沉睡500年的航空杰作

1997年6月，世界最大的航空航天博览会在巴黎举行。在意大利阿莱尼亚航空公司的展台上，一架別致的古老航空器模型很引人注意，人们仔细一看才知道，这是大名鼎鼎的艺术大师达·芬奇500年前的航空杰作——他亲自设计的扑翼机模型。

人们不禁惊叹：难道达·芬奇，这位世界文化史上最伟大的人物，文艺复兴最著名的代表者之一，《蒙娜丽莎》、《最后的晚餐》等世界名画的作者，还是航空先驱、扑翼机和直升机的设计师、人类飞行的畅想者？

历史已经证明，事实确实如此。达·芬奇的确是响当当的航空科学的开创者。他发明了空气螺旋桨，制作了直升机模型，设计了扑翼机。

达·芬奇生前留下5000页著作和150页图纸，但他未将这些研究成果拿去发表，而是交给了自己十分信赖的人保管。这个人倒是尽职尽责，将这些成果束之高阁，结果保存是保存了，却也使这些成果被埋没。18世纪末，拿破仑的军队入侵意大利佛罗伦萨，将达·芬奇的遗物运回法国，这才使他的论著和图纸重见天日。不过，由于达·芬奇在艺术方面的成就实在太过耀眼，加上研究手稿者又多为历史学家和艺术家，看不出门道儿，所以航空界一直不知道达·芬奇在航空科学上的卓越建树。直到20世纪20年代，人们才真正发现，达·芬奇还是航空科学的奠基者。可惜这一认识来得太晚，历史已整整过去了500年！

当时，达·芬奇对鸟类飞行产生了浓厚的兴趣。1505年，他完成了《论鸟的飞行》，这篇论文图文并茂，十分形象，体现了科学与艺术的绝妙结合。

达·芬奇对鸟类飞行之所以如此着迷，源于他的浪漫畅想：人类应该像鸟儿一样自由地飞翔！这与其说是出于科学家的直觉，不如说是来自艺术家的一种向往。

当时流行这样的观点：模仿鸟类飞行是人类飞行的正确之路，研究鸟类飞行方能解开飞行之谜。达·芬奇认为，“鸟是一架按照数学原理工作的机器，人有能力仿制这种机器，包括它的全部运动”。他相信，“一个带有足够大的翅膀并正确安装它的人，将学到如何克服空气阻力，征服天空，成功地调节翅膀并飞入天空”。

为了观察鸟的飞行，达·芬奇到了痴狂的地步。他经常到佛罗伦萨的鸟市上买一篮子鸟，然后到开阔地去放飞，以研究和观察鸟的飞行。售鸟的小贩当然十分高兴，但旁观者却十分狐疑：这个放鸟人是不是个疯子呀？

为了实现自己的升空畅想，达·芬奇以严格的科学态度对鸟类飞行做了长时间的细微观察，发现了许多有趣的现象。例如，关于鸟翅膀的扑扇方式，他注意到，鸟在空气中飞行时对翅膀与尾巴的运用，同游泳者在水中运用双臂和双腿如出一辙。他还发现，鸟类在飞行中对方向的调整也同游泳者相似。他观察到，鸟改变飞行方向时会采取收缩一边翅膀长度的方法。达·芬奇通过观察得知，鸟尾巴有调整飞行高度的作用。实际上，现代飞机的水平尾翼（升降舵）和垂直尾翼（方向舵）就是仿照这一特点设计的。

达·芬奇对鸟的双腿作用的研究也极为细致。他发现，鸟在高速飞行时，双腿收拢，这是为了减少阻力；而在慢速飞行或降落时，双腿垂下，则会增大阻力，起到减速作用。可以说，现代飞机的起落架和减速板，就是鸟的双腿的翻版。

在对鸟类飞行做了如此精细研究的基础上，达·芬奇开始动手设计扑翼机，1487年画出了设计草图。他认为人的臂力不足以扇动机翼，便让人俯卧，加上大腿的力量来驱动机翼。这样仍嫌力量不够，他又研究了采用机械动力的办法。

从机械学的角度看，这种扑翼机设计得相当精巧。其翅膀是由几根弯曲的金属杆连接的骨架，通过一套轮子和连杆，使每一根都产生多种弯度，从而达到模仿鸟的扑翼动作的目的。

“鹰击长空，鱼翔浅底，万类霜天竞自由”，人类希望像鸟儿一样自由飞翔，但是即使人制造出了一副翅膀，却总也飞不起来，这是什么原因呢？

现代科学已经研究清楚，鸟儿之所以能够扇动翅膀自由飞翔，得益于四个条件：强劲的肌肉、有力的心脏、轻巧的骨架和流线的外形。而这些条件，人与鸟儿相比，就相形见绌了。

由此看来，人类不能简单地模仿飞鸟。但是人虽然“身无彩凤双飞翼”，却“心有灵犀一点通”，他们可以依靠自己的智力，去创造、研制帮助人类飞行的器具。

20世纪30年代，滑翔机的出现总算实现了人靠体力飞行的梦想。在轻型滑翔机上安装空气螺旋桨，依靠人的双脚蹬踏来带动螺旋桨产生飞行的动力，可以实现短距离的飞行。60年代以后，新型材料的出现为制造极轻的飞机创造了条件，使单位机翼面积上的载荷减少到鸟类的水平，而且较低的飞行速度也使人力飞机的功率达到了人所能胜任的程度。1979年，美国制造的“蝉翼信天翁”号人力机首次完成了横跨英吉利海峡的飞行。

达·芬奇对航空的贡献不止于此，他还设计了直升机草图并制作了模型。

直升机草图是在他1483年所写的笔记中发现的，直升机的升力由旋转着的螺旋桨所产生（即今天的旋翼）。直升机螺旋桨的直径接近5米，他设想中间站着四个人来驱动螺旋桨。他还绘制了降落伞的草图，其外观呈四棱锥形，像一座小金字塔。

公允地说，尽管达·芬奇的扑翼机、直升机未能成功，但他留下的科学遗产却是十分丰富而弥足珍贵的。特别是他的科学思想与科学精神是一股巨大的动力，促使人们无穷尽地渴求知识，探索未知。他发现，眼睛是获取知识的主要途径，视觉是人类最高级的感觉，因此人们所观察到的每一种现象都可能成为知识的载体。“懂得如何观察”就成了达·芬奇孜孜不倦研究自然界和人类创造的重大主题。这样，创造力可以渗透到诸多领域，可以把艺术与科学有机地融合在一起，从而迸发出更加灿烂的火花，难道这不是他留给我们的最重要的启迪吗？

达·芬奇的扑翼飞行梦想终成现实

据英国《每日邮报》报道，加拿大科学家、多伦多大学航天研究院动力学博士生托德·里克特研制出了全球首架由人力驱动、通过扑动机翼实现连续飞行的“雪鸟”扑翼机。

2010年8月，托德·里克特驾驶“雪鸟”在加拿大安大略省五大湖滑翔俱乐部成功进行了首次飞行，飞行时间为19.3秒，速度为25.6千米/小时，飞行距离是145米。

这架“雪鸟”的翼展长约32米，超过了波音737大型客机的28.88米，但全机重量只有42.6千克。“雪鸟”的动力由飞行员在驾驶舱里蹬车轮提供，车轮旋转时通过连在一起的滑轮和绳索带动机翼上下扑腾，从而产生向上和向前的力。

“雪鸟”的发明意味着在达·芬奇1487年画出人力扑翼机草图后523年，机翼像鸟扇动翅膀那样飞行的梦想终于成为现实！