这是关于人在空中飞行的一次重要记录。可惜,这段文字太简略了,不仅那位“飞行家”的姓名没有给记下来,而且他的飞行方法——“通引环纽”法,是振翼飞行,还是滑翔,或者是振翼和滑翔并用,现在也很难断定了。那位“飞行家”虽然没有做到如他自己所说的“一飞千里”,而且这种“飞行”没有什么实用价值,但是,尽管“飞”了几百步或者只是几十步,这在当时也是一件了不起的创举。
模仿鸟的飞行的尝试,国外也有很多次。800年前英国有一个叫阿尔理斯查的人,身穿用鸡毛制作的“飞行衣”,轻飘飘地站在建筑物的高处,探索飞天的路。围观的人暗暗为他祷告。结果,这位勇敢者向前扑腾了60多米,摔到地上,当场壮烈牺牲了。
意大利、土耳其等地方也先后发生了用自制飞翼飞行的事,结果多半是不幸丧生了。
欧洲文艺复兴时期,意大利的天才画家达·芬奇分析了鸟的飞行原理,画出了许多奇特的飞行器草图。他设计了一种“单人扑翼机”,他的一个仆人用“单人扑翼机”做了飞行尝试,结果摔断了一条腿。
装有“机关”的飞行器
从木鸟和风筝再向前发展一步,就出现了装有“机关”的飞行器,以及有关飞行原理的初步探讨。
东汉时期,有一个杰出的学者名叫张衡(公元78~139年)。他在天文学、历法和机械工程学等方面,对当时和后世都有很大的贡献。他曾经创制过观测天文的浑天仪和测定地震方向的地动仪,制得非常精巧、准确,是世界上最早的精密仪器。据说,就是这位大科学家,经过不断地研究和试验,终于制成了一架装有“机关”的飞行器,叫做“木雕”。那只木雕的最大特点,是在它的腹中安上了“机关”,只要开动机关,它就能够独自飞出好几里远。
古书上对那只木雕的记载,只有“腹中施(加上)机”和“能飞数里”等几句话。那只木雕的实物和图样也没有保留下来。因此,它的形状怎么样,腹中的机关是些什么,现在已经无法知道了。虽然,在当时的技术条件下,那只木雕“能飞数里”还值得怀疑;但是,张衡首先设计用机械作为飞行的动力,这是一项了不起的试验。
东晋时候的学者葛洪,对飞行的原理作了一些探讨。他发现:老鹰平伸两个翅膀,不扇不摇,也能够在空中盘旋而上。他根据前人的经验和自己的发现,提出了一个制作“飞车”的设想。他认为:制造“飞车”应该用质地坚韧的枣心木和牛革做材料;内部安上机器;可以不用扑打的翅膀,仿照老鹰那样平伸着翅膀就行。他认为根据这种设计制作的飞车可以升到四十里的高空。他的这种设计,好像没有做过实验;“升四十里”,也是不可能的。但是,这个设想却符合飞行的原理。
第一,使车子飞起来,一定要用机器。单凭风力和人自己的力量,是不能作持久飞行的。用机械作为飞行的动力,才是飞行的发展方向。
第二,像老鹰那样平伸翅膀盘旋上升的现象,是一种滑翔现象。葛洪注意到这一点,就为人们指出了这样一种可能:制作飞行器不要老在学鸟儿那样“振翼”上打圈子,可以从固定不动的翅膀上找出路。直到现在,飞机的两翼还是固定不动的,就是因为实现振翼飞行在技术上还有很多难以克服的困难。葛洪的这一见解是很正确的。
到了唐朝,一个天才的工匠韩志和又制作了一架极为精巧的飞行器。
韩志和在机械制造方面有很大的成就。有一次,他特地给皇帝制造了一张“龙床”。那龙床装饰得非常华丽,却显不出有什么特点。但是,只要踏着床上的机关,就立刻出现一条矫健的龙,像在云雨里翻腾着。因此,那张床也叫做“见龙床”。可笑的是那位自命为“真龙降世”的皇帝,一看见那条假龙,却吓得心惊肉跳,立刻叫人把床撤除了。从这个故事里,我们可以看出,韩志和的制作技巧确实达到了惊人的地步。
据说韩志和曾经制作过一架飞行器,外观像鸟儿一样,能够做饮水、吃东西等动作,还能够鸣叫。重要的是只要开动机器,它就能够凌空高飞,升高100尺左右,飞行距离约为400~500尺。
韩志和生活的唐朝,是我国历史上科学文化非常昌盛的一个时代。据古书记载,当时的其他工匠也有会制木鸡、木鹤的,有的会舞,有的会飞。这些精巧的木制器物,反映了8~9世纪时候我国劳动人民在木工技术方面的高度成就,也反映了当时我国对飞行技术的探讨达到了相当的水平。
17世纪,我国苏州出了一个能工巧匠——徐正明,他花了近10年时间造出一架带旋翼的“飞车”。人坐在“飞车”的椅子上,脚踩踏板,通过机械传动旋翼,“飞车”居然离地一尺多高,腾空越过一条小河。徐正明为制“飞车”,负债累累,家境日益贫困,没有办法继续改进他的设计。他死后,妻子悲痛欲绝,一气之下把“飞车”付之一炬。可惜呀,世界上最早的载人飞行器就此失传了。
模仿鸟的扑翼飞行的尝试失败后,人们从风筝飞翔和山鹰的滑翔中得到启发,又开始滑翔道路的探索。
1850年,英国的“飞机之父”凯利爵士制作了许多风筝式样的滑翔机,他以沙袋载重滑翔成功。1853年,凯利爵士制成第一架可载人的滑翔机。此时凯利年事已高,叫仆人代替上天试验。他用滑翔机把仆人送过山谷后放掉拉绳,仆人在空中滑翔了一段距离,直吓得面如土色,魂飞魄散,却成功地开创了滑翔飞行的道路。
德国人奥托·李林塔尔和他的弟弟古斯达夫·李林塔尔按照鸟飞翔的原理,1891年制成悬挂式滑翔机,试飞成功。李林塔尔对滑翔机研究了20多年,投入全部精力,一生中进行了2000余次试飞,是举世公认的“滑翔机之父”。他告诉大家,人类虽然不可能像鸟儿一样振动翅膀飞行,但却可以有一副不动的翅膀,利用风的浮力在天空中自由飞行。他还准备在滑翔机上装发动机,实现动力飞行。不幸的是,他在1896年的一次滑翔中遇上狂风,机坠人亡。
苏格兰的年轻工程师派尔彻吸取了李林塔尔的经验,造出了“甲虫”式、“海鸥”式和“隼”式滑翔机,多次飞行成功。后于1899年驾驶“隼”式滑翔机时,遇到坏天气,滑翔机摔坏,他自己受了重伤,不久死去。
19世纪最后十年,人们进行滑翔机实验的热情空前高涨。许多有名的科学家都投入这一实验,其中有发明速射机枪的马克沁爵士、发明涡轮蒸汽机的帕森斯、法国的阿德博士、美国的兰利教授等。然而他们的实验,都一个接一个失败了。人们得出的结论是:发明像鸟一样飞行的飞机,就像发明永动机一样,是永远不可能的事。知识点列奥纳多·达·芬奇意大利文艺复兴三杰之一,也是整个欧洲文艺复兴时期最完美的代表。他是一位思想深邃,学识渊博,多才多艺的画家、寓言家、雕塑家、发明家、哲学家、音乐家、医学家、生物学家、地理学家、建筑工程师和军事工程师。他是一位天才,他一面热心于艺术创作和理论研究,研究如何用线条与立体造型去表现形体的各种问题;另一方面他也同时研究自然科学,为了真实感人的艺术形象,他广泛地研究与绘画有关的光学、数学、地质学、生物学等多种学科。他也是最早提出并实践飞行理论的探索者。他的艺术实践和科学探索精神对后代产生了重大而深远的影响。早期的飞行器飞行器的鼻祖——风筝古书里还有关于用风筝载人飞上天空的记载。
风筝,也叫纸鸢或风鸢。它的制作方法很简单,人人会做,处处能做。制作纸鸢,不像制作木鸟那样,要费去墨子及其弟子的三年时间。人们利用休息时间做个风筝,在阳光明媚的日子里,把它放上天去,把自己对蓝天的向往,对飞鸟的羡慕,也都一起带上天去!
纸鸢做成后,再削竹为笛,绑在鸢身上。竹笛随着纸鸢升入高空,迎风发出呜呜的像筝一样的鸣声,所以叫风筝。
风筝的制作越来越大,技巧也越来越高明,于是,在历史上出现了风筝载人的记载。
事情发生在公元559年。当时,北齐的君主高洋是个非常残暴的统治者,常常拿人命当儿戏。他同姓元的大家族发生矛盾,先后杀了那个家族的成员721人,只剩下一个叫元黄头的人。但是,高洋还不甘心,为了杀害元黄头,他又想出一个新花招。他命令元黄头和许多囚犯一起集中在金凤台上,让他们乘着蓆做的风筝从台顶上往下“飞”。那金凤台据说高67丈,所有的囚犯一个个从台上“飞”下去,全摔死了;唯独那个元黄头却一直随风“飞”到城外,竟然安全地落了下来。后来,元黄头还是被高洋害死了,不过这我们且不去管它。从飞行的角度来看,这件事情值得重视。这是我国风筝载人的一次成功的飞行。可惜,风筝在统治阶级手里,或者当做玩具,或者竟然成为杀人的工具。
四面体风筝,可以数数看有多少个四面体在战争里,利用风筝传递消息,像后世用鸽子传递消息一样,这在古书的记载里,也有一些例子。下面就是突出的一个。
781年,唐朝的一个节度使田悦发动武装叛乱。他亲自带兵围攻临洺(今河北永年东北)。临洺城的守将张伾率领士兵坚守了一个多月,城中粮食已经吃完,眼看支持不住了。那时候,唐政府派往救援的军队,已经进到临洺的外围,因为情况不明,一时没有向叛军发动攻击。张伾就写了一封告急的信,系在风筝上,放了出去。那风筝高高地飞过田悦驻军的上空。田悦看见了,命令善射的兵士用箭射击。由于风筝飞得高,目标小,射出去的箭都落空了。结果,前往救援的唐军获得了那只风筝,得到了情报。唐军立刻发动进攻,打败了叛军,解救了危城。那只风筝完成了任务,立下了战功。
2000多年前中国人发明的风筝,虽然不能真正把人带上太空,但它确实可以称为飞机的鼻祖。
1899年,俄国乌里杨宇上尉指挥的军用风筝队参加了演习。同一时期,俄军的涅日丹诺夫用风筝从空中拍摄了地形照片。
气球与热气球
回顾人们征服天空的历史,就不能忘了气球。气球在人类航空史上,占有非常重要的篇章。因为在飞机真正成为大众化空中运输工具以前,带动力的气球也就是飞艇,是人们唯一可以跨越地理空间的飞行运输工具。
热气球的发明是很早的,因为使用火是人类进化过程中最重要的大事,人们在使用火时发现,空气被火加热,就会变“轻”而上升,于是几经总结试验,终于发明了热气球。至于是谁、在什么时候发明了热气球,已经无从考查。但是热气球却一直流传了下来。现在,我国很多地方在举办庆祝活动时,仍然会制作一些“孔明灯”,也就是热气球来助兴。
200年前,人们就实现了热气球第一次载人飞行。热气球由球体、加热器、吊篮等组成。球体是不漏气的布匹制成的一个大气袋,下部为进气口,把鼓入球体中的空气用加热器加热膨胀,成为比空气比重小的热空气,产生浮力上升,带动载人吊篮升空。现在在体育、广告、摄影等方面仍大量使用热气球。在欧洲一些地方,每年举办的盛大热气球比赛,都会吸引很多人来凑热闹,成为当地的一大盛事。
据史料记载,1901~1902年间,已经有外国人在中国上海的张家花园(味莼里)作了载人气球飞行表演及跳伞表演,观众须买票观看。这是在中国大陆首次出现载人升空飞行。
如果在密封的气囊里面充着比空气轻的氢气、氦气等气体,气球一样可以飞上天,这就是气球,也有人叫“氢气球”,意思是比空气轻的气体做的气球。
1896年,在德国出现能在风中稳定飞行的椭圆形气球。这也是气球向飞艇发展过程中的又一过渡构型。
1901年7月31日,德国气象学家伯桑和苏瑞在乘气球飞行中创造10800米的高度纪录,并保持26年未被打破。
1901年9月24日,英国一位妇人在乘气球飞行时,提议成立联合王国航空俱乐部,当她着陆后立即着手注册登记。10月29日,该俱乐部正式成立。这是历史上最早的航空俱乐部。
1887年,中国天津武备堂进口了法军的一只旧气球,并由德籍教师修复后投入使用。这是中国军队首次进口飞行器。
1887年,天津武备堂教员华蘅芳自制的直径1.66米的氢气球放飞成功。此乃中国人自制的第一个现代氢气球,开创了近代中国人制造航空器之先河。
1887年8月上旬天津武备堂教习孙筱槎、参军姚某以及天津县知县卢本斋3人,在共同参考了外国气球后,改良制造出小型氢气球一具,在总办杨艺芳督导下试放到“十几丈高”,后因绳断而飞走。该氢气球用绸布做面子,直径数尺。同年9月22日,在天津督署门前又演放过大型氢气球1具,小型氢气球3具,清政府大臣李鸿章亲临视察。其中大球飞上几十丈高,虽有大风却仍回收成功。此四球均为天津武备堂自制。