人类的飞行起源

为一门科学，着重解决存在的问题。在决定从事飞行研究和试验之后，他们首先做的是大量研究前人取得的成就和存在的不足。他们回忆说：“我们无法理解，一只鸟究竟有什么秘密使它能够飞行？人为什么就不能制造和使用更大些的类似装置？”如果鸟的翅膀能使它不使用肌肉力量也能在空中悬起，我们不相信人不能利用同样的装置悬在空中。”威尔伯•莱特说：“当时对我们来说，并没有什么‘飞行艺术’，而只有‘飞行问题’。”

他们认为，一架成功的飞机应具备三个要求：升举、推进和控制，而这一点一百年前的凯利早已认识到了。对于这三个要素，在过去100年间几乎没有一个人从整体上看待它们。认识到这一点，给他们带来的新问题是：解决这些问题需要什么信息？从哪里或需要什么技术和工具能够获得这些信息？这些信息怎样才能正确地并且成功地用于设计？清楚地认识到这些问题使他们在航空研究的一开始就在思想和方法上比许多航空先驱者都高了一筹。

通过学习，他们越来越感到解决平衡问题比设计制造重量轻、强度大、升力足够的机翼和轻型动力装置困难得多。他们对后两个问题的解决有充分的信心，解决稳定与平衡问题便成了他们首要的突破口。威尔伯•莱特就曾说过：“平衡问题是任何试图认真解决人类飞行问题的最大障碍。”他们认为，李林塔尔的死是因为他没有通过实际操纵解决平衡问题，而穆亚尔、查纽特等人对鸟类平衡的观察结果使他们认识到单单通过对鸟的模仿也不能解决好机械飞行问题。因此，他们认为应当研究鸟的飞行平衡问题，并把这种平衡方法引入飞行器设计中去。

从1899年开始，莱特兄弟先后研制了三架滑翔机。头两架滑翔机较好地解决了飞机的稳定和操纵问题。但由于完全使用了过去留下的机翼升力和阻力数据，因此这两架滑翔机的飞行性能不高。于是他们决定自己进行实验，以获得尽可能准确的数据，用以指导飞机设计。1901年9月－1902年8月间，他们共进行了几千次试验，开展了大量有关机翼升力、阻力、翼型的试验研究。他们共试验了上百种不同的翼型，获得的数据使他们能够以新的面貌设计飞机。这一年的气动研究和测量，为后来的成功打下了坚实的基础。

利用自己获得的精确数据，他们制成第三号滑翔机。这次的试验取得了巨大的成功。威尔伯•莱特这样描述说：“我们利用这个装置进行了两、三周的近700次滑翔飞行，我们的滑翔飞行稳定、安全，即使在每小时36千米的强风下也能照常进行。我们能操纵左右转弯。这些都表明飞行的时代将要到来。我们已有可能进行各种科目的飞行试验。”到后来。他们已能长时间进行有效控制的滑翔飞行。威尔伯•莱特最好的成绩是在26秒内滑翔了190米，奥维尔•莱特在21秒内滑翔了188米。第三号滑翔机的高度成功为他们研制动力飞机提供了直接依据并增强了取得最终成功的信心。

按照他们的设计，载人飞行器估计总重约283.75千克。那么最小动力应达到至少6千瓦，而发动机本身的重量不能超过89千克。莱特兄弟一回到代顿就向几家发动机制造厂写信求助，但没有人愿意承担试制任务，无奈他们决定自己动手设计制造。莱特自行车公司技师查理•泰勒在发动机制造上发挥了重要作用。原来的内燃机原型是为带动自行车车间机器设备用的。根据这台内燃机，他们设计了一台四缸水冷式汽油活塞发动机。它最初只能工作1—2分钟，可以发出约6.75千瓦的功率。在进行气缸润滑后，汽油机性能有了较大的提高，能够长时间发出9千瓦的功率，其峰值功率可达12千瓦。他的重量只有75千克，大大超过了他们预期提出的指标。

由于发动机功率有余，他们设计的第一架动力飞行器——“飞行者1号”翼展达12.3米，翼面积47.4平方米，机翼弯度比1:20，机长6.43米，连同驾驶员在内的飞机总重量约在360千克左右。它的基本结构同第三号滑翔机相似，外形呈鸭式布局：前面有两只升降舵，后面有两只方向舵，操纵的绳索集中连在操纵手柄上。整个双翼机为蒙布和张线支柱结构。驾驶员卧在下机翼中间操纵飞机。

1903年12月17日是人类历史上意义深远的日子。上午11时左右，奥维尔•莱特作第一次试飞。他驾驶“飞行者1号”终于成功地升空飞行。第一次飞行留空时间很短，只有12秒时间，飞了约36.6米，但这是一项伟大的成就：它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操纵的重于空气飞行器的首次成功飞行。这次成功飞行具有十分伟大的历史意义，为人类征服天空揭开了新的一页，也标志着航空飞机时代的来临。

1904年1月～5月，莱特兄弟制造了第二架飞机“飞行者2号”。它的尺寸同1号相似，发动机也是新制造的。 “飞行者3号”的飞行试验于6月23日～10月16日间在霍夫曼草原进行。它多次飞行的留空时间超过20分钟，飞行距离超过30千米。10月5日最后一次是1905年以前莱特兄弟全部飞行试验取得的最好成绩，飞行时间38分钟，飞行距离38.6千米。若不是因为燃料耗尽，飞行时间和距离还会更长。这个飞行季节内，“飞行者3号”共飞行了50次，全面考察了飞机的起降能力、倾斜飞行能力、转弯和完全圆周飞行能力、8字飞行能力。能进行这些难度较大的机动飞行和有效操纵表明，这架飞行已具备实用性，因此“飞行者3号”被看作是历史上第一架实用动力飞机。

受兰利和莱特兄弟飞行研制和试验的影响和促动，欧洲航空事业在20世纪初也掀起了新的发展高潮。

巴西的桑托斯•杜蒙于1906年首次试验了他研制的“14比斯”双翼飞机。同年11月12日他驾驶这架飞机持续飞行了21秒，在6米高度飞行了220米距离，是重于空气的飞行器在欧洲第一次持续飞行。1908年10月16日英国人卡第试飞成功英国第一架飞机。在美国，贝尔、寇蒂斯、塞尔夫里奇、鲍德温和麦克卡迪一道创立“航空试验协会”，开始研制飞机。此时，飞机研制热潮已在欧美兴起。

1909年7月25日，布莱里奥驾驶自行研制的“布莱里奥11号”飞机成功地飞越英吉利海峡，标志着飞机开始走向成熟，飞机的价值得到初步肯定。同年，在法国的兰斯举行了全球首次飞行博览会，对航空发展取得的成就进行了一次大检阅。从此，航空事业日益深入人心，飞机在人类社会的地位也得以牢固确立。