自從蒙哥費爾兄弟的熱氣球成功升空以後,氫氣球及軟式飛船也陸續在升空翱翔,在十九世紀末葉,各式各樣的氣球及飛船便成了人們談論的焦點及新聞媒體寵兒。二十世紀初當時雖然萊特兄弟(Wirght brothers)的飛機已發明了一段時間,但航程不長,天空還是氣球(Balloon)及飛船(Airship)的天下,此時期最輝煌的成就莫過於一艘名爲“挪威號”(Norge)的半硬式飛船於1925年5月成功開闢北極航線。

日後隨著人們研究的深入及不斷發生的飛船意外,這些航空先驅者們很快的發現到,輕於空氣的航空器無論是在安全性、操縱性及未來發展上潛力有限,並且飛行速度低,不易操制,而且對載人飛行來說也不很安全。因此航空器研究者們的注意力逐漸轉移,回頭再專注研究重於空氣的航空器(飛機及滑翔機),此時飛機已取得載人動力航空器的主流地位。以下數位是在十九世紀末,為萊特兄弟達成飛行夢想鋪路的航空先驅。

談到促使這些重於空氣的航空器在二十世紀展翼飛翔的推手,就不得不提到兩個天才的航空器設計者:李奧納多‧達文西(Leonardo da Vinci)和喬治‧凱利(George Cayley, 1773-1857)。達文西出生於1452年的義大利,是第一個運用科學知識對飛行問題進行研究的學者,並曾繪製出降落傘及直升機的雛形。出身英國約克郡(Yorkshire)貴族世家的喬治.凱利男爵,是被航空界公認爲是飛機創始人,後人譽爲“現代航空之父”。並在十九世紀時,爲重於空氣的航空器建立了必要的飛行原理與理論,而在這之前航空被認為是“一門在大衆眼中近於荒謬可笑的科學”。在凱利23歲時(1796年),於居住的布朗普頓鎮(Bromptom Hall)家中的實驗室製造了一架直升機模型,並測試了其氣動力理論。在1801年凱利進一步研究鳥類的飛行推動方式,並於1804年在自製的旋轉臂測試架上試驗了一架小滑翔機模型,這個旋轉臂測試架可稱為航空史上首具測試風洞。終於在1809年凱利建造首架全尺寸的試驗滑翔機原型機,同年並於尼可生自然哲學期刊(Nicholson Joural of Natural Philosophy)出版了著名的航空論文「在空中航行」(On Aerial Navigation)。在日後的時間裏,凱利並多次製造改良型的試驗滑翔機。

英國紡織工程師威廉.韓生(William Henson)受到凱利的航空研究影響,申請了一種可視為單翼機(Monoplane)前身的專利。於1843年提出航空器設計案“空中蒸汽車”,並與蒸氣機商人約翰.史特林菲洛(John Stringfellow)合作建造以蒸汽發動機推進的模型飛機,這份飛機設計草圖非常簡單且合理。當時約翰為韓生製造一具可產生745瓦輸出功率,重10磅的蒸汽發動機。並棄大型氣球,進而製造有翼航空器,這航空器翼展20呎,總重25磅。當時在倫敦進行首次展示,希望能募集到後續的研發經費。雖然這蒸汽模型飛機並未成功,但已具備現代固定翼航空器的雛形,包括兩對螺旋槳推進器及起落架。韓生在失望之餘遠渡重洋到美國另求發展,原來的合作夥伴史特林菲洛則於1848年完成一種以纜繩彈射起飛的雙翼滑翔機,並締造了航空史上第一架模型動力飛行器。史特林菲洛於1868年參加由英國航空協會(1966年成立)主辦的靜態航空展,展示自製的三翼機(Triplane)模型,此模型對日後萊特兄弟實踐動力飛行產生很大的影響。

話說凱利在1857年於布朗普頓鎮去世時,同國籍的溫漢(F. H. Wenham)將飛行理論化,同時法國的迪.唐普爾(F. Du Temple)亦從事解決實際的航空飛行問題。1858年一位法國發明家(P. Jullien)利用雙螺旋槳,並依凱利的設計用橡皮帶捆於線軸的方式,製造出小模型機。但真正成功設計具穩定性的模型機是在1871年另一位法國人阿爾方斯.佩諾(Alphonse Penaud)所完成,他雖不瞭解凱利的研究,但以其對穩定性有獨創的想法並完成此工作。佩諾設計的飛機具縱向與橫向穩定性,並使用扭轉橡皮帶的方式驅動設置在機首的螺旋槳,其造型接近今日的遙控飛機。

在認識十九世紀末的飛行發展時,除了喬治.凱利之外,另一位相當重要的人物便是在滑翔機研究方面的先驅者,德國機械工程師奧托.李連泰(Otto Lillienthal, 1848-1896)。李連泰出生於德國東北的小鎮,父親經商。在十歲時就對航空充滿濃厚的興趣,時常觀察當地白鶴的飛行並自行建造翅膀。在就讀今日的德國柏林技術大學後,建立了自己的鍋爐機械廠。其兄弟古斯塔夫(Gustav)於1925年出版一本有關飛行生物學的著作。至於李連泰在1889年出版了一部航空經典著作《鳥類飛行動力學》,書中仔細地分析鳥類羽翼形狀及結構,尤其是翅膀氣動力方面的資料與數據,更是為後來萊特兄弟所使用與修正。

李連泰在1891至1896年六年之內,親自進行了2,000多次滑翔試飛,累積飛行時數達5小時及300公尺以上的距離,甚至可飛上900呎的高度並做近乎180度的轉彎,積累大量的飛行經驗及資料,是當時公認成功的首位“飛人”。他認為引導人類快學習的不二法門,就是不斷試飛,並從錯誤中修正。1895年李連泰將其自製的滑翔翼修改為雙翼,這也是日後萊特兄弟製造飛機的雛形。他對飛行的穩定性非常瞭解,將重量適當的配平於飛行器上,以保持俯仰與偏航(又稱側滑)的穩定,並同時利用體重來控制滾轉的穩定,這與前人的飛行有很大的不同。

在當時內燃機的發展剛起步,以動力飛行的可能性逐漸浮現。1867年奧托(N.A.Otto)製造了第一具四衝程內燃發動機,丹樂(Gottlied Daimler)並加以大幅修改,以降低重量對動力的比(Weight-to-Power ratio),使每單位能產生更多動力,可達到約10的比值。此時李連泰已探討將雙翼滑翔翼裝上發動機的可行性。可惜的是1896年8月9日,李連泰在一次單翼滑翔翼的飛行測試中不幸從10至15公尺高度墜下傷重不治,享年48歲。

在李連泰去世後不久,移民至美國的法國鐵路工程師奧客塔夫.尚努(Octave Chanute),對飛行有很高的興趣,並曾於1894年出版一本《飛行器發展史》(Progress in Flying Machine),詳盡記載各種飛行器的發展歷程。他雇用一批年輕的工程師協助他製造並試飛滑翔翼,其中一位赫里恩(A. M. Herring)也受到李連泰的影響,並擁有一具李連泰的滑翔翼。他將雙翼滑翔翼加上一具氣壓發動機、螺旋槳、拉力繩索,此連接雙翼的方式成為日後雙翼機的標準結構,也深深影響萊特兄弟。
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