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航空史话:介绍人类飞行器的发展历史

2020-03-09 23:56航天世界 人已围观

简介人类航空发展史航空史话:介绍人类飞行器的发展历史_历史学_高等教育_教育专区。铝合金的发明! 航空材料对飞机性能的影响很大,材料技术的不断进步是航空发展历程重要的组成部 分。 20 世纪头...

  航空史话:介绍人类飞行器的发展历史_历史学_高等教育_教育专区。铝合金的发明! 航空材料对飞机性能的影响很大,材料技术的不断进步是航空发展历程重要的组成部 分。 20 世纪头 20 年,德、法等国已经设计出为数不多的几架铝合金飞机。由于在气动布 局上没有大的突破,

  铝合金的发明! 航空材料对飞机性能的影响很大,材料技术的不断进步是航空发展历程重要的组成部 分。 20 世纪头 20 年,德、法等国已经设计出为数不多的几架铝合金飞机。由于在气动布 局上没有大的突破,所以性能没有什么提高,而且还增大了质量。但是,随着对飞机性能要 求的不断提高,飞机速度的提高,载重的增大,机动性增强,木质材料的缺点越来越多地暴 露出来,诸如结构脆弱、安全性差等,木质结构走到了尽头。人们也逐渐意识到全金属飞机 的安全性大大优于木质飞机。 1906 年,法国工程师维尔姆在一次实验中意外地发现含 4%的铜、0.5%的镁、0.5%的锰 以及少量硅、铁的铝─铜─镁合金,在急速冷却之后,强度和硬度均会有所增加。这就是最 早出现的铝合金──杜拉铝。杜拉铝问世以后,人们一直把提高铝合金的抗拉强度作为研究 重点。从 20 年代开始,美国人通过在合金中增加硅和镁的含量,先后研究出 2014 铝合金和 性能更好的 2024 铝──超级杜拉铝合金,抗拉强度显著提高。这种铝合金的研制成功,为飞 机材料开辟了光明的前景。20 世纪 30 年代以后,铝合金逐渐取代早期的木质材料成为飞机 材料的主流。 后来,人们研制出了更多的航空用铝合金材料。至今,铝合金仍是飞机的主要结构材料。 全金属飞机的发明 全金属飞机最早产生于军用飞机领域,世界上第一家全金属飞机是德国飞机设计师容克 斯设计的 J.1“锡驴”(Blechesel),这种采用铝合金蒙皮和防护装甲的双翼机,还是最早的攻 击机,机上安有机枪,载有少量炸弹,可低空对地面目标进行扫射轰炸。1915 年 12 月 12 日,J.1 首次试飞,标志着全金属飞机的诞生,为飞机性能的迅速提高开辟了道路,也标志 着飞机发展进入一个新的时代。 全金属民用飞机的研制则较晚,出现在一战结束之后。1925 年,福特汽车公司的飞机 制造部推出了全金属、三发动机的福特型客机。但是,当时的全金属飞机在性能上并无优势, 而且造价较高,所以,20 年代末 30 年代初,美国各航空公司的飞机仍以木质飞机为主。但 木制飞机的安全性较差逐渐引导全金属飞机进入飞机发展的主流。 1931 年 3 月 31 日,一架美国环球航空公司的福克型客机在堪萨斯州坠毁。虽然这样的 的事故当时经常发生,但由于遇难者中有一位名闻名全美的橄榄球教练,因而引起了举国震 动。全国上下一致指责环球航空公司和它的木质客机,从根本上动摇了公众对木质飞机的信 心。于是,飞机制造商们也加快了研制新型全金属客机的步伐。 20 世纪 30 年代,比较著名的全金属客机主要是波音公司的波音 247 和道格拉斯公司的 DC 系列 涡轮增压器──提高发动机性能的大发明 喷气发动机诞生以前,所有的飞机都采用活塞发动机。活塞发动机结构复杂、质量大、 功率低、维护困难,随着飞机对发动机要求的不断提高,发动机本身就出现了变革的趋势。 其中,涡轮增压器的发明大大提高了发动机的性能。 1870 年以后,蒸汽轮机发明,即用蒸汽驱动涡轮;同时,内燃机也出现了,二者结合, 诞生了新的涡轮机──燃气轮机。燃气轮机可以通过燃烧气体直接驱动轮机旋转,具有结构 简单、体积小、质量轻、转速高的特点。 在此基础上,一种特殊的燃气轮机──活塞发动机涡轮增压器发展起来。1905 年,瑞士 工程师比希首次提出涡轮增压的概念。1918 年,美国通用公司工程师莫斯开始设计和研制 涡轮增压器,并取得成功。 我们知道,随着高度的增加,大气密度和含氧量都会降低。发动机要正常工作,汽缸内 必须吸入足够的空气。在发动机前面安装涡轮增压器,增压器旋转使空气在进入汽缸前压缩 以提高空气的密度,这样汽缸可以在更高的压力下工作,从而改善发动机高空性能或提高起 飞时发动机的功率,使得飞机在高空有了更好的表现。此外,涡轮增压器的发展还促进了航 空工业与涡轮技术的结合,为后来航空动力向喷气发动机的转变储备了一定的技术力量。 可收放起落架──大大降低飞行阻力 人造飞行器都有离地升空的过程,而且大多数都需要着陆或回收。对飞机而言,实现起 飞着陆功能的装置主要就是起落架。起落架可以在飞机停放、滑行、起飞、着陆、滑跑时用 于支撑飞机重力,承受相应载荷。所以,起落架其实就是飞机的“腿”。 早期飞机的起落架是固定的,当飞机在空中飞行时,起落架仍然暴露在机身外。这在飞 行中弊端很多,主要是空气阻力太大,降低了飞行速度,同时也会导致耗油量增加和航程缩 短。而且,一旦起落架在空中损坏,飞机就无法降落。在第一次世界大战中,飞机的起落架 很容易被击中,导致飞机无法降落而坠毁。 一战结束后,各国开始在飞机的起落架上大下功夫。1920 年,美国人在“戴顿─莱特”RB 型竞赛机上安装了能收放的起落架,从而大大提高了竞赛成绩。这种可收放的起落架,被世 界各国纷纷效仿。“戴顿─莱特”飞机不仅是世界上第一架具有收放式起落架的飞机,而且还 是世界上首次采用变弯度机翼的飞机。 飞机飞行时将起落架收到机翼或机身之内,以期获得良好的气动性能,飞机着陆时再将 起落架放下来。现代飞机不论是军用飞机还是民用飞机,它们的起落架绝大部分都是可以收 放的,只有一小部分超轻型飞机仍然采用固定形式的起落架。 翼型研究──飞机研制渐渐成为科学 机翼是各种固定翼航空器最重要的气动部件,它的发展对航空技术的进步有着巨大影 响。机翼研究首先涉及的就是翼型,翼型研究使飞机研制渐渐成为一门科学。 翼型对机翼升阻比特性有重要影响。飞机诞生初期,翼型是模仿鸟的翅膀弯曲形状设计 的,莱特兄弟、桑托斯?杜蒙的第一架飞机都是如此。这种翼型虽然升力较大,但阻力也很 大,升阻比较低。 20 世纪 20 年代,德国哥廷根大学利用俄国科学家茹科夫斯基的理论翼型和德国科学家 门克的薄翼理论,在大量试验基础上,设计出哥廷根 225 和 387 翼型。此后,美国、英国、 德国、前苏联都进行了系统的翼型发展。其中,美国航空咨询委员会发展的 NACA 翼型系 列影响最大。 20 世纪 30 年代末开始,一批空气动力学家提出层流翼型设计方法。与普通 翼型相比,层流翼型最大厚度位置更靠后缘,前缘半径较小,上表面比较平坦,能使翼表面 尽可能保持层流流动,减少摩擦阻力,提高临界马赫数。层流翼型是翼型发展的重要里程碑。 这一概念得到各国科学家的高度重视。后来层流翼型的设计方法不断改进,广泛用于高亚速 飞机和超声速飞机。 60 年代开始,所谓跨声速无激波翼型的研究兴起。比较著名的是 1962 年英国人皮尔赛 提出的“尖峰”翼型和 1969 年美国人科恩设计的超临界翼型。 变距螺旋桨──改善飞机的适应性 早期的飞机都是靠螺旋桨桨叶在空气中旋转,不断把大量空气向后推去,从而产生向前 的推进力。螺旋桨旋转时,桨叶剖面弦与旋转平面的夹角称为桨叶安装角。螺旋桨旋转一周, 以桨叶安装角为导引向前推进的距离称为桨距。 螺旋桨分为定距和变距两大类。木质螺 旋桨一般都是定距的。适合低速的桨叶安装角难以适应高速,反之,适合高速的安装角难以 适应低速。所以定距螺旋桨只能在选定的速度范围内效率较高。为了解决这一矛盾,出现了 变距螺旋桨,即通过控制装置改变螺旋桨的桨距。 事实上,最早提出变距螺旋桨思想的是英国航空先驱维纳姆。1872 年,他在航空学会 的年终报告中,初步提出这一全新思想。不过他的思想大大超越了时代,因此一直没有找到 应用场合,逐渐被遗忘了。 一战时期,人们又开始意识到变距螺旋桨在提高发动机功率 和自身效率方面具有很大的潜力。但在金属螺旋桨问世之前,由于木制螺旋桨结构上的限制, 使得变距螺旋桨还停留在理论上。1923 年金属螺旋桨进入实用阶段后,变距螺旋桨的需求 日益迫切,传统定距螺旋桨已经无法同时满足起飞和巡航的要求。1933 年,自动变距螺旋 桨首次在波音 247 运输机上得到应用,其性能明显改善。变距螺旋桨,大大改善了飞机的适 应性。 单翼机──历史地位逐步确立 飞机的机翼是产生升力的主要部件,机翼升力与其面积成正比,面积越大,升力也越大。 但早期飞机的材料主要是木材,木质结构的机翼如果很大,很容易在飞行中折断。于是,设 计师们采用两副较小的机翼,安装在机身的上下两层,中间用立柱和金属线固定在一起。早 期飞机以双翼机居多,但双翼机的缺点很明显:一是结构复杂,给制造带来很大困难;二是 阻力很大,消耗额外功率;三是速度很难提高。此时虽然也出现过单翼机,但是人们普遍认 为单翼机结构单薄,安全性和稳定性不如双翼机,驾驶起来比较困难。 20 世纪二三十年代,随着铝合金应用于飞机材料,全金属飞机不断出现,一般都采用 单翼结构。在当时的航空竞赛中,全金属单翼机性能优势明显。随后,单翼结构被引入战斗 机的设计,在这方面德国和英国走在领先位置。美国则是在客机和轰炸机等大型飞机上首先 使用全金属单翼结构。1933 年后,苏联研制的战斗机都开始采用单翼布局。 20 世纪 30 年代,客机、轰炸机、战斗机都实现了由木质双翼机向全金属单翼机的过渡。 第二次世界大战时,战场上已经几乎看不到双翼机的身影了。就这样,单翼机的地位逐步确 立起来。 航空仪表──飞行员的有力助手 早期的飞机并没有专门设计的仪表,飞行员往往凭感官掌握飞机的方向、姿态、速度和 发动机工作状态。随着飞机性能的提高,人们发现许多有关飞机和发动机工作状态的信息是 人的感官所来不及反应的。飞行员一旦判断错误,就很可能发生飞行事故。 第一次世界 大战中,飞机仪表有了很大发展。1916 年英国研制的 SE.5 型战斗机上已安装了 3 种专门的 飞行仪表和 4 种发动机仪表。1927 年美国人林白驾机飞越大西洋时,飞机上除基本的飞行 仪表和发动机仪表外,还安装了陀螺罗盘、倾斜和俯仰角指示器、转弯倾斜仪和时钟。航空 仪表的出现,成为了飞行员的有力助手。 20 世纪 30 年代,专门的航空仪表相继试制成功。空速表、高度表、陀螺地平仪、航向 陀螺仪、升降速度表、转弯倾斜仪、无线电罗盘相继研制成功,发动机仪表也得到进一步完 善。二战以后,仪表技术的发展更为迅速,仪表的多功能化和机电综合化成为仪表发展的重 要趋势,出现了指引地平仪、航道罗盘和大气数据计算机。60 年代以后,随着微电子技术 和光电显示元件的发展,仪表数字化、小型化、综合化和智能化发展成为主流。 现在,在一些先进的民航机和军用飞机上,可以看到几块大型的显示器代替了以往的许 多仪表,可以综合显示必要的数据和信息。电子综合显示仪的出现,使飞机仪表的数量减少 了,但功能和可靠性却增加了。 导航──指引空中航路的功臣 飞机由于速度快、航程远,因此需要进行导航,即从一地准确地引导到另一地。早期的 飞机没有导航装置。当需要进行较长距离的飞行时,飞行员往往依靠铁路、公路或易识别的 地面物体辨认方向。 1910 年,无线电装上飞机进行空地无线电通信。第一次世界大战中,飞机开始装备中 波电台和监听式测向器。1932 年无线电罗盘开始装机使用。 20 世纪 30 年代,无线电导航开始用于飞机,这时主要是无线电罗盘和四航道无线电信 标。二战期间,无线 月美国开始试验罗兰远距无线电导航系 统,英国同时研制并使用了“奇”导航系统。二战后到 50 年代初,美国又研制成功罗兰C导 航系统,其作用范围可达 2000 千米。1955 年美国对新的无线电导航系统奥米加进行了试验, 1966 年用 4 个导航台进行了世界范围的试验。奥米加导航系统利用全球的 8 个导航台可实 现全球导航。此外,美国等国还研制了塔康近距导航系统、伏尔导航系统和多普勒导航系统。 自人造卫星诞生以来,探索卫星导航工作就已开始。1960 年美国发射了第一颗“子午仪”导 航卫星,经过试验证明了它的价值。1964 年,美国军方采用了“子午仪”导航卫星系统,1967 年,这种导航卫星网允许民用。从 1978 年开始,美国又开始发展新一代导航卫星导航星全 球定位系统,简称 GPS。到 1993 年,连同备份在内全部导航星发射部署完成。导航星全球 定位系统在军民用各个领域发挥了巨大作用。 “空中堡垒” “空中堡垒”为波音公司设计并于 1935 年试飞的一种远程重型轰炸机,开启了战略轰炸 机的概念。 20 世纪 30 年代后期,由于航空军事战略的变化,美国放松了攻击机和轻型轰炸机的研 制,转而加大力量发展重型轰炸机。1934 年美国陆军航空队提出招标,需要一种多发动机 的反舰作战飞机。1935 年,波音公司设计了 B-29 即 B-17 原型机,并于同年 7 月 28 日试飞 成功。1936 年 1 月,陆军订购了几架供试验用的 B-17 原型机。虽然其中的一架在飞行中坠 毁,但它的杰出表现使陆军于 1938 年决定大批订购 B-17 轰炸机。它是真正的飞行堡垒,武 器系统很重,包括一门机炮,12 挺机枪,可带 7.98 吨炸弹,特种作战改型可装 30 挺机枪。 在 B-17 的基础上,美国又研制出 B-24、B-29 等轰炸机。到 1945 年 4 月停产时,各种型号 的 B-17 共生产了 12000 架以上,在战场上损失了约 4700 架。 在第二次世界大战的欧洲战场上,B-17 因白天大规模持续轰炸柏林而闻名于世。太平 洋战争爆发前夕,B-17 被运往太平洋战场,但大部分在珍珠港事件中受损。随后,B-17 参 与了中途岛等海战,但是命中率较低,不如俯冲轰炸机和轻型轰炸机,所以战绩不佳。1943 年下半年,随着 B-24、B-29 飞机的引入,太平洋战场上的 B-17 所剩无几,并渐渐退出了太 平洋战场。 “勇士”号──大型飞机的起源 一战以前,欧洲航空大大发展起来,俄国则刚刚开始起步。但由于先驱者的努力,俄国 在 1913 年至 1914 年取得了一鸣惊人式的成就。这主要归功于著名飞机设计师西科尔斯基的 努力,他设计出 4 发动机飞机──“俄罗斯勇士”号,这是大型飞机的起源。 西科尔斯基(Sikorsky,1889-1972),出生于乌克兰的基辅,后加入美国国籍。1912 年, 他设计制造出世界第一架大型多发动机飞机,起初工人们都叫它“伟大号”。1913 年 5 月 13 日,西科尔斯基亲自驾驶这架飞机试飞成功,官方正式命名为“俄罗斯勇士”号。在进行了 50 多次飞行后,这架飞机无意中被一架正在飞行的飞机落下的发动机砸坏。 “勇士”号翼展长达 28 米,机长 19 米,总重量 5 吨,装有 4 台发动机,能载乘员一名、 旅客 8 名到 16 名,典型续航时间为 7 小时 45 分钟,最大速度为 95 千米/小时。 西科尔斯基在这架飞机基础上,又设计制造了另一种大型多发飞机“伊利亚?莫罗梅茨” 号,加大了发动机的功率。1914 年 2 月 11 日,它载 16 名乘客做了一次成功的飞行。据称, 这次飞行打破了当时所有的各项飞机飞行纪录,成为当时世界上最先进的飞机。第一次世界 大战期间,这种飞机用于执行侦察任务,还曾被改装为重型轰炸机。“勇士”号的结构设计有 着重要的意义,奠定了大型飞机的发展基础。 一战重型轰炸机 第一次世界大战还发展和验证了飞机轰炸的作用。大战刚开始时,法国和德国就建立了 专门的轰炸机中队。德国曾出动飞艇和轰炸机对英国实施过多次轰炸。俄国参战后,则组织 了大型“伊利亚?莫罗梅茨”飞机对波兰的目标进行了轰炸。 早期轰炸机实际上就是战时匆忙拉上战场的普通飞机,这类飞机载弹量小、飞行距离短, 在作战时没起到很大的破坏作用,但却给对方造成很大的心理压力。 1915 年后,战场上开始出现专门用于轰炸的轰炸机或侦察轰炸机,如英国的 RE5 轰炸 机、阿维罗 504B 轰炸机,法国斯派德 SX1 侦察轰炸机、高德隆 G4 轰炸机,法尔芒 F40 轰 炸机,德国西门子-舒克特公司 R1 轰炸机,意大利卡普罗尼 Ca46 轰炸机。它们的载弹量 一般只有几十千克。随着轰炸机飞行距离的不断增长,轰炸规模的不断扩大,对轰炸机研制 也提出了新的要求:增加载弹量、提高自卫能力、增加速度和提高升限。 到大战后期,新型轰炸机不断问世,性能迅速提高。例如,英国维克斯公司的“维梅” 轰炸机、意大利卡布罗尼公司的 Ca.42、德国齐伯林公司的 R.v1。其中,个头最大的是英国 汉德利?佩奇公司的 V/1500,起飞重量 13608 千克,载弹量 3390 千克,续航时间长达 6 小 时。此后,轰炸机日益朝着大型化方向发展。 皇家空军的建立 一战末期,英国组建了世界上第一支独立空军──皇家空军。早在 1912 年 5 月,英国就 组建了皇家飞行队,下设两个联队──海军联队和陆军联队,各自听命于陆军和海军。一战 中,英国陆海军航空兵在支援陆军作战、实施轰炸、争夺制空权方面发挥了自己的作用,但 同时也暴露出一些缺点:由于两支部队各自听命于陆军和海军,缺乏更多的自主权,彼此间 很难协调。另外,德国对英国进行的频繁空袭,造成几千人死伤,给英国人带来心理上的恐 慌。 鉴于这些原因,英国政府优先安排发展航空工业,加大飞机的研发生产力度。随着 1917 年中陆海军航空兵飞行队数目和飞机数量很快膨胀,英国政府内阁成立了防空和航空兵组织 委员会。同年,在一份报告中,该委员会建议组建一支包括陆、海军航空兵在内的独立空军, 由航空部集中统一领导。1918 年 1 月 3 日,英国航空部正式成立;同年 4 月 1 日,皇家海 军航空队和皇家陆军航空队合并,英国皇家空军正式成立。从此,英国皇家空军成为与陆军、 海军平行的独立军种。 到 1918 年 11 月停战时,皇家空军拥有了 200 个中队,22650 架飞机,近 3 万名军官和 33 万名士兵。此后,加拿大、澳大利亚、意大利、法国和德国先后成立了独立空军。 一战航空理论的发展 在一战的几次战役中,已集中采用使用航空兵进行空战和以轰炸机场等方式争夺制空 权。大战后期,战斗机机种已经形成并且地位越来越高,这对争夺制空权和为轰炸扫清障碍 发挥了重要作用。一些军事家开始注意到制空权的重要性。 制空权理论的代表人物是英国的空军之父特伦查德、美国的米切尔和意大利的杜黑。特 伦查德对制空权有过多次论述,并在战争中加以运用。他认为,为保证战略轰炸的实施,战 斗机机队应不惜一切代价夺取制空权,失去制空权就意味着失去战争;美国的米切尔在美国 还未正式参战时便组织有限的航空兵赴欧作战,为争夺制空权和建立独立空军奔走呼吁,他 在战后出版的《空中国防论》等著作中系统论述了航空兵作战、航空母舰、防空等战略和战 术问题,明确指出:“没有制空权就没有制海权”;意大利军事家杜黑提出了更完整的制空权 理论,他认为,空中战场是决定性的战场,空中战役是一种客观趋势,为此必须建立独立空 军。 一战结束后的二三十年代,各主要航空大国普遍接受了制空权理论和独立空军的思想, 加拿大、意大利、法国、德国、西班牙等国在这一时期先后建立了独立空军,而飞机的故乡 ──美国直到二战结束后的 1948 才建立起独立空军。 法布尔和寇蒂斯的水上飞机 早期的飞机,性能不高,航程有限,安全性也不佳。为扩大飞机的活动领域,同时保证 飞机出现故障时能在水上迫降,人们开始探索能在水上起飞着陆的飞机。为水上飞机的发展 做出开创性贡献的是法国人亨利?法布尔,他被称为水上飞机之父。 法布尔(H.Fabre,1882-1984),生于法国马赛一个船主家庭。由于家庭富裕,很小就对 飞行感兴趣的他有时间和条件从事航空空气动力学问题的研究。1907 年到 1909 年,法布尔 进行了一系列平板在气流和水流作用下运动特性试验,其中包括水翼面和浮筒试验。这些试 验加上他较深的理论素养,极大促进了他水上飞机的研制。 1909 年,法布尔设计了第一架水上飞机,装有 3 台活塞发动机,共同带动一副螺旋桨, 但飞机试飞没有成功。当年年底,法布尔又设计了第二架水上飞机──“水机”。“水机”装有 一台新型转缸式发动机,机身下安装三个水翼式浮筒,这在一定程度上可吸收降落时的水波 冲击力。 1910 年 3 月 28 日,法布尔在马赛附近拉米德港驾驶“水机”做第一次飞行,未能升起; 第二次水面滑行时,“水机”顺利升空,做了一次约 500 米的直线飞行,升空不久关掉发动机, 飞机在水上安全着陆;当天又飞了三次,其中一次实现了转弯飞行;第二天,他驾驶“水机” 飞出了 6 千米的好成绩。 法布尔的浮筒式水上飞机有许多缺点,如空气阻力大,浮筒与机身连接件易于破坏等, 因此这种水上飞机的历史非常短暂。 1910 年,法国巴黎航空展览会上,法布尔的水机引起美国人格兰?寇蒂斯(G.Curtiss,1878 -1930)的极大兴趣,他构想了新原理的水上飞机,同时首次提出航空母舰设想。 1911 年,寇蒂斯将他设计的标准陆上飞机改成水上飞机。他在机身中部下方安装了一 只大浮筒,翼尖处又各安装一只小型浮筒,用于在水上滑行时保持稳定不致翻倒。这架飞机 被看作是第一架实用的水上飞机。同年 2 月 17 日,寇蒂斯驾驶它访问了停泊在圣迭戈湾的“宾 夕法尼亚”号军舰。1912 年,寇蒂斯设计了浮筒式的“三合一”式水上飞机。1913 年,寇蒂斯 对水上飞机结构布局做了根本性改造,诞生了船体式水上飞机。它将中部大型浮筒进一步放 大,形成船式机身,船体式水上飞机结构更紧凑简洁,安全性得到改善。 & N/ W k5 z5 W- x 水上飞机由浮筒式改进为船体式可以说是一项革命性变化。寇蒂斯水上飞机的试飞成 功,使美国海军对航空母舰和水上飞机发生了极大兴趣,实用型军用水上飞机几乎都采用船 体式,寇蒂斯也因此被誉为海军航空之父。 齐柏林飞艇的发明 19 世纪末 20 世纪初,随着动力技术和铝合金冶炼技术的发展,德国人齐伯林(F.Zepplin, 1838-1917)发明了硬式飞艇,这直到 20 世纪 30 年代后期一直被认为是飞艇技术水平的标 志。 1887 年开始,齐伯林就计划建造一只不同以往的、能够完成长途运输和空中作战等多 种任务的大型飞艇。1896 年,齐伯林建立了“飞艇飞行推进协会”,筹集了一笔资金,相继 建造了 LZ-1 号、 LZ-2 号、LZ-3 号飞艇。LZ-3 号飞艇在试飞中取得了完全成功,性能十分 稳定。 齐伯林开创的是一种全新的硬式结构:艇身全部采用铝制框架制成,框架外部有织物蒙 皮,隔框把整个艇身分为十几个舱室,每个舱室中放置一个气囊。硬式飞艇得到了德国政府 的支持,1909 年齐柏林创办了世界上第一家民用航空公司,德莱格(Delag)飞艇公司,从而 完成了飞艇从发明阶段到实用阶段的过渡,开始了航空史上的飞艇时代。 一战期间,各国建造了几百艘飞艇,用于执行轰炸和侦察任务。但战争中的实践证明, 飞艇由于自身的弱点,不适于作为一种攻击性武器。战后,飞艇开始用于长途旅客运输和邮 政运输等民用事业。到了 20 世纪 20 年代末,以英、美、德三国硬式飞艇为代表的飞艇技术 达到了全盛时期。但三国制造的大型飞艇后来大多相继失事,从此辉煌的飞艇时代结束了。 第一家飞艇空中运输公司 在客运飞机大量使用之前,首先担负民用客运任务的是轻于空气的航空器──飞艇。德 国人齐柏林创立了世界上第一个飞艇空中运输公司。 从 1887 年开始,齐伯林就计划建造一只不同以往的、能够完成长途运输和空中作战等 多种任务的大型飞艇。为此,他提出硬式飞艇的设想,并于 1896 年正式建造 LZ-1 号飞艇。 1900 年 7 月 2 日,LZ-1 第一次试飞。尽管试飞结果并不满意,但它的优越性十分明显,包 括载重量大、运行平稳、安全性好等。1907 年,德国政府看到了齐伯林飞艇在军事上和文 化上都有很大意义,专门拨出 50 万马克资助 LZ-3 号的试验。1908 年 9 月 30 日试飞时,飞 艇持续飞行了 37 小时,航程达 350 千米,创造了当时飞艇续航的最高纪录。自此,德国政 府确认了齐伯林飞艇的实用价值,开始资助齐伯林的研制工作。 1909 年 11 月 16 日,硬式飞艇发明家齐伯林创办的德国航空运输有限公司──简称“德 莱格”公司,这是世界上第一家商业性民用航空运输公司。1910 年开始用飞艇载客收费,到 1913 年 11 月一战爆发前夕,该公司在德国各城市间运客 34028 人次,航程达 17.37 万千米, 总飞行时间为 3175 小时,无一伤亡。 可以说,德莱格公司确定了航空公司经营的基本概念。 格诺姆发动机(气冷星形)发动机发明 航空发动机被喻为飞机的心脏,一架飞机的性能和可靠性如何,除飞机本身设计、构造 和材料等因素外,发动机也是最重要的因素之一。莱特兄弟之后,法国的列昂?拉瓦瓦索欧 设计了一种先进的“安东尼特”发动机,但终因可靠性不高而逐渐被另一种法国的新型发动机 所取代,这就是著名的格诺姆发动机。 1908 年以前使用的航空发动机大都采用铸铁、钢材、黄铜等金属做材料,装在木制飞 机上,形成沉重的负担,限制了飞机的性能。 法国的劳伦特?塞甘(L.Seguin)和古斯塔夫?塞甘(G.Seguin)兄弟认为,现有发动机体积大、 重量大的主要原因是需要有一个连续流动的水冷却系统,并配有一个大散热器和连接管路。 但管路容易断裂或损坏,他们在设计发动机时,就仅在气缸上安装散热片,将曲轴固定在飞 机上,将发动机固定在螺旋桨上,这样加快了热量的散失。 R- C \6 U/ T$ P! w 这种发动机称为格诺姆发动机,具有很高的效率和良好的可靠性,其综合性能超越了当 时所有的发动机。1908 年以后,格诺姆发动机被广泛应用于飞机上。到 1917 年以前,格诺 姆发动机独占约 80%的航空发动机市场。后来,人们在格诺姆发动机的基础上不断改进, 研制了各种性能优良的发动机,为飞机性能的提高奠定了基础。 布雷里奥飞越英吉利海峡 1909 年,一位勇敢的飞行家驾驶飞机飞越了英吉利海峡,完成了飞机的第一次国际间 飞行。这位勇士就是布雷里奥,法国早期著名飞行家和飞机设计师。 布雷里奥(L.Breliot, 1872-1936),出生于法国康布雷市,从 1896 年起开始从事航空事业。1905 年,他与伏瓦 辛合作研制浮筒式滑翔机,但试飞失败。1906 年他又在伏瓦辛的雇用下设计飞机。他先后 设计出布雷里奥Ⅲ号和Ⅳ号,但都没有成功。1907 年,他开始自己动手设计单翼布局形式 飞机,几经失败终于取得成功,首次完成了 40 千米的越野飞行。 为了鼓励航空的发展,1908 年,英国著名的《每日邮报》设下 1000 英镑奖金奖励第一 个飞越英法两国间的英吉利海峡的飞行员。1909 年 7 月 25 日凌晨 4 时 35 分,布雷里奥驾 驶飞机从法国加来起飞并越过海岸沙丘向海面飞去,经过 36 分钟的飞行,他终于在英国的 多佛成功着陆。这次飞行,他驾驶的是布雷里奥 XI 型拉进式单翼机,飞行距离达 41.9 千米。 飞越英吉利海峡具有巨大的科学和军事意义,布雷里奥也因此名声大振,成为享誉欧洲的英 雄。 此后,布雷里奥设计的飞机多次参加航空展览会,取得了不俗的成绩。在第一次世界大 战期间,他设计了多种军用飞机。 兰斯航空博览会 布雷里奥驾驶飞机首次飞越英吉利海峡轰动了世界。此后,各种飞机设计、制造和试验 的竞赛和展览活动纷纷兴起,航空发展进入了一个初步在体育和娱乐中应用的新阶段。其中 最有名的是 1909 年在法国兰斯举行的第一次大型航空博览会。 1907 年 3 月,英国伦敦举行过一次航空模型飞机的飞行竞赛。参观者虽不多,意义却 很大。1908 年,法国和英国举行了航空静物展览。1909 年 3 月,英国在伦敦又举办了一次 静物展览,吸引了大量观众,获得极大成功。这些展览活动向一般公众介绍航空知识,吸引 青年加入航空科学研究和试验领域。 1909 年 8 月 22 日,由航空设计家们发起,在法国的兰斯举行了第一次大型航空博览会。 会上设立了飞行速度、飞行距离和续航时间三项大奖。当时所有著名飞机设计家和飞行家, 都把他们制造的飞机带到这个城市来参加展览和竞赛。参加这次展览会的共有 38 架各种飞 机,其中的 23 架共进行了 120 次飞行。出色的飞行表演和竞赛,引来了大约 50 万观众的参 观。 兰斯航空展览会历时 8 天,影响深远,取得的经验迅速传到其它国家。此后,英国、美 国、德国相继举办了类似的航空展览会,通过相互交流和竞技,促进了飞机性能和技术水平 的提高。

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