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人类自古以来就梦想着能像鸟儿一样在天空中自由地飞翔。2000多年前中国人发明的风筝，虽然不能将人带上天空，但它确实可以被称为飞机的鼻祖。19 世纪末许多国家都掀起了飞机研制与试飞的热潮。这些试飞活动虽然都曾离开过地面一段距离，但还不是现代意义上的飞，或者说它们只是靠一定动力推动的跳跃而已。

1893 年德国滑翔机先驱奥托•李林塔尔（Otto Lilienthal）发明并获得名为滑翔机的德国 DE77916 号专利权，并试飞成功。

威尔伯 • 莱特（Wilbur Wright，1867-1912 年）和奥维尔• 莱特（Orville Wright，1871-1948 年）分别出生在印第安那州和俄亥俄州。兄弟二人从小对飞行十分感兴趣，他们通过观察鸟的飞行，想象着人类有一天也可以飞向天空。1893 年奥托•李林塔尔的滑翔机试飞成功的消息使莱特兄弟立志飞行。

1896 年奥托•李林塔尔试飞失事，促使莱特兄弟把注意力集中在滑翔机的平衡操纵上面，并决定仿制一架滑翔机。他们观察老鹰飞行的动作，并学习了大量航空方面的知识，经过反复试验，终于在 1900 年研制出第一架自动飞行机。这个自动飞行机的外形类似老鹰展翅，有两个机翼，机翼下面系一条长绳，放飞时需像放风筝一样助跑，从而借助风力起飞。最初，这架 自动飞行机只能飞到 1 米多高，经过半年多的改良后，可以飞到 100 多米的高度。然而助跑速度与绳子长度是有限的，要解决滑翔机操纵这个关键问题，必须有某种能发挥作用的装置。按照这一想法，经过相当长时间的试验之后，莱特兄弟终于设计制造出了人工操作性更好也更安全的载人滑翔机，并于 1903 年申请了名为飞机器的美国 US821393 号专利权，如图 6-1 所示。

从该专利说明书的内容来看，虽然这项申请的名称为飞机，但并未包括动力装置和螺旋桨，仍是一种滑翔机。其主要内容包括以下几点：（1）飞机包括机翼、尾部垂直舵和前部水平舵；机翼从边端到边端的宽度显著地大于飞机从前端到尾端的长度；飞机的结构件是由轻质而牢固的木材之类的材料制成的，机翼的框架上紧绷着布之类的高强度纤维织物。（2）机翼或是单机翼的或是多机翼的，说明书和附图所列举的例子是平行、垂直重叠、由一系列平行柱相连接间隔一定距离的双机翼。所说的机翼是扁平的，具有水平边缘部分，可通过操作使该水平边缘部分与飞行方向垂直的机翼平面的横轴扭曲，并与常态的机翼形成不同角度，使之与气流之间形成升力和平衡。（3）尾部垂直舵由 V 形支架与上下机翼相连接，其主要作用是可围绕垂直枢轴转动，从而形成对空气的不同阻力，使飞机可绕纵轴改变左右方向和平衡，该尾部垂直舵也可绕 V 形支架和上、下机翼连接的水平枢轴绕动，以致尾部垂直舵上升，这样可防止飞机降落着地时该垂直舵与地面摩擦碰撞损坏。（4）前部水平舵安装在由下机翼中部左右各一根水平支撑杆和上机翼中部相应的左右各一根支撑斜杆组成的架子上，上述水平支撑杆前端向上凸起端头。前部水平舵通过水平枢轴与穿过它的斜杆相连，该水平舵通过弹簧与水平支撑杆前端向上凸起的端头相连，使该水平舵一般处于水平状态，也使其具有柔性；通过操作水平舵可绕水平枢轴绕动一定角度，从而改变空气阻力，使飞机向上和向下，并能防止飞机着地时颠簸、倾翻。（5）飞机机翼水平边缘部分的扭曲以及尾部垂直舵的操作系统是由拉紧的绳索和一组与机翼、机架相连接的导向滑轮组成的，绳索两端分别牢固系于作为方便操作装置、吊架的侧边上，驾驶员躺在吊架上，用身体运动对飞机进行操作控制，驾驶员同时可用手等方式操作控制前部水平舵，该水平舵也是通过绳索滑轮组和连杆机构操作的。

虽然成功地研制出了滑翔机，但是飞行的时间太短，不能满足莱特兄弟想长时间在空中飞行的愿望。就在这个时期，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掉入水中，等等，这使大多数人认为飞机依靠自身动力飞行是完全不可能的。但是，莱特兄弟却没有放弃自己的努力。他们把有关飞行的资料集中起来，反复研究，却始终想不到用什么动力能将庞大的滑翔机和人运到空中。突然有一天，哥哥威尔伯•莱特想到，汽车有发动机就可以开动，那为什么不在滑翔机上面装一个发动机呢？假如给滑翔机加装动力并带上足够的燃料，那么它是不是就可以自由地飞翔、起降呢。

于是，莱特兄弟俩积极努力实践自己的大胆想法，开始了动力飞机的研制。经过反复试验，他们研制出了内燃发动机和螺旋桨，并且将自己制造的带螺旋桨和发动机的飞机模型，放到自制的风洞中去模拟飞行。1903 年 9 月，他们将自己制造的飞行者 1 号飞机，一架 12 马力、四缸活塞式发动机驱动的飞机，拉到东海岸的基蒂•霍克海滩，进行了充分的试飞准备。1903 年12 月 17 日，这是一个不寻常的日子，弟弟奥维尔•莱特和哥哥威尔伯•莱特分别驾驶着飞行者 1 号飞机，成功地飞行了四次，总共飞了 97 秒，飞了 441 米远。虽然只有短短的时间和距离，但这却是人类第一次真正地乘动力飞机飞行。莱特兄弟终于发明了动力可操控飞机，人类就此进入飞行时代。

值得一提的是， 关于飞机的发明权属问题还有一段插曲。1901 年，美国政府曾出资 5 万美元，支持当时著名的研究者兰利（Langley，Samuel Pierpont）进行飞机研究。1903 年，莱特兄弟成功飞行的前 70 天，兰利研制的航空站号飞机也进行试飞，可惜失败了。莱特兄弟成功后，美国另一位飞行家格伦•哈蒙德•寇蒂斯（Glenn Hammond Curtis）对 航空站号进行改装，并重新试飞成功。于是，他宣称，第一架飞机的发明者不是莱特兄弟，而是兰利。由于兰利是当时美国地位显赫的史密森学会 （Smithsonian Institution）的主席，他竟滥用职权，宣布航空站号飞机是最早成功的飞机。 直到1942年，新任主席才纠正了过去的错误声明，为莱特兄弟正名。同时决定，将莱特兄弟的飞行者 1 号陈列在美国博物馆的最佳位置。

莱特兄弟的飞行者 1 号试飞成功之后，各种飞机先后出现，1909 年，法国人路易•布雷里奥的单翼机第一次飞越英吉利海峡；1910 年，罗马尼亚人亨利•科安达驾驶他自己设计的喷气式飞机出现在法国巴黎展览会上；1919 年，第一架客机诞生。20世纪30年代后期，活塞驱动的螺旋桨飞机的最大平飞时速已达到700公里，俯冲时已接近音速。此外，为节省起飞空间，1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生，是现代直升机的鼻祖。

1947年喷气式飞机实现了超音速飞行。后来，飞机逐渐在民用、军用及航天等领域被广泛应用，性能各异，性价比越来越优化。以民用飞机为例，欧洲空客的空中巨无霸 A380，双层通道，起飞重量达421 吨，载客量555人，最大载客量可达840人，其升空2年后，波音公司新一代梦幻飞机波音 787 下线，这是有史以来第一次机体结构的一半左右是用更轻、更坚固的碳纤维材料制作的民用飞机，它可一次加油持续飞行1.575万公里，载客量可达330人。

很快，人类已经不满足于飞上天，研究者们向太空探索的热情也持续高涨。1972 年，美国开始研制航天飞机，经过 10 年努力，耗费了上百亿美元的资金，投入约 5 万名科学家和工程技术人员，1981 年，搭载 2 名宇航员的航天飞机哥伦比亚号成功冲上太空，在绕行地球 36 圈后安全着陆，翻开了人类航天史上崭新的一页。

来源：国家知识产权局

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