艰难的起飞

正像历史上许多技术的发明都有着源远流长的孕育、萌芽过程一样，发明飞机的构想也可以追溯到远古时人类对茫茫空间的迷惑和向往。

早在上古时代，在有关代达罗斯与伊卡洛斯的古希腊神话中，人们就梦想着能够“像鸟儿那样飞翔”。拿现代飞机与鸟类相比较，不难看出二者之间在外形结构方面有着诸多的相似之处:产生升力的翅膀(机翼);保持平衡的尾巴(机尾);作为主体的身躯(机身);供起落用的脚爪(起落架)。由此，我们可以很自然地找出古人为什么把鸟类作为他们力图登天的第一个模仿对象的理由。中国的屈原、公输班、墨翟、“王莽飞人”，意大利的达·芬奇等，这些伟大的人物都曾沿着这条道路做过不懈的探索。当然，他们最后均以失败而告终。

17世纪80年代，意大利生物学家波莱尼终于发现了出现上面问题的根本症结所在。他在一篇关于飞行的论文中明确指出，人体通过肌肉收缩所能产生的动力只有鸟类肌肉收缩所产生动力的4%，人类想依靠自身机体肌肉收缩所发出的微弱功率来支持人体重量在空中作较长时间飞行的想法是不可能实现的。而且，时至今日，虽然空气动力学研究已经达到了相当高深的程度，但在理论上却仍然无法弄清楚鸟类扑翼产生力量的规律，要制造出有效、实用的扑翼机来，仍然是一件非常困难的事情。

波莱尼的研究成果无疑从理论上宣判了那些希望通过模仿鸟类飞行行为来实现人类飞行的梦想的死刑。正如后来的一位航空学者所说，“人类飞行靠的是智慧之力，而不是筋肉之力”^[1]。虽然在波莱尼的前后，还有人采取借助机械弹力或火药的燃烧力等一系列措施进行人类飞行的探索，但这些探索最终至多只能算作是一些悲壮的航空游戏而已。

人类千百年来的飞天幻想，一直到18世纪下半叶，才开始透露出诱人的成功曙光。

1783年6月4日，在法国首都巴黎富丽堂皇的凡尔赛宫前，国王路易十六和王后坐在万头攒动的人群中，观赏了第一次成功的升空表演。飞行工具是一个根据阿基米德原理、依靠空气静浮力在空中飘浮的彩色大气球。它被系在两根高高矗立的木柱上。当气球的发明者蒙特戈菲尔兄弟(J．M．Montgolfier;J．E．Montgolfier)往热灶里添加羊毛和干草，使灶中喷出的一股股热气和浓烟将气球鼓起时，这只大蘑菇形状的彩球便缓缓升起，最后将用绳子系在下面的吊篮中的有史以来的第一批空中乘客——一只羊、一只鸡和一只鸭——带到了450米高的空中，并随风飘移了大约2．5千米，然后降落在森林边缘的草地上。此时，吊篮里的乘客竟然个个身心愉悦，安然无恙。

首次载活物成功飞行的消息轰动了整个法国。国王路易十六更是兴致勃发，他特意下令，提供两名死刑囚犯去作试飞乘客。然而，他的这一决定却引起了法国社会的愤怒反应，人们普遍反对将第一次升空的伟大荣誉归属于罪大恶极的死囚。特别是宫廷历史学家德罗齐尔，他对国王的决定异常愤怒，主动提出要做试飞的乘客。达兰迪侯爵对他表示坚决支持，也志愿加入他的行列。于是，国王改变了初衷。

1783年11月21日，两位航空先驱者在巴黎的穆特堡垒前，爬进了系在涂有黄、蓝两色的大气球下装有帷幕的圆形吊篮里。在完成一切准备工作、解开系留的绳索后，他们开始了人类历史上第一次升空飘飞的伟大壮举。气球上升到了900米的高度，在人潮如海的欢呼声中，共用25分钟的时间飞越了巴黎上空，然后，安全地降落在9千米以外的蒙马尔特。

同在这一年的8月，法国物理学家查理(J．A．C．Charles)和罗伯特兄弟(A． N．Robert;M．N．Robert)一起，利用卡文迪许实验室于1766年发现的氢气，制成了世界上的第一个氢气球，并放飞成功。同年12月1日，查理和德罗齐尔乘氢气球达到了2000米的高度，他们携带着温度计与气压计，观测了气温、气压随高度上升而下降的情况。

从此，气球成为了盛极一时的登天工具。

气球作为人类最早使用的飞行器，虽有结构简单的特点，但它毕竟只能随风飘移，所以，其飞行带有很大的盲目性。奥地利在1809年使用气球空袭水城威尼斯时，就吃过这方面的苦头。当时，奥地利人将30磅重的炸弹和燃烧弹用绳子系在一只只热气球下面，于上风处向威尼斯城施放。按照他们的设想，在气球飘至威尼斯城上空时，慢慢燃烧的导火索将会把绳子烧断，炸弹和燃烧弹就可以直接落入威尼斯城内。可是，空袭的结果却使奥地利人狼狈不堪。因为，奥军根本没有想到，上层大气的流动情况恰好和地面的风向相反。轰炸气球升空后不久，一个个都掉转方向，飞了回来。于是，炸弹、燃烧弹全都落在了奥地利人自己的头上。

人类要实现自由飞行，首先必须能够自主地操纵气球。这一基本要求，直到发明了蒸汽发动机等机器动力装置并将它们和气球结合在一起时，才最终得到满足。

1852年，法国人季裴德(J．Thibend)用一台3马力的蒸汽机带动3叶螺旋桨，成功地推动充满氢气的气囊破风前进。因这只带有动力的气囊外形似船，所以人们将其称为“飞艇”。于是，世界上的第一艘飞艇便诞生了。1884年，法国人试验软式动力飞艇，即依靠充气压力来保持气囊外形的飞艇取得成功; 1888年，法国人卡尔约菲(Karwofer)把戴姆勒汽油机装到气球上，制成了第一个可供实用的飞艇;1900年，根据德国退役将军齐柏林(C．Zepplin)提出的构造原理，德国人制造出了一种内有金属骨架、外包裹织物蒙皮的硬式飞艇——“齐柏林”式飞艇。“齐柏林”式飞艇的客舱与气囊连成一个整体，到1928年时，其气囊的容积达75000立方米，客舱内已可以搭载几十名乘客。它定期飞行于欧洲和南、北美洲之间，并以能完成环球飞行而震惊世界。

飞艇的出现引起了军事界的极大兴趣，尽管其制造技术尚不够完善，但各国的军事家们还是把它作为新式工具匆匆忙忙地投入了战争行动。1914年7月28日，第一次世界大战爆发。在大战初期，德国政府首先拨巨款给齐柏林飞艇制造公司，大力发展军用飞艇。当时，德国共建造了11艘“齐柏林”式飞艇。这些飞艇的容积为18000～27000立方米、飞行速度为80～90千米/小时、有效载重量为8～11吨，其飞行高度达2500～3000米，都装有火炮、机枪和炸弹等武器。在作战过程中，它们曾被用来袭击敌方的城市及军事设施、攻击敌人的潜艇、进行海上侦察和探测地(水)雷场等行动，直接造成了举世闻名的伦敦“齐柏林恐慌”历史事件。1915年，俄国人也用“翠菊”号和“兀鹰”号飞艇对德国的后方进行了几次空袭。

在整个第一次世界大战期间，各参战国一共制造了466艘飞艇。其中，英国213艘、德国123艘、法国52艘、美国50艘。

飞艇一方面依靠空气的静浮力来克服重力而在空中飘浮，另一方面，又依靠发动机的推力来克服空气阻力而前进。与气球相比，飞艇具有非常明显的优越性。但是，飞艇上浮必须采用密度较小的氢气或氦气，而充氢气的飞艇曾多次发生过着火爆炸事故，充氦气的飞艇虽相对比较安全，却由于体积庞大，臃肿笨重，结构不够坚固，一再出现因被飓风吹折尾翼而坠落大海的情况。意大利的“意大利”一号、美国的“阿克伦”号和“梅肯”号、英国的R－38号和R－101号、德国的“兴登堡”号等飞艇的相继失事，给飞艇制造业投下了浓厚的阴影。

此外，飞艇还由于有飞行速度慢、方向不能随意控制的弱点，在战争中面对后起之秀——飞机的攻击时，基本上是毫无招架之力。比如，在“一战”中期，英国皇家空军就清楚地发现，德军的“齐柏林”式飞艇看起来很强大，其实不堪一击，用几发机枪燃烧弹就能将其置于死地。后来，虽然德军在其飞艇上安装了自卫机枪，但无济于事，因为飞艇巨大的艇身太容易被英军的战斗机击中了。1915年10月，德军最高统帅部曾得到过一张统计表，该表中注明:在过去的18个月时间内，飞艇共进行了51次空袭，共投弹196吨，炸死557人、炸伤1360人;为取得这些战果，德军共损失了飞艇80艘。这份统计表最终动摇了德军最高统帅部对飞艇的信任。

在此之后，随着飞机制造技术的发展，特别是先进轰炸机的不断问世，原先对飞艇寄予厚望的各参战国便逐步将热情转移到研制飞机上来了。因此，飞艇的制造和使用只时兴了一阵，到20世纪30年代末期，即走向了衰落。

人类航空时代的新纪元是于1903年12月17日在美国加利福尼亚州北部基迪霍克村的一个海滩上悄悄开始的。第一次驾驶自制飞机进行史诗般飞行表演的人是美国的两位自行车工人——莱特兄弟(Wilbur Wright，Orville Wright)。这架装有马达的载人双翼飞机，以在天空中飞行了59秒钟、约260米距离的记录，实现了人类长期以来的梦想、希望和奋斗目标。

在此之前，18世纪的英国科学家凯利(D．Kelly)曾制造过滑翔机模型。凯利根据自己的实践经验，大胆地断言，人类飞翔要“用一具轻巧的发动装置去推动倾斜的平面”^[2]。而出生于法国的美国著名建筑工程师夏纳特(Octavo Chanute)，对飞机的发明也作出过非常重要的贡献。他不仅发表了多份空气动力计算表，而且还设计了一架双翼滑翔机。这架滑翔机在飞行中极为平稳，对后来莱特兄弟的工作产生过极其重大的影响。

1896年5月6日，美国科学家兰利(Samuel Langley)利用其研制的一架飞机模型进行了成功的试飞。该模型重9磅，用蒸汽推动。它从位于波托马克河里一艘宽敞的游艇上起飞后，在空中飞行了半英里的路程，并安全着陆。这是用马达驱动的飞机第一次成功的飞行。兰利对用动力装置驱动飞机上天一直都充满着信心，他曾从美国国会获得过支持他进行飞行试验的经费。

1896年的飞机模型成功飞行后，兰利又建造了一架原型飞机，他的助手曼莱(C．M．Manly)为这架飞机制造了一台五汽缸的汽油马达。1903年12月8日，他们先把这架新飞机抬到位于波托马克河里那艘游艇的顶上，然后，两人都登上飞机，由曼莱驾驶。但是，这一次他们没有获得成功。飞机一从船上被弹射出去，就栽入了冰冷的河水里。

仅仅在9天之后，莱特兄弟就做出了前面讲的那次划时代的成功飞行。

莱特兄弟的飞机研制和训练是从滑翔飞行入手的。他们的父亲曾在1878年购买了一架用橡皮圈推动的模型飞机，这架模型飞机较好地启迪了兄弟俩的想象力，促成了他们人生道路的转折。经过上千次的滑翔飞行，莱特兄弟获得了大量关于升力、阻力和速度的数据，并在此基础上，通过对纵向和横向结构的反复改进，终于于1903年夏天，制造出了那架具有深远历史意义的双翼机，他们将其取名为“飞行者”。

“飞行者”长6．5米，翼展12．3米，全重280千克。与现代飞机相比，“飞行者”在外形上的最大差异是，它的机身前有一对小翼，即将水平尾翼移到了机首。这对小翼起着升降舵和水平安定面的作用，可以增加飞机的稳定性。在动力方面，莱特兄弟巧妙地用活塞式发动机代替了笨重的蒸汽机，这是一个很大的进步，也是他们能够取得成功的重要原因之一。

当“飞行者”在1903年12月17日那个激动人心的日子里，像一只初学飞翔的小鸟，摇摇晃晃地升入空中时，世界航空史上也就树立起了一座高耸入云的丰碑。它宣告了发明者在获得成功后脱口而出所说的结论:“飞行的时代来临了!”

1904年7月25日，法国航空家布莱里奥特(Louis Bleriot)驾驶一架自行设计和制造的小型单翼飞机，在37分钟的时间内飞行21英里，成功跨越了英吉利海峡。他的这次飞行震惊了世界，使有远见的军人们开始意识到飞机的潜在军事价值。于是，许多国家和政府竞相拨款资助空气动力学的研究和飞机的制造。

到1908年时，莱特兄弟的飞机已经能够以每小时40英里的速度飞行100英里。而其他的早期航空先驱者们也制造出了一些双翼、三翼或单翼飞机。

在早期的世界航空事业中，有两位中国的先驱很值得一提。

一位是冯如，一名华侨的后裔。1907年，他在美国的奥克兰开设工厂研制飞机。从1908年起，他连续多次进行了试飞试验。1909年6月获得成功，设计、制造出了第一架出自中国人之手的飞机。1910年10月，冯如驾驶着自制的飞机参加国际飞行比赛，飞行高度达210米，时速为105千米，航程32千米，飞机的性能居世界先进行列，得到了国际飞行协会的优秀证书。1911年2月，冯如带着两架自制的飞机返回了中国，准备组织飞行队参加孙中山先生所领导的革命。然而，由于清政府很快垮台，这个计划未能实施。辛亥革命后，冯如在1912年8月5日于广州燕塘做飞行表演时，不幸失事身亡。

另一位名叫谭根，也是一名华侨的后裔。他生长于美国的旧金山市。其突出贡献在于对早期水上飞机设计和试验的深入探索。1911年，谭根带着他设计、制造的第一架水上飞机，参加万国飞机制造大会，在表演中获得了水上飞机竞赛第一名。此后，美国政府曾任命他为加利福尼亚航空队后备军司令官，并聘请他教授军用飞机的驾驶技术和炸弹施放技术。日本人十分敬佩谭根，称誉他为“东亚飞行界第一人”。