鱼百问百科问答滑翔机的原理是什么?

滑翔机的原理是什么?

滑翔机的原理是什么?

乔治?凯利于1773年12月27日出生在英国的斯卡波诺城。小时候,父亲给凯利请来一位家庭教师,就是当时著名的数学家乔治?瓦克,凯利从他那里学到了很多自然科学方面的知识。瓦克非常欣赏聪敏好学的凯利,后来还把自己的女儿莎娜许配给了他。

凯利10岁那年,听说法国人完成了第一次载人气球飞行,开始对航空产生了兴趣和向往。1792年,他使用竹蜻蜓这种中国玩具做了一连串试验,还自己动手用铁皮制作了一个“中国陀螺”,用力抽绳子使它快速盘旋上升,竟能到达27米的高处。1804年,他写出了自己的第一篇有关人类飞行原理的论文。同年,凯利做了一只外形颇像大鸟的风筝,他在这只风筝下面装了一个吊舱,让人坐在吊舱里,然后赶着马车拉着这只风筝向前跑,结果风筝离开地面飞了好长一段距离。

1809年,凯利在《尼古逊自然哲学杂志》上发表了题为《论空中航行》的论文,很快就引起轰动,在西方世界被整整翻印转载了100年。在这篇论文中,凯利认为,人类多年来希望模仿鸟类振翼而飞的老观念必须抛弃,制造固定翼飞机完全是可能的。他详尽地描述了现代飞机的轮廓,为后来的空气动力学奠定了基础。关于机翼,他认为应该在设计翼面时取一点点角度,这样就能获得适当的稳定性,这就是现代飞机的上反角。他还提出机尾必须要有垂直和水平的舵面,这同现代飞机完全相同。他认为飞行器必须是流线型的,根据他的计算,如能减少1千克重的阻力,便可以在不增加马力的情况下,增加66千克的载重能力。他还讨论过速度与升力的关系、翼负荷、如何减轻飞行器的重量,甚至以内燃机做动力等问题。为了证实这些原理,他曾经造了一架不载人的滑翔机来做试验。

在凯利生活的时代里,人类只能用笨重的蒸汽机提供动力,如何解决飞行器的动力问题就成了最让人头痛的事情。凯利曾经努力尝试制造一种轻巧的蒸汽机来带动飞行器,但是没有成功。为此,他痛心地写道:“我的发明唯一还无法解决的,就是一个动力问题。我深信不疑,这项崇高而宝贵的技术,在不久的将来一定会成功。飞行器的速度将达到每小时40~160千米,人们利用它来运送人员、商品、财物,远比水上航行更为安全。”

1837年,凯利在《机械工程》杂志上发表了另一篇有关航空的文章,重述了他早年的理想并倡导人们做更多的试验。到了1848年,凯利已年届75岁高龄,眼看着轻重量发动机的问世遥遥无期,迫不及待的他决心继续进行无动力的滑翔机试验。1849年,他制造出了一架三翼滑翔机,驾驶员坐在一只篮子中。他在笔记中这样写道:“机上坐一个10岁男孩,从上至下飞行了几码的距离;如果人力迎着微风牵动起飞,也可飘行同样距离。”他没有说明这名男孩是谁,但这无疑是人类有史以来第一次载人滑翔机飞行。

1853年,凯利写了一篇描述无人驾驶滑翔机飞行的文章送到法国航空学会,题目是《改良型1853年有舵滑翔机》。就在这一年,凯利在约克郡又进行了一项飞行试验。这次用的飞行器与他1804年所使用的风筝外形接近,但是没有了拉动的绳子。试验开始后,只见一位勇敢的年轻人带着这只大风筝从平缓的山坡上奔跑下来,然后在一块突出的岩石上腾空飞起。越过溪谷到达对面的山坡上。虽然有人指出,凯利研制的这个“没有线的风筝”,安装的都是活动的“扑翼”,它们操作复杂,飞行效果并不理想。但是,它无疑是人类最初的滑翔机。

1853年,凯利还制造出了一架比1849年的那架还重的滑翔机,并带有刹车装置。这次试验,他让自己的马车夫坐在驾驶座上。究竟飞了多远距离,凯利没有留下文字记载,但是据曾经目击过这次飞行的凯利的孙女儿说,飞行距离大约有450多米。试验结束后,那位姓氏不详的马车夫心惊胆战地对凯利说:“求求您,老爷,我希望您还记得,小人是受雇来驾马车的,不是来飞行的。”

凯利不仅仅对航空有兴趣,他还为英国海军设计出了大炮的炮弹,在拿破仑战争时期大显威风。他在1807年发明并获专利的热力发动机,为工业界所广泛运用。他在1825年设计的一种装辐条的车轮用于滑翔机上,这一发明至今仍为自行车所采用。此外,他还发明过自动铁道刹车装置,并且在声学、光学、电学以及下水道工程等方面,做出了不少有价值的贡献。

1858年,84岁的凯利在妻子莎娜的泪水中离开了人世。他在去世前不久,曾在一个笔记本上写下了这样一行字:“给你,查看笔记的朋友!我已去了,愿你在这些涂鸦中寻找出智慧的花种。”

有趣的是,1971年,英国飞行员泼劳中校完全依照凯利遗留下来的笔记,造出了一架与当年完全一样的滑翔机,飞得十分成功,这完全证明了118年前凯利的设计是如何的了不起。

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