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物品器具 飞机的发明

素材录入:墨星 素材来源:网络 入库时间:2017/3/27 16:46:15 对 8 个作者有用

  【工作原理】 

  ◎在真实且可产生升力的机翼中,气流总是在后缘处交汇,否则在机翼后缘将会产生一个气流速度为无穷大的点。这一条件被称为库塔条件,只有满足该条件,机翼才可能产生升力。 在理想气体中或机翼刚开始运动的时候,这一条件并不满足,粘性边界层没有形成。通常翼型(机翼横截面)都是上方距离比下方长,刚开始在没有环流的情况下上下表面气流流速相同,导致下方气流到达后缘点时上方气流还没到后缘,后驻点位于翼型上方某点,下方气流就必定要绕过尖后缘与上方气流汇合。由于流体粘性(即康达效应),下方气流绕过后缘时会形成一个低压旋涡,导致后缘存在很大的逆压梯度。随即,这个旋涡就会被来流冲跑,这个涡就叫做起动涡。根据海姆霍兹旋涡守恒定律,对于理想不可压缩流体在有势力的作用下翼型周围也会存在一个与起动涡强度相等方向相反的涡,叫做环流,或是绕翼环量。环流是从翼型上表面前缘流向下表面前缘的,所以环流加上来流就导致后驻点最终后移到机翼后缘,从而满足库塔条件。 由满足库塔条件所产生的绕翼环量导致了机翼上表面气流向后加速,由伯努利定理可推导出压力差并计算出升力,这一环量最终产生的升力大小亦可由库塔-茹可夫斯基方程计算: L(升力)=ρVΓ(气体密度×流速×环量值) 这一方程同样可以计算马格努斯效应的气动力。 根据伯努利定理——“流体速度越快,其静压值越小(静压就是流体流动时垂直于流体运动方向所产生的压力)。”因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。F1、F2的合力必然向上,这就产生了升力。升力的原理就是因为绕翼环量(附着涡)的存在导致机翼上下表面流速不同压力不同。

  【发明故事】 

  ◎莱特兄弟是20世纪最着名的发明家,他们都出生在美国。1894年,奥托·里林达尔试飞滑翔机成功的消息使他们立志飞行。1896年里林达尔试飞失事,促使他们把注意力集中在了飞机的平衡操纵上面。他们特别研究了鸟的飞行,并且深入钻研了当时几乎所有关于航空理论方面的书籍。这个时期,航空事业连连受挫,飞行技师皮尔机毁人亡,重机枪发明人马克沁试飞失败,航空学家兰利连飞机带人摔入水中,等等。而莱特兄弟却没有放弃自己的努力。仅1900年至1902年期间,他们除了进行1000多次滑翔试飞之外,还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验,修正了里林达尔一些错误的飞行数据,设计出了较大升力的机翼截面形状。终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,1903年12月14日至17日,“飞行者”1号在美国北卡罗莱纳州基蒂霍克的一片沙丘上。进行了4次试飞,第一次试飞由奥维尔·莱特驾驶,共飞行了36米,留空12秒。第四次由韦伯·莱特驾驶,共飞行了260米,留空59秒。1906年,他们的飞机在美国获得专利发明权。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。莱特兄弟的巨大贡献就在于实现了飞机依靠发动机功率和螺旋桨推力载人飞行。1908年,莱特兄弟改良了飞机。他们装置了22050瓦的发动机,改造了坐椅,使驾驶人坐在机翼中间进行操纵。这一年他们在法国巴黎举行了飞行表演,创下连续飞行2小时22分23秒,飞行距离117.5千米的记录。这是当时世界上最长的飞行时间和距离。巴黎的飞行表演是莱特兄弟赴欧洲众多表演中最成功的一次。在纪念纽约发现300周年庆典上,韦伯·莱特又进行了一次飞行表演。虽然这次飞行仅仅只有几十分钟,但却极大激发了美国公众发展航空事业的热情。'700')this.width='700';" title="【每月活动】飞机的发明">

  ◎莱特兄弟飞行的成功,最初并没有得到美国政府和公众的重视与承认,直到1907年还为人们所怀疑;反而是法国于1908年首先给他们的成就以正确的评价,从此掀起了席卷世界的航空热潮。他们也因此终于在1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。威尔伯.莱特于1912年5月29日逝世,年仅45岁。此后,奥维尔·莱特奋斗30年,使莱特飞机公司成为世界着名飞机制造商,资金高达百亿美元。奥维尔.莱特于1948年1月3日逝世。

  【有关发明者的争议】

  ◎飞机是人类在20世纪所取得的最重大的科学技术成就之一,有人将它与电视和电脑并列为20世纪对人类影响最大的三大发明,关于世界上最早的飞机到底是由谁发明,各家有不同说法:

  ◎早于莱特兄弟成功前21年,俄国海军军官莫查伊斯基,经过20年对飞鸟和风筝的潜心钻研,造成了一架飞机,装有两台英国制造的发动机。于1882年夏天由机械师高鲁别夫驾驶该机试飞成功。俄国人自称这是世界上第一架能飞的飞机。但世界各国不予以承认,说俄国人的飞机并不是依靠自己的动力飞起来的。也有的说俄国的飞机是借助山坡下滑的力量,才完成了短暂的跳跃飞行。

  ◎美国人认为飞机的发明者是美国人莱特兄弟(Wilbur Wright和Orville Wright),于1903年12月17日上午10点35分在美国试飞成功。'700')this.width='700';" title="【每月活动】飞机的发明">

  ◎巴西人认为是巴西人阿尔贝托·桑托斯·杜蒙特(Alberto Santos-Dumont)发明了飞机,1906年10月12日桑托斯-杜蒙特的“14 bis”飞机成功地飞至60米高空是世界上第一次成功的动力飞行,之前的飞行并没有达到真正意义上“飞”的标准。

  ◎法国人认为世界最早的飞机是由法国人克莱芒·阿代尔(Clément Ader)发明,于1890年10月9日在法国试飞成功,部分人认为他发明了历史上第一架飞机。在整个飞行史上,法国的克莱芒·阿代尔是一位最有争议的人物。人们普遍承认,阿代尔是第一个驾驶有动力的飞机离开平地的人。但至今对阿代尔仍存在争议的焦点是,关于真正持续飞行和“连续跳跃飞行”两者之间的区别。  

  1890年10月9日,阿代尔驾驶一架叫“神风”的飞机,在靠近格雷茨的阿美因小山村进行了秘密试飞,由于属于军事保密的缘故,试飞的结果当时没有透露。据史料记载:阿代尔制造的飞机像一只蝙蝠,机翼可以折叠,翼展14米,翼面积28平方米,机长6.5米,装有一台14.7千瓦的蒸汽机,带动一幅4叶螺旋桨,发动机总重296千克。这架飞机最引人注目的特点是其发动机,后来的计算表明,发动机的重量/功率比仅为1:13,远远优于同时代的水平。法国政府在六七十年代还宣称阿代尔是首次完成飞机研制和试飞成功的人。但这架飞机是蒸汽动力的,因此也不能成为真正的飞机。 

  ◎一般普遍认为是由美国人莱特兄弟发明了飞机,而有部分人认为是由克雷芒·阿德尔或阿尔贝托·桑托斯·杜蒙特所发明。

  【延伸——中国的“莱特兄弟”】 

  ◎冯如,广东恩平人,家境为贫农家庭。12岁随父亲漂洋过海到美国谋生。他目睹美国先进的工业,认为国家富强必须依靠工业的发达,改变中国贫穷落后面貌非学习发展工业技术不可。

  ◎1903年,当得知美国莱特兄弟发明了飞机后,冯如决心要依靠自己的力量来制造飞机。他得到当地华侨的赞助,于1907年在旧金山以东的奥克兰设立飞机制造厂,1909年正式成立广东飞行器公司,冯如任总工程师。公司于当年便投入制造飞机。他预见到飞机在军事上的价值,决心献身于新兴的航空事业,报效祖国。他对徒弟说:“日俄战争对中国非常不利。我看,在这列强竞争的时代,飞机是军事上必不可少的。如果我们有很多飞机分守中国沿海港口,就可以防御列强的侵略了。”

  ◎1909年9月21日,冯如于接近黄昏时在奥克兰附近一个圆形山丘旁进行了第一次试飞,这是一个远离居民点的地方,在场的除记者外,就是他的三个助手。当飞机起飞后飞行了0.8公里,离地4.57米准备作一次转弯时,螺旋桨突然停转,飞机摔在地面,冯如被摔出机外,幸好没受伤。造成事故的原因是由于螺旋桨桨轴螺丝拧得太紧,致使桨根断裂。

  ◎1910年3月,美国莱特和亚屈在洛杉矶表演飞行。冯如为借鉴先进技术,专程前往参观,但表演者非常保守,限定观众必须远离三里。冯如虽然没有得到教益,却大长了奋发图强的志气。

  ◎1910年7月,冯如根据寇蒂斯“金箭”和莱特兄弟的“飞行者一号”,制作了第二架飞机,10月至12月,冯如驾驶它在奥克兰进行飞行表演大获成功。

  ◎1911年2月,冯如谢绝美国多方的聘任,带着助手及两架飞机回到中国。辛亥革命后,冯如被广东革命军政府委任为飞行队长。

  1912年8月25日,冯如在广州燕塘的一场飞行表演中不幸失事牺牲,被追授为陆军少将,遗体安葬在黄花岗,并立碑纪念,被尊为“中国首创飞行大家”。

  ◎冯如在弥留之际,嘱咐同志:“吾死后,尔等勿因是失其进取之心。”

  ◎2009年是中国航空百年暨空军建军60周年,5月25日,中国空军司令员许其亮称冯如为“中国航空之父”。

  【现今应用及分类】

  ◎飞机不仅广泛应用于民用运输和科学研究,还是现代军事里的重要武器,所以又分为民用飞机和军用飞机。

  ◎民用飞机除客机和运输机以外还有农业机、森林防护机、航测机、医疗救护机、游览机、公务机、体育机,试验研究机、气象机、特技表演机、执法机等。

  ◎飞机还可按组成部件的外形、数目和相对位置进行分类。

  ◎按机翼的数目,可分为单翼机、双翼机和多翼机。按机翼相对于机身的位置,可分为下单翼、中单翼和上单翼飞机。

  ◎按机翼平面形状,可分为平直翼飞机、后掠翼飞机、 前掠翼飞机和三角翼飞机。

  ◎按水平尾翼的位置和有无水平尾翼,可分为正常布局飞机(水平尾翼在机翼之后)、鸭式飞机(前机身装有小翼面)和无尾飞机(没有水平尾翼);正常布局飞机有单垂尾、双垂尾、多垂尾和V型尾翼等型式。

  ◎按用途可分为战斗机、轰炸机、攻击机、拦截机。按推进装置的类型,可分为螺旋桨飞机和喷气式飞机;

  ◎按发动机的类型,可分为活塞式飞机、涡轮螺旋桨式飞机和喷气式飞机;按发动机的数目,可分为单发飞机、双发飞机和多发飞机。

  ◎按起落装置的型式,可分为陆上飞机、水上飞机和水陆两用飞机。

  ◎还可按飞机的飞行性能进行分类:

  ◎按飞机的飞行速度,可分为亚音速飞机、超音速飞机和高超音速飞机。

  ◎按飞机的航程,可分为近程飞机、中程飞机和远程飞机。

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