1.8 李林达尔梦断滑翔(1896年)
在世界航空史上,人称“蝙蝠侠”的德国飞行家奥托·李林达尔(Otto Lilienthal,见图1-58)无疑是位传奇人物。他13岁时,就和弟弟将他们自己做的“翅膀”绑在手臂上,试图展翅飞起来。飞行当然没有成功,但李林达尔却将其一生都献给了飞行事业。
图1-58 奥托·李林达尔
1896年8月9日,李林达尔驾驶他的第11号滑翔机从斯图仑附近的山坡上起飞,他不知道,这竟是他6年来2500多次滑翔飞行中的最后一次。
李林达尔驾驶滑翔机起飞时,突遇一股强大的上升气流,使他一下子上升到很高的高度,十分兴奋的李林达尔疏忽了一点:由于滑翔机上升时迎角太大,滑翔机已达到了失速的边缘,当李林达尔试图控制飞机时,飞机却如脱缰的野马,再不听使唤,忽然大头朝下,一直向地面坠去……
李林达尔受了重伤——脊柱骨折,第二天在医院死去。临终前,他对多年合作伙伴、弟弟古斯塔夫说:总要有人牺牲。
7年后,飞机被发明。而一代航空先驱李林达尔在此前把生命献给了他钟爱的航空事业,年仅48岁。他是世界上在重于空气的航空器上失事牺牲的第一人。
李林达尔于1848年出生在德国靠近波罗的海的一个小镇。他在少年时代就开始专注鸟类的飞行。特别是他观察到:鸟在受惊的一瞬,总是先张开翅膀,顶风前冲几步,才扇动翅膀,展翅飞上天空。看到这种现象,他并不能解释,但他执拗地认为:人一定会像鸟儿一样飞上天空。
奥托·李林达尔和小他一岁的弟弟古斯塔夫·李林达尔一道研究鸟类飞行。1861~1873年,李林达尔兄弟制造了大量的扑翼机和动力飞机模型。1889年,奥托·李林达尔出版了《作为航空基础的鸟类飞行》,这部著作的出版是航空界一件大事,它集中研究探讨了鸟类飞行的空气动力学原理,论述了人类飞行的种种问题。这部书几乎成了那时航空先驱者的必读书。图1-59为李林达尔研究鸟类飞行的工作图。
图1-59 李林达尔研究鸟类飞行的工作图
链接 滑翔机
人类制造的最早飞翔在天空的没有动力装置、重于空气的固定翼航空器是滑翔机。世界第一架滑翔机是1849年乔治·凯利造出的不可操纵的滑翔机。1891年德国李林达尔造出世界第一架可操纵滑翔机。现代滑翔机起飞方式有:飞机拖曳起飞;绞盘车或汽车牵引起飞;从高处的斜坡上下滑到空中起飞。在无风情况下,滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力,这种损失高度的无动力下滑飞行称为滑翔。在上升气流中,滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高,通常称为翱翔。滑翔和翱翔是滑翔机的基本飞行方式。现代滑翔机主要用于体育运动,分初级滑翔机和高级滑翔机。前者主要用于训练飞行,有双座和单座两种;后者主要用于竞赛和表演,有的还可以完成各种高级空中特技,如翻筋斗和螺旋飞行等。
链接 失速
失速通常指飞机在大迎角下飞行时,由于气流分离而形成的特殊现象。通俗地讲:当飞机前进时产生的升力没有飞机的重量大时飞机就会下降,甚至摔机。很多的航空事故都是由于失速引起的。飞机发生以下三种情况均可被称为失速:① 非指令性俯仰、滚转或偏航;② 出现不可忍受的抖动或结构振动;③ 升力系数随迎角增加开始下降。现代飞机延缓失速的方法通常采用前缘襟翼、前缘缝翼等。
现代飞机都装有失速警告系统,飞机接近失速时会自动向驾驶员发出警告。为了防止驾驶员未及时采取措施,飞机上还装有防失速控制系统,当失速即将来临时,发出信号用推杆器自动前推驾驶杆,避免因飞机迎角进一步加大而进入失速。
李林达尔虽屡遭失败与挫折,但痴心不改。1891~1896年,他制造了18种不同形式的滑翔机,其中12种是单翼机,6种是双翼机或多翼机。李林达尔的滑翔机除了机翼面积和布局大小不同外,其机翼的形状宛如巨鸟的鸟翼,机翼骨架用肋条制成弯曲辐射状,然后蒙上蒙皮,如图1-60所示,机翼中间有一敞口,驾驶员身处敞口中央,他用自己的身体来操纵滑翔机,当两只手臂支承在滑翔机上时,身体和双腿的前后左右摆动就可以操纵飞机,当然,这要借助于多年积累的丰富经验。李林达尔多次飞行的目的是寻找控制飞行稳定和可靠操纵的方法。他逐渐学会了用三种方式来控制滑翔机的飞行:翻转,使机身左右倾斜;前后倾,使机身俯仰;侧滑,使飞机左右调头。1891年,李林达尔首次空中飞行成功,见图1-61。图1-62为李林达尔做滑翔飞行,图1-63为表现李林达尔在滑翔飞行的绘画。到1893年,李林达尔在滑翔机上加装了水平安定面和垂直安定面,用以保证飞行的纵向与横向稳定。李林达尔已成为驾驶滑翔机技术娴熟的飞行大家,十分相信实践中取得的经验,他说:“只有实际试验才能解决这个问题,我们必须让空气和风发表他们自己的意见”。1895年,李林达尔还试验了机翼前缘襟翼装置,以改善滑翔机的抗风性能。随后几年,李林达尔的飞行水平越来越好。1894年,他操纵滑翔机从50米高山坡上滑翔而飞,最远飞行达1千米。“蝙蝠侠”的美称由此而来。
图1-60 李林达尔早期的滑翔机模型
图1-61 1891年李林达尔首次空中飞行成功
图1-62 李林达尔做滑翔飞行
图1-63 表现李林达尔在滑翔飞行的绘画
在李林达尔生命的最后一年,他已开始研制有动力推进的滑翔机,这种滑翔机的机翼翼尖处安装一种小型碳酸气发动机,用于驱动翼尖处装有的12只可以上下扇动的窄长条扑翼,使其可以像鸟翼那样扑动,但李林达尔没有来得及进行详细的试验并改进。如果命运赋予李林达尔多一点时间,他可能成为第一位驾驶动力飞机飞行的人,也可能成为飞机的发明人。
图1-64为德国柏林为李林达尔建立的纪念碑,图1-65为李林达尔博物馆的展示。
图1-64 德国柏林的李林达尔纪念碑
图1-65 李林达尔博物馆的展示
延伸阅读 接力李林达尔——佩尔策
李林达尔英年早逝,但却将他的经验与知识毫无保留地与志同道合者分享。他的学生、爱尔兰飞行家佩尔策小李林达尔18岁,是个机械工程师,1895年初开始航空研究并制造了一架滑翔机,这架飞机具有鸟翼般的机翼,但尾翼只有垂直尾翼。佩尔策多次试验但始终飞不起来。6月他专程赴德请教李林达尔。李林达尔告诉他,水平尾翼必不可少。李林达尔的话果然奏效。佩尔策随后设计了“蝙蝠”式滑翔机(见图1-66),比他的老师李林达尔的滑翔机大得多,这架飞机最长飞行了100米。1896年,佩尔策又设计了“鹰”式滑翔机,该机已具有许多现代滑翔机(见图1-67)的特征:有轮式起落架;带水平与垂直安定面;机翼与机身连接用张线结构等。这架飞机最远飞行达300米。
图1-66 佩尔策设计的“蝙蝠”式滑翔机复制品
图1-67 现代滑翔机
1897年1月,佩尔策在爱尔兰首都都柏林发表演讲,题目是《飞行机器试验》。他在演讲中说:“迄今为止,飞行机器试验的历史或多或少是灾难的历史。”不幸被他言中,1899年9月30日,佩尔策在英国举行滑翔机飞行试验中身受重伤,3天后离开人世,年仅33岁。