农、林、牧、体育、
12、旅游、商业广告中可担负一定的任务。飞机与直升机把飞机与直升机相提并论，有没有搞错？回答是肯定的：没有。直升机不是飞机的派生，它们是两种不同的飞行器。不管是从飞行原理上，还是从它们诞生的年代来看，都有泾渭分明的区别。飞机的飞行原理与鸟儿不一样，但却和风筝很相似。我们知道，风筝在我们拉着跑时，常常是越升越高。飞机也一样，飞机在向前滑行时，由于速度加大，迎面而来的风也很大。这股风分两部分，一部分跑到飞机的机翼上面，流速比较大，空气的压力小；而流过机翼下面的气流由于空气通路窄，流速小，所以压力大。空气是对流的，压力大的空气向压力小的地方跑，这一跑就产生了一种从下往上的升力，这不，飞机就被空气抬起来了。
13、其实这 还是个著名的原理，是瑞士科学家伯努利 1726 年提出来的。飞机的升力问题解决了，动力问题又产生了。飞机如果从动力来看，可以分成以下几种：最先说人力飞机。可别小看人力飞机，人力飞机产生得比较晚，但说到底，它解决的是单靠人是否能够上天飞行的问题。人力飞机的产生，可以说是对“扑翼飞机”失败这一缺憾的一种补偿。人力飞机是伴随着飞机出现而出现的，它一般采用固定的机翼，不过，提供力量的常常是脚而不是手，原因很简单：脚比手力气大。1936 年，德国人海斯勒维林吉制造了第一架脚踏飞机，但只飞行了 40 秒钟。1961 年，英国三名大学生制造了一架“升攀号”人力飞机，它的主体 是一辆自行车，该机飞行了
14、约 50 米长的距离。1962 年、1972 年，英国人温 彭尼、波特分别驾驶自动的脚踏飞机，各飞了 3993、1071.5 米。1977 年、 1979 年，美国滑翔机运动员麦克里迪制造了“蝉翼秃鹰”号、“蝉翼信天翁 号”人力飞机，取得了很大的成功，其中后者飞越了英吉利海峡。此后，美 国的人力固定翼飞机“仿蝙蝠”，在三分钟内沿三角形航线飞行了 1500 米，这标志着实用人力固定翼飞行的真正产生已经为时不远了。接着说螺旋桨飞机和喷气式飞机。螺旋桨飞机和喷气式飞机的原理有所不同。螺旋桨飞机，简言之，就是用螺旋桨来产生拉力的飞机。螺旋桨就像风车上的“转叶”一样。不过，风车是利用气流使“转叶”转动，
15、而螺旋桨飞机却是用螺旋桨使飞机沿气流爬升。说到桨，人们会情不自禁地想到轮船上的桨，其实它们之间并没有本质的区别。桨是人划的，很慢；螺旋桨是机械转动的，很快，但不能太快。早期的这种飞机桨是木头做的，其飞行能力可想而知；后来钢派上了用场，但是桨转得太快了，磨损大，同样会折断。而且，最令人头痛的是，飞机一旦要接 近声音传播速度，即 340 米/秒时，螺旋桨就像吃了迷魂药一样，无法控制。 经过反复研究，科学家们搞明白了原因：飞机在接近声音速度时，其周围空 气来不及流走，因而像一面墙一样堵在飞机前面，飞机当然就束手无策，裹 足不前了。当时，这一飞行难题叫音障。螺旋桨飞机的确是慢一点，无法达到和超过音速。但事物是相辅相成的，螺旋桨飞机也有它的优点，它的耗油量小，对环境的污染不大。目前，一些对速度不做高要求的飞机，如农业飞机，常 常使用带螺旋桨的发动机。比如中国的“海燕”多用于专用飞机、
