第2章 军用飞机的产生及发展(2)
说到滑翔机，首先应介绍英国航空科学家乔治·凯利，早在1809年春天，凯利就成功地制造了世界上第一架滑翔机并进行了滑翔飞行。1849年，他曾让一个年约10岁的小男孩乘坐他制作的滑翔机从一座小山滑下，然后在观看的人群头顶上通过。他还曾让他的马车夫乘坐他1853年制成的一架滑翔机飞越一座山谷。凯利对于航空事业的贡献是多方面的，他在青年时代曾研究过旋翼直升机，而航空理论方面的贡献尤为突出。他是世界上第一个阐明重于空气航空器飞行原理的人。大约在1801年，凯利对鸟类飞翔的动力进行了研究，并于1804年在旋转臂上试验了一架滑翔机模型，又成为第一个利用旋转臂进行航空科研的人，从而为空气动力学的诞生和形成奠定了基础。他还提出了飞行器应采用流线型外形和机翼采用曲翼面的重要性。他系统地概述了现代飞机的概念，论证了现代飞机的基本组成和布局，他认为飞机应该包括机身、水平和垂直尾翼。此外，凯利曾从1807年开始研制热气发动机和火药发动机，探索质量更小的飞机动力装置。凯利撰写的《关于空中的航行》等理论著作，为后来的飞行器研制者提供了宝贵的经验。1903年的飞机发明人之一韦尔伯·莱特在1909年提到凯利时说：“他把飞行科学推进到了一个以前从未达到过的水平”。
另一位对滑翔机做出重要贡献的航空先驱者是德国工程师和滑翔飞行家，最早设计和制造出实用滑翔机的奥托·李林达尔。李林达尔自幼酷爱飞行，少年时曾进行过飞人试验，他长期观察研究鸟的飞行规律，并用自制的仪器对观察结果进行验证。1889年，他写成了《鸟类飞行--航空的基础》一书，论述了鸟类飞行的特点，分析了鸟翼的形状和结构，指出机翼也应像鸟翼那样具有弓形截面才能获得更大的升力。
1891年，奥托·李林达尔与其弟古斯塔夫·李林达尔合作制造了一架蝙蝠状固定弓形翼滑翔机，成功地进行了滑翔飞行，飞行距离超过30米，从而验证了曲翼的科学性。此后5年，他先后制造了5架单翼滑翔机和2架双翼滑翔机。开始时采用跳板方式起飞，后来改为在山坡上奔跑的方式起飞。起飞时，李林达尔用两臂支撑在滑翔机内，经过奔跑起飞后，身体坐在滑翔机中部安装的吊架上，依靠移动身体掌握滑翔机重心，控制滑翔机滑翔飞行的方向和速度。为了便于进行飞行试验，他在柏林附近建造了一座人工山。1893年后，他已能自如地操纵滑翔机滑翔90~230米远的距离。仅在柏林附近人工山试飞场进行了2000多次滑翔飞行试验，每次都留下详细记录，积累了丰富的资料，撰写成《飞翔中的实际试验》等书。他准备在充分掌握稳定操纵以后，在滑翔机上安装蒸汽机以实现动力飞行，但不幸的是，1896年8月8日，他在里话韦山驾驶滑翔机飞行时坠山受伤，翌日死于柏林的一所门诊所，他留下的最后一句话是“必须做出牺牲”。李林达尔虽然未能实现动力飞行，但他通过滑翔机进行的大量飞行实践和研究为后来的飞机研究者提供了宝贵的经验，他的著作被译成各种文字出版，特别是后来的莱特兄弟从他的经验中获得了许多启示。
凯利和李林达尔两位航空先驱者为20世纪初期动力飞行成功做出的重大贡献，使他们成为航空事业的伟大人物永垂史册。
滑翔机，这种没有动力装置、重于空气的固定翼航空器，它在下滑时，能够依靠自身重力进行稳定下滑飞行；在上升气流中，又能够像老鹰展翅那样平飞或升高。在其面世之初，充当了研制飞机的开路先锋，以后曾被广泛用于军事活动。在第二次世界大战中，希特勒曾在1943年7月25日利用滑翔机营救被囚在意大利亚平宁山的最高峰格兰撒苏（战后改名为科尔诺）山顶旅馆的意大利法西斯头子墨索里尼。在美、英盟军联合进行的诺曼底登陆战役的空降作战中、阿纳姆空降战役和莱茵河战役的空降作战中，都投入了超过千架的滑翔机。20世纪50年代以后，由于运输机和直升机的发展，空降滑翔机逐渐被淘汰，主要用于训练飞行员，但少数国家仍在研制新型无人驾驶滑翔机用以执行轰炸任务。
五、飞机的诞生与初步发展
飞机的诞生可以说是20世纪最重大的发明之一。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而两千多年前中国人发明的风筝，虽然不能把人带上天空，但它确实可以称作是飞机的鼻祖。20世纪初，有一对美国兄弟在世界的飞机发展史上写下了浓重一笔，创造了“人定胜天”的奇迹。他们就是莱特兄弟。
在当时，大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能，而莱特兄弟却不相信这种结论，从1900年至1902年他们兄弟进行一千多次滑翔试飞，终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号，并且获得试飞成功。这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功。1909年莱特兄弟创办了飞机公司。
研究初期的飞机使用的都是单台发动机。在飞行中，常常会出现发动机突然关机的故障。这对飞行安全始终是个致命的威胁。1911年，英国的肖特兄弟申请了多台发动机设计的专利。他们的双发动机系统，能使每一个飞行员都不用担心因发动机停车而使飞机下降。这在航空安全方面是一个重大的进展。人们把按照肖特专利制造的第一架飞机称为“3·2”型飞机。这个名字告诉人们，这种飞机装有3副螺旋桨，2台发动机。同时机上还装有两套飞行操纵机构，因此，两名驾驶员不必换座位就都能操纵飞机。
1927年至1932年中，座舱仪表和领航设备的研制取得进展，陀螺技术应用到飞行仪表上。这个装在方向支架上的旋转飞轮能够在空间保持定向，于是成为引导驾驶员能在黑暗中、雨雪天中飞行的各种导航仪表的基础。这时飞机中就出现了人工地平仪，它能向飞行员指示飞机所处的飞行高度；陀螺磁罗盘指示器，在罗盘上刻有度数，可随时显示出航向的变化；地磁感应罗盘，它不受飞机上常常带有的大量铁质东西的影响，也不受振动和地球磁场的影响。这些仪表以灵敏度高、能测出离地30多米的高度表和显示飞机转弯角速度的转弯侧滑仪，此外还有指示空中航线的无线电波束，都是用来引导驾驶员通过模糊不清的大气层时的手段。
1910年12月10日，在法国巴黎展览会上，有一架飞机在表演时坠毁。驾驶员被抛出燃烧的机舱。但是，这架飞机却引起人们很大关注。因为它使用的是一台新型发动机。设计者就是飞机驾驶员本人，他是罗马尼亚人，名叫亨利-科安达。他设计的发动机是用一台50马力的发动机使风扇向后推动空气，同时增设一个加力燃烧室，使燃气在尾喷管中充分膨胀，以此来增大反推力。这就是最早的喷气发动机。
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700千米，俯冲时已接近音速。音障的问题日益突出。德国设计师，奥安在新型发动机研制上最早取得成功。1934年奥安获得离心型涡轮喷气发动机专利。1939年8月27日奥安使用他的发动机制成He-178喷气式飞机。喷气发动机研制出之后，科学家们就进一步让飞机进行突破音障的飞行，经过十多年之后这项工作终于被美国人完成。
飞机的发明，使人们在普遍受益的情况下又产生了新的不满足。飞机起飞需要滑跑，需要修建相应的跑道和机场。这就带来了诸多不便，于是有人开始探索可以进行垂直起落的飞行器，通称直升机。
1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生，它是美国工程师西科斯基研制成功的VS-300直升机。VS-300直升机有1副主旋翼和3副尾桨，后来经过多次试飞，将3副尾桨变成1副，这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。
VS-300直升机诞生之后，影响巨大，尤其是从20世纪50年代开始，直升机的制造技术发展迅猛。50年代中期以前，直升机的动力装置处在活塞式发动机时期，此后飞机就进入了喷气涡轮时期。
飞机，这对于生活在20世纪以前的人类来说是一个“人间奇迹”。
（第二节）早期的军用航天器
人类渴望飞上夫空的美好愿望，为航空技术的发展提供了生生不息的动力。经过世世代代的不懈努力，人类首先在轻于空气的飞行器方面实现了飞行的梦想。
一、热气球在战争中的应用
热气球诞生地的法国，首先认识到气球在军事上的的用途。1794年，法国军队建立了世界上第一支军事“气球分队”，主要执行战场侦察任务。1796年6月26日，法军在弗勒鲁斯战役中，利用系留气球载人，对敌军阵地进行目视侦察，为法军的胜利作出了贡献。1870年9月至1871年1月普法战争期问，法军共从被围困的巴黎城中放出66个气球，运出155人和9吨邮品。继法国之后，气球在其它一些国家的军队中也得到重视和应用。人们很快发现，航空器是最适用于进攻的武器。在1849年爆发的意奥战争中，奥地利军队在围攻威尼斯城时，炮兵中尉弗兰茨·乌查特斯共放出近二百个各携带30磅炸弹的热气球轰炸威尼斯，这是战争史上首次使用热气球进行的空中轰炸。
二、飞艇的发展及其在战争中的应用
18世纪，气球诞生，人类飞行的愿望得以实现，开始了探索蔚蓝天空的第一步。由于气球在天空中飞行时只能随风飘荡和发动机技术的进步，人们开始考虑在气球吊篮上安装带螺旋桨的发动机，以此控制气球的飞行。1885年，实用的汽油发动机问世，飞艇终于找到了合适的动力装置，至此，一种靠充气产生升力、由发动机推进、可驾驶其向任意方向飞行的飞艇就应运而生了。世界第一艘接近实用能操纵的飞艇是法国人亨利·吉法尔于1851年制造成功的。该艇长44米，直径12米，容积为2499米3，动力装置为3马力的三叶螺旋桨蒸汽机。1852年9月24日，吉法尔驾驶飞艇从巴黎郊外跑马场起飞，以10千米/小时的速度飞行了27千米至特拉普，创造了世界上飞艇第一次飞行的纪录。其后的多次试验发现，软式飞艇存在不少问题，飞艇的气囊不仅难以保持外形的恒定，而且容易破损。飞艇真正进入实用阶段是从硬式飞艇的出现开始的。所谓硬式飞艇，是指由金属、木材等制成框架，再在表面蒙上蒙布制成的飞艇。骨架通常是圆形的。由纵梁和连接纵梁的横梁构成，里面装有很多充满气体的小气囊用于提供飞艇的升力。世界上第一艘真正实用的硬式飞艇是由德国的退役军官冯·齐伯林伯爵于1898年制造成功的，定名为LZ-1号。该艇直径11.73米，长127米。框架由一根纵向龙骨和24根木桥条、大量的纵向和径向的张线组成，框架外面蒙有防水布。艇内有16个气囊，容积为22500米3，载重量为8700千克，总升力达13吨，艇分前后2个舱室，各装有16马力的发动机一台，时速约为28千米。1900年，齐柏林驾驶他那庞大的硬式飞艇成功飞越了康斯坦茨湖，引起轰动。1903年11月12日，法国的勒博迪兄弟驾驶自己制造的飞艇一次飞行了61千米。1905年，齐伯林制造成功Lz一2型飞艇。该艇装有两台85马力的发动机，在1906年1月的试飞中，飞行速度达到每小时53千米，高度达到457米。1907年，齐伯林制造的LZ一3型飞艇创造了留空2l小时的纪录。1912年，一艘齐柏林飞艇实现了人类首次环球飞行。
正像许多新的科技发明首先被用于战争一样，飞艇很快被用于军事领域。1907年，德国军事委员会购买了LZ-3型飞艇，用于装备部队。随后，法、俄、英等国也相继组建了飞艇部队。在1911年的意大利与土耳其进行的战争中，意大利首次使用了3艘飞艇对土耳其进行侦察和轰炸。很快，轻于空气的飞行器技术已经达到了相当高的水平，按当时的技术水准来说，可以认为是科学和工程技术上的经典之作。每艘飞艇都具有优美的线条，巨大的尺寸，大马力航空发动机，发出特有的“嗡嗡”声推动着一艘艘飞艇在天空飞行。到第一次世界大战前，德国共装备了15艘飞艇，其中11艘是齐伯林式。飞艇的容积为1.8~2.7万米3，时速为80~90千米，飞行高度为2500~3000米，有效载重量为8~11吨。当时，飞艇载重量大，飞行距离远，是进行远程侦察与轰炸的最佳武器。因此，飞艇被装上火炮、机枪和炸弹等武器，以便用于轰炸城市和军事设施、攻击潜艇、战场侦察等。飞艇成为重要的空袭武器，得到普遍使用。
第一次世界大战爆发后，1914年8月4日，德国第1、2集团军的先头部队越过比利时边界，第二天开始进攻列日要塞。在地面部队进攻的同时，德军使用齐柏林飞艇进行大规模轰炸。尔后，使用飞艇轰炸比利时的安特卫普，在东线轰炸华沙，在北海区域对协约国的海军进行不间断的跟踪侦察。人们普遍认为，一艘飞艇的作用相当于5~6艘巡洋舰。由于当时防空体系不健全，就连飞机都无法阻止飞艇的袭击。因为当时雷达还没有出现，飞机在夜间根本无法有效地发现与跟踪飞艇。即使发现了飞艇，唯一能做的事情也不过是用机枪在它的粗厚外皮上戳几个小洞洞。人们很快发现，飞艇的最大价值，在于轰炸敌方的后方城市，从空中摧毁对方的战争潜力，打击其民心士气。德国军方天真地认为，齐柏林飞艇是他们手中的王牌武器，可以无往不胜，无坚不摧。当时德国空袭作战的基本作法是：通常飞艇在傍晚从德国本土基地起飞，华灯初上的时候到达英国上空。由于当时还不懂得灯火管制，英国城市的路灯和房屋里面透出来的灯火就成为飞艇飞向目标的最好的路标。当飞艇投下炸弹后，掉头东飞，于第二天黎明之前返回德国。1915年1月19日，德国第一次出动5艘LZ-38型齐柏林飞艇横跨英吉利海峡从1500米空中空袭了东英格兰。5月31日，德国陆军LZ-38号飞艇在林纳茨上尉的指挥下首次空袭了伦敦，炸死7人，炸伤31人。10月20日，德国陆海军又有11艘飞艇轰炸伦敦。飞艇的空袭在英国人中造成了极大的恐慌。