人类的飞行起源

19 世纪初，英国的凯利（G.Cayley, 1773 ～ 1857年）将航空科学推向新时期。他在对鸟的飞行进行了大量观察研究后，得出了一个极其重要的认识，鸟的翅膀同时具有升举和推进两种功能，鸟的翅膀的复杂结构和运动是人无法模仿的。因此人类为了实现飞行，飞行必须分别实现升举和推进两种功能，其中实现升举的方法是采用固定的机翼。这就是对航空发展至关重要的定翼思想，这是航空史上的一个重大转折点。

为了研究机翼的升力特性，凯利开创了空气动力学实验研究，他初步得出机翼的升力与机翼面积成正比，与运动速度的平方成正比，与机翼迎角的正弦成正比的结论。在这些成果的基础上，凯利实验了全尺寸滑翔机，并成功地进行了载人飞行试验。他在1809 ～ 1810 年发表的《论空中航行》的论文还阐述了飞机的稳定、操纵以及发动机方面的研究成果，被誉为“航空之父”，他开创了早期飞机研制的正确道路。

19 世纪后期，俄国、英国、美国等都有一些动力飞行器的探索者。但是他们往往急于求成、轻视理论、不注重吸收前人成果的缺憾。这些特征注定了他们少成功多失败的命运。另外19 世纪飞机发明的时机还不够成熟，这是由于已经出现的汽油内燃机还需要进一步完善和轻小型化。从这些方面概括而论，19 世纪的航空研究应该放在气动理论研究和进行滑翔机实验上。也就是说，滑翔飞行也许是当时唯一正确的道路。

李林塔尔（Otto Lilienthal, 1848 ～ 1896 年）是一位德国工程师，他进入航空领域的第一步是观察研究鸟的飞行，并因此积累了一些关于鸟的翅膀形状、面积以及升力大小的数据。1889 年李林塔尔把这些研究和实验结果研究出版，题为《作为航空基础的鸟类飞行》这部著作集中讨论了鸟翼的结构、鸟的飞行方式和空气动力学原理，并且论述了人类飞行的种种问题，他特别讨论了人造飞行机器翼面形状、面积大小和升力的关系。这部书的出版是航空史的一件大事。《作为航空基础的鸟类飞行》几乎成了他同时代或比他稍晚的航空先驱者的必读书，为航空发展作出了相当大的贡献。从1891 年到1896 年他先后制造了18 种不同形式的滑翔机，其中有12 种是单翼机，6 种是双翼或多翼机。

1893 年后，李林塔尔利用这些滑翔机进行了大量的飞行试验，取得了前所未有的成就。他的滑翔距离一般都在100 米～ 250 米左右。从1891年到1896 年，他进行了2500 多次滑翔飞行，其中最远的可达300 米。为了对滑翔机进行研究和改进，他同古斯塔夫合作，将许多滑翔飞行的情况拍成照片，然后加以分析和研究。这样，李林塔尔留下了大量极其珍贵的飞行照片，不仅为同时代提供了极其有益的借鉴，而且也为航空史留下了宝贵的第一手资料。李林塔尔的滑翔飞行在当时就产生了广泛而积极的影响。他的照片、试验情况、记者描述、个人访问记等文章成了当时十分热门的话题，经常出现在报纸杂志上，李林塔尔成了19 世纪最后10 年名副其实的“空中飞人”。遗憾的是，他在1896 年的一次滑翔事故中献出了生命。

英国的兰利（Samuel Langley, 1834 ～ 1906 年）是航空史上的著名人物。他从1886 年开始研究飞行问题。1891 年他完成《空气动力学试验》一书，这部著作是较早的航空基础理论著作之一，受到后人的高度评价。

兰利在理论和实验研究的同时，开始进行实际的设计工作。他先后制造了大约40 架模型机。1896 年5 月6 日下午，第5 号模型飞机进行了一次非常成功的飞行。它上升到约20 米的高度，飞行轨迹是螺旋型，一共有3 圈，总飞行距离达760 米。那天在场观看飞行的还有美国著名发行家亚历山大•贝尔。11 月26 日第6 号模型飞机进行了一次高度成功的实验飞行。由于有两台发动机，他的留空时间长达2 分45 秒，飞行达到1500 米。它经历了数次下滑和上升以及转弯飞行，直线飞行距离超过520 米。

受美国总统麦金莱的委托，兰利于1896 年开始研制全尺寸动力飞机“空中旅行者。”在空中旅行者的设计上，由于受过去高度成功的模型飞机的影响，他具有第5 号、第6 号模型的全部主要特征。1903 年10 月7 日兰利驾驶“空中旅行者”飞机在波托马克河的一艘试验船上进行首次飞行试验。船上安装了一个吊挂的弹射装置，飞机沿这个装置向前上方弹射而出。大约在午间12 点，发动机点火并检验工作正常后，弹射装置释放并将飞机弹出。这时只见“空中旅行者”倒栽葱式的头部朝下直扑河面。兰利挣扎着逃出水面，没有发生严重后果。1903 年12 月8 日，修复后的“空中旅行者”再次进行了试验。这次仍然没有取得成功，飞机尾部折断，“空中旅行者”垂直地落入水中。由于两次失败兰利失去了信心，放弃了飞机研制。