第一阶段,异想天开
上古三大奇书之一的《山海经》中关于“羽人”的描述:“羽民国在其东南,其为人长头,身生羽。”意思是这羽民国的人,长着长长的脑袋,背生翅膀,以鸾鸟卵为食,周身环绕着仙气。这大概就是中国古人对人类或者说“类人”可以飞行的最直白的想象了,即长有可以飞行的翅膀。
当然,除了长翅膀直接飞之外,还可以借助其他能飞的动物或物体实现飞天梦,例如“乘龙驾鹤”“腾云驾雾”,这都是经常出现在中国古典文学中的惯用表现手法。
第二阶段,模仿鸟类飞行
据记载,16世纪初有位名叫约翰·达米安的人,用母鸡的羽毛为自己做了一对大翅膀进行飞行试验。约翰从城墙上跳下去,非但没有飞起来,还摔断了大腿骨。在总结经验教训时,约翰认为没有飞起来是因为自己使用了母鸡的羽毛,而母鸡是不会飞的,应该用会飞的鸟的羽毛做翼面。后来约翰又用老鹰的羽毛做了一对翅膀,可还是没有飞起来。看来问题并不是出在羽毛的种类上。
在中国春秋战国时期,古人曾制作过飞行工具。《墨子·鲁问》记载曰:“公输子削竹木以为鹊,成而飞之,三日不下,公输子自以为至巧。”
葛洪在《抱朴子》中曾记载了一种名叫“飞车”的机械。书上写道:“或用枣心木为飞车,以牛革结环剑以引其机,或存念作五蛇六龙三牛交罡而乘之,上升四十里,名为太清。”仔细分析下,这极有可能是带动力的大型竹蜻蜓,一个薄片做旋翼,中间是轴承,下面是用来蓄力的拉弓牛皮绳,皮绳一拉,旋翼就通过扭力上升。
明朝时,有一万户曾以绑着烟花的椅子作为飞行器,试图飞上天空。然而,烟花点燃之后,万户和他的椅子便一起消失了。
由于记载不详,目前还不能准确了解上述“木鹊”“飞车”究竟是以什么原理飞行的,以及能否真的飞起来等问题,不过万户坐着绑有烟花的凳子飞天的传说,与现代“喷气服”的理念比较接近了。当然,在这个期间,中国人也发明了有具体细节记载的飞行器。
首先就是大家最为熟悉的风筝。风筝的发明可追溯到春秋战国时期,最初是用作传递信息、信号等军事目的。风筝本身比空气重,能够飞起来恰是巧妙地利用了空气动力学原理,比西方热气球的出现早了2000年。风筝开始是用木头制作的,后来鲁班用竹子改进了风筝的材质。东汉时期,随着纸的发明逐渐演进成为纸制风筝,所以风筝又名“纸鸢”。
其次还有“天灯”,又名“孔明灯”。相传由三国时期的诸葛亮发明,当时也是主要用于军事用途,后来逐渐演化为老百姓的祭祀或节日用品。
还有一个很精巧的小东西叫竹蜻蜓。竹蜻蜓是我国古代一个很精妙的发明,外国人称之为“中国螺旋”,它巧妙地利用了“翅膀”上斜面转动时导致空气涡旋产生的升力。现在,我们还经常看到这东西作为小孩子的玩具。有证据表明,现代直升机的螺旋桨就是在这个基础上发明的。其实中国古人依照竹蜻蜓,也做过类似于直升机的东西。在《香山小志》中有记载曰:“有机关,尺牙错合。人坐椅中,以两足击板,上下之机转,风旋疾驰而去,离地可尺余。”在科学技术落后的古代,可以做到这样,的确很厉害了。
第三阶段,由模仿转向创造
由模仿飞行向创造飞行器的转向过程,发端于我们所熟知的一位大画家达芬奇。达芬奇通过对鸟类飞行进行的大量研究,包括鸟类翅膀的形状、飞行姿态、飞行动力等,在53岁时完成了《论鸟的飞行》一书,并留下大量的设计手稿,甚至运用数学、物理学、机械学等学科知识设计出了构想中的扑翼飞行器,当然这个扑翼飞行器并未真正被制造出来。
17世纪时,意大利物理学家博雷利对鸟类的飞行进行了更为深入的研究。博雷利经过研究得出结论:人类不可能通过模仿鸟类扇动翅膀的方式飞起来,主要原因是人的体力不允许。他提出假设——如果人想要像鸟类一样飞行,就必须具备宽1.8米的胸腔,否则根本无法拥有扇动翅膀所需要的肌肉力量。
自此,经过2000多年的摸索,人类对给自己装上一对翅膀起飞的追求算是告一段落了,转而开始专注于运用空气动力学制造飞行器。
第四阶段,实现飞行梦想
19世纪初,英国科学家乔治·凯利提出了现代飞机的概念,制作了第一架飞机模型。乔治·凯利发现鸟类可以通过扇动翅膀,同时提供推力和升力两种飞行动力,但对于人类而言,只有将推力和升力的动力来源分开,才有可能飞行。因此,现代的飞机由发动机提供推力,机翼提供升力。飞机前进时,空气逆向流过机翼,机翼上方的气压小于机翼下方,因而产生压力差,即产生向上的升力。这种方式被称为“固定翼飞行”。
乔治·凯利之后,人类从对扑翼飞行的研究,开始转向主要对固定翼飞行的研究。此后又经过了一个多世纪的摸索,终于迎来了飞行史上的标志性事件:1905年10月5日,莱特兄弟驾驶飞机飞行了39分钟,绕着哈夫曼大草原飞行了约38.6千米,这标志着人类第一架实用型可控飞机飞行成功。自此,人类终于如愿,可以自由翱翔于天空之上。
(孙 然)
第一阶段,异想天开
上古三大奇书之一的《山海经》中关于“羽人”的描述:“羽民国在其东南,其为人长头,身生羽。”意思是这羽民国的人,长着长长的脑袋,背生翅膀,以鸾鸟卵为食,周身环绕着仙气。这大概就是中国古人对人类或者说“类人”可以飞行的最直白的想象了,即长有可以飞行的翅膀。
当然,除了长翅膀直接飞之外,还可以借助其他能飞的动物或物体实现飞天梦,例如“乘龙驾鹤”“腾云驾雾”,这都是经常出现在中国古典文学中的惯用表现手法。
第二阶段,模仿鸟类飞行
据记载,16世纪初有位名叫约翰·达米安的人,用母鸡的羽毛为自己做了一对大翅膀进行飞行试验。约翰从城墙上跳下去,非但没有飞起来,还摔断了大腿骨。在总结经验教训时,约翰认为没有飞起来是因为自己使用了母鸡的羽毛,而母鸡是不会飞的,应该用会飞的鸟的羽毛做翼面。后来约翰又用老鹰的羽毛做了一对翅膀,可还是没有飞起来。看来问题并不是出在羽毛的种类上。
在中国春秋战国时期,古人曾制作过飞行工具。《墨子·鲁问》记载曰:“公输子削竹木以为鹊,成而飞之,三日不下,公输子自以为至巧。”
葛洪在《抱朴子》中曾记载了一种名叫“飞车”的机械。书上写道:“或用枣心木为飞车,以牛革结环剑以引其机,或存念作五蛇六龙三牛交罡而乘之,上升四十里,名为太清。”仔细分析下,这极有可能是带动力的大型竹蜻蜓,一个薄片做旋翼,中间是轴承,下面是用来蓄力的拉弓牛皮绳,皮绳一拉,旋翼就通过扭力上升。
明朝时,有一万户曾以绑着烟花的椅子作为飞行器,试图飞上天空。然而,烟花点燃之后,万户和他的椅子便一起消失了。
由于记载不详,目前还不能准确了解上述“木鹊”“飞车”究竟是以什么原理飞行的,以及能否真的飞起来等问题,不过万户坐着绑有烟花的凳子飞天的传说,与现代“喷气服”的理念比较接近了。当然,在这个期间,中国人也发明了有具体细节记载的飞行器。
首先就是大家最为熟悉的风筝。风筝的发明可追溯到春秋战国时期,最初是用作传递信息、信号等军事目的。风筝本身比空气重,能够飞起来恰是巧妙地利用了空气动力学原理,比西方热气球的出现早了2000年。风筝开始是用木头制作的,后来鲁班用竹子改进了风筝的材质。东汉时期,随着纸的发明逐渐演进成为纸制风筝,所以风筝又名“纸鸢”。
其次还有“天灯”,又名“孔明灯”。相传由三国时期的诸葛亮发明,当时也是主要用于军事用途,后来逐渐演化为老百姓的祭祀或节日用品。
还有一个很精巧的小东西叫竹蜻蜓。竹蜻蜓是我国古代一个很精妙的发明,外国人称之为“中国螺旋”,它巧妙地利用了“翅膀”上斜面转动时导致空气涡旋产生的升力。现在,我们还经常看到这东西作为小孩子的玩具。有证据表明,现代直升机的螺旋桨就是在这个基础上发明的。其实中国古人依照竹蜻蜓,也做过类似于直升机的东西。在《香山小志》中有记载曰:“有机关,尺牙错合。人坐椅中,以两足击板,上下之机转,风旋疾驰而去,离地可尺余。”在科学技术落后的古代,可以做到这样,的确很厉害了。
第三阶段,由模仿转向创造
由模仿飞行向创造飞行器的转向过程,发端于我们所熟知的一位大画家达芬奇。达芬奇通过对鸟类飞行进行的大量研究,包括鸟类翅膀的形状、飞行姿态、飞行动力等,在53岁时完成了《论鸟的飞行》一书,并留下大量的设计手稿,甚至运用数学、物理学、机械学等学科知识设计出了构想中的扑翼飞行器,当然这个扑翼飞行器并未真正被制造出来。
17世纪时,意大利物理学家博雷利对鸟类的飞行进行了更为深入的研究。博雷利经过研究得出结论:人类不可能通过模仿鸟类扇动翅膀的方式飞起来,主要原因是人的体力不允许。他提出假设——如果人想要像鸟类一样飞行,就必须具备宽1.8米的胸腔,否则根本无法拥有扇动翅膀所需要的肌肉力量。
自此,经过2000多年的摸索,人类对给自己装上一对翅膀起飞的追求算是告一段落了,转而开始专注于运用空气动力学制造飞行器。
第四阶段,实现飞行梦想
19世纪初,英国科学家乔治·凯利提出了现代飞机的概念,制作了第一架飞机模型。乔治·凯利发现鸟类可以通过扇动翅膀,同时提供推力和升力两种飞行动力,但对于人类而言,只有将推力和升力的动力来源分开,才有可能飞行。因此,现代的飞机由发动机提供推力,机翼提供升力。飞机前进时,空气逆向流过机翼,机翼上方的气压小于机翼下方,因而产生压力差,即产生向上的升力。这种方式被称为“固定翼飞行”。
乔治·凯利之后,人类从对扑翼飞行的研究,开始转向主要对固定翼飞行的研究。此后又经过了一个多世纪的摸索,终于迎来了飞行史上的标志性事件:1905年10月5日,莱特兄弟驾驶飞机飞行了39分钟,绕着哈夫曼大草原飞行了约38.6千米,这标志着人类第一架实用型可控飞机飞行成功。自此,人类终于如愿,可以自由翱翔于天空之上。
(孙 然)