莱特兄弟(12)_应天故事汇

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一二

可调整部分各有一根轴，该轴与安装在固定部分的齿轮连接。当操纵与其连接的杠杆时，就使得这个机翼的可调整部分朝一个方向偏转，而另一机翼可调整部分则朝相反的方向偏转。这样，在所需要的任意一侧机翼上都可得到比另一侧较大的升力。　　莱特兄弟不久就发现由于两个原因，在滑翔机上应用这个奇特的设计，其结构将是不合理的。首先，滑翔机和驾驶员的总重量的2/3要由两根轴来承担，其结构必然是脆弱的。其次，机翼梢段要绕轴自由偏转，而装有这种机翼的滑翔机却不能提供足够的刚硬度。　　大约五六个星期以后的一个晚上，威尔伯兴致勃勃地从自行车铺回家来告诉奥维尔，他偶然想到了一个主意。一位顾客来买一条自行车内胎，威尔伯从一个包装的纸盒里拿出内胎后，便一边同顾客闲谈一边拆纸盒。他看到虽然纸盒侧面在竖直方面是刚硬的，可上下两面却可以相对扭曲成不同的角度。他想，滑翔机的机翼为何不能按照同样的道理扭曲呢？经过扭曲的机翼，一侧机翼就可以比另一侧机翼形成更大的迎角，而不会使滑翔机的结构受到影响。这个想法看来使莱特兄弟非常满意，他们便不再寻找和思考其他的方法了。　　几个星期以后，也就是1899年8月，莱特兄弟制造了一个双翼飞行器。在一群小男孩的围观下，威尔伯来到城郊的一块空地上试飞。这个飞行器的翼展（即两翼梢间的距离）为1.5米、宽41厘米。机翼的扭曲由4根连着地面的绳子来实现。两根绳子连着右翼梢的前部，其中一根绳子连着上翼，一根绳子连着下翼，这两根绳子的另一头分别拴在地面操纵者手中的一根短木棒的两端；连着左翼的两根绳子也是同样地拴在另一根木棒上。操纵者用这两根短木棒就可以随心所欲地控制飞行器的机翼。他用自己的手腕同时改变木棒的倾斜度来使飞行器的上翼推前或者移后。如果向相反的方向倾斜木棒，就可以把某一侧上翼的翼梢拉到同侧下翼的前面，同时在另一侧，下翼梢也会被拉到同侧上翼梢的前面。　　上下翼这种向相反方向的移动导致了机翼的扭曲。这样，飞行器两侧的机翼就能形成不同的迎角。如果飞行器的一翼开始下沉，那么把它扭曲成一个较大的迎角，就能得到更多的升力，飞行器也就能够恢复到平衡状态了。　　要想保持飞行器前后的平衡，只要操纵者把手中的木棒向同一个方向倾斜——让飞行器的上翼作前后方向的移动，来改变升力的重心就行了。这次试飞非常成功，因为威尔伯有效地利用了机翼的扭曲或弯曲，取得横向稳定或侧向平衡。　　莱特兄弟除设计了这种能够前后移动的机翼外，还在尾部设计了一个“升降舵”。它安装在一对木杆上，这一对木杆又垂直地连接在联系上下机翼的立柱上。当上翼被拉向前使飞行器朝上飞的时候，升降舵因上表面受空气压力而下降，这样便帮助飞行器往上飞——就像今天飞机尾部的升降舵一样。　　进行了这次成功的试飞以后，尽管莱特兄弟的飞行兴趣并没有丝毫减弱，可他们在一段时间里并没有再进行飞行器的试验。他们正积极地收集全国各地关于风速的资料。1899年12月，莱特兄弟给华盛顿气象局写了一封信。气象局局长威利斯·摩尔给他们寄来了大量的包括有各地风速统计资料的政府公报。莱特兄弟对这些资料进行了反复的研究。除此以外，他们没有进行更多的人们提到的飞行试验了。　　1900年5月，威尔伯给住在芝加哥的奥克塔夫·夏努特写了一封信。　　后者曾著有《飞行器的进步》。尽管夏努特由于建造西部铁路、堪萨斯大桥和芝加哥堆料场而在工程界颇有名气，然而他在1891年到1893年间一再重印的这本书使他很可能成为航空史研究方面最著名的权威。想到夏努特一定会有兴趣，威尔伯在信中告诉他自己制订了一个用人操纵飞行器的计划。他说，通过这个计划，人们能够在空中长久地实际地驾驶一个飞行器。他建议说，在一座塔台上用一根绳子就可以引导这个飞行器。威尔伯还在信中向夏努特介绍了这个飞行器将要采用的操纵系统——扭转机翼来进行横向控制，让上机翼进行前后方向的移动来进行纵向控制——这种操纵系统去年8月在一个1.5米长的飞行器上已经试验成功了。最后，威尔伯问夏努特，他是否知道有什么地方的风速适合进行这种飞行试验。（这封信是威尔伯写给夏努特的第一封信。从此，他们相识了，相互间的通信持续了好多年。）夏努特建议说加利福尼亚州的圣地亚哥市和佛罗里达州的圣詹姆斯城（派恩艾兰）可以考虑作为试验场地，因为那些地方只持续地刮着微弱的海风。不过，他又指出，那些地方没有沙质的小山坡，或许在南卡罗来纳州和佐治亚州的大西洋海滨能够找到更好的地方。　　当春天购买自行车的热潮退落以后，莱特兄弟有了更多的时间来做其他的工作了。他们又开始满腔热情地研究飞行器的平衡课题了。每一天，他们都提出和讨论新的方法。奥维尔认为，用前后移动上翼来保持飞行器的纵向平衡虽然在他们的飞行器上试验成功了，可在一架载人的滑翔机上就不实用，况且这种滑翔机要从地面起飞，在天空中飞行后再着陆于地面。到底飞行器的平衡度要有多大，才能承受得起载人滑翔机上的种种负荷呢？莱特兄弟日夜为这些问题绞尽脑汁。　　奥维尔主张滑翔机的上翼要固定安装在机身上，升降舵要安装在机翼前面，并跟机翼保持一定的距离。在这个位置上，滑翔机起飞时，升降舵就不会因接触地面而被弄坏。如果由于某种原因升降舵失去了工作能力，驾驶员也能在滑翔机升空以前及时发现。威尔伯则提出，既然弯曲的翼面比平展的翼面飞行效果更好，那么前方向舵或者升降舵应该是能变形的，当空气压力作用在舵的任意一面时，舵面都能迎着气流弯曲成凹形，而当空气沿舵面边缘流过时，舵面又能恢复平面状态。　　莱特兄弟在书中读到，机翼越接近于水平状态，升力中心就越向机翼的前缘移动。他们想，要是将前升降舵装成负迎角，那就能得到固有的纵向稳定性了。所谓负迎角就是机翼的前缘低于后缘。这样来设计滑翔机的升降舵，那么在滑翔时每当机翼接近于水平状态，其下面以较小的迎角迎着气流时，升降舵的上面必将以较大的迎角迎着气流。因此，他们得出结论，当机翼变得接近水平状态时，其升力中心的前移，将使飞行器处于抬头状态，而前升降舵的上面将承受更大的压力，从而抵消作用于机翼下的升力。　　后来进行的试验证明设计成负迎角的前升降舵不能给飞机提供他们所期望的稳定性。其原因是实际上作用于弧形翼上的升力中心同威尔伯读到的资料刚好相反，是向机翼后缘移动的。不过莱特兄弟后来发现威尔伯的推论还是有道理的，只是由于升力中心是向后移而不是向前移，而升降舵就不应该设计成负迎角，而是相反。　　莱特兄弟的升降舵有三个特点是过去任何一架滑翔机上所找不到的。第一，它被安装于机翼的前面，这样在着陆和起飞的时候有较少被撞坏的危险。第二，它是可操纵的，而不像过去的飞行器那样是被固定死的。第三，在迎着气流的一侧，它被设计为凹形，而不是平面。在莱特兄弟早期的研究阶段，他们认为机翼前的升降舵是他们最重要的发明，因为从他们读到的材料来看，他们以为他们解决了比横向平衡更棘手的难题。　　后来，莱特兄弟发现将升降舵置于机翼前的好处还有两点是开始时并没有想到的。其中一点是当飞机“失速”——飞行速度过慢时可避免头部俯冲带来的一切危险。第二点，具有正迎角的前升降舵下面有一个升力，它不只是给飞机带来了稳定性，而且还承受了一部分载荷，减轻了机翼的压力。（相反，机尾的升降舵因设计成反迎角来给滑翔机提供稳定性，承受来自上方的压力，它还增加了机翼必须承受的载荷。）　　1900年8月1日前后，莱特兄弟决定制造一架载人的滑翔机，以便试验他们的设想。为了能够在实践中操纵它，他们必须让它在空中像风筝一样进行试飞。为此目的，他们必须尽快找一个没有树木或者灌木的沙质山丘和一片开阔地。他们又一次阅读了华盛顿气象局寄给他们的报告。几处风力适宜的地方都在遥远的西部，东部只有一处比较接近代顿市，那个地方的名称很奇怪，叫做基蒂霍克，在北卡罗莱纳州。他们决定立即写信到基蒂霍克，以便进一步了解那儿的情况。

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