莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

莱特兄弟,作为世界著名的科学家、美国发明家,他们制造出来的飞机在短短几年的时间里就在全球范围内掀起了一场航空热潮。

不过最先发起航空热潮的地区不是美国,而是法国。

因为自1903年,由莱特兄弟独立制造的“飞行者一号”首次试飞成功以后,一直到1907年,都还有相当一部分的人对此秉持着怀疑的态度。

即便莱特兄弟早在1906年就申请了专利也不例外,美国当局对于这项堪称跨时代意义的发明实则并未表现出足够的重视和认可。

莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

直到1908年,在法国首先正式承认了莱特兄弟的成就以后,飞机在航空领域的地位才得以正式确立。

而造成这种情况出现的原因,其实就单纯的只是因为在莱特兄弟原本是以修理自行车为生的,虽然自小就对飞行有着浓厚的兴趣,可终究没有经历过系统的学习。

从而也就让当时的很多人根本想象不到莱特兄弟为何用修自行车的技术也能制造飞机。

因为在他们的意识里,修自行车与造飞机完全就是风马不接的两个领域,若是没有坚实的理论基础的话,是根本不可能做到的。

可事实证明,莱特兄弟做到了,实打实的证明了修自行车不但真能造得出来飞机,而且还很简单,当然,这个简单只是相对“飞行者一号”而言。

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莱特兄弟的专利(此图请横屏浏览)

莱特兄弟的专利

咱们就以莱特兄弟申请专利之时的描述来举例。

“我们发明属于这样一种飞行机器,它靠一个或几个倾角不大的片,其前缘冲开空气的机翼而支持在空中……并且创造出维持和恢复左右平衡的方法和装置,以保证垂直和水平地操纵它”

意思就是说,莱特兄弟的专利其实不是飞机本身,而是飞机的“转向平衡操纵系统”。

莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

因为在此之前,其实已经有了可以让人类在天上飞行的装置。就好比德国工程师、滑翔飞行家“奥托·李林塔尔”所设计、发明出来的“滑翔机”。

这种滑翔装置其实在某种程度意义上已经可以将其称为“飞机”,因为其已经实现了载人飞行。

可是正如奥托·李林塔尔亦是因为在滑翔过程中不幸遇难的悲剧结局,早期的载人飞行实则对人类的依赖极大。完全是凭借人类自身的力量来掌控飞行动态。

而这个特征,也就注定了滑翔机的飞行高度和航程实则都十分有限,当然,也包括其形态的大小,毕竟人的力量有限,稍微大点就不是人力所能操控的了了。

所以,莱特兄弟研发方向的重点,其实就在于如何获得更强劲的动力,继而让飞机飞的更远;以及如何更加自如的操控,使得人类能够真正意义上的“自由飞行”,而不仅仅只是“飞行”。

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动力简单,当时已经出现了汽车,直接从汽车上拆下来就可以用了,飞行者一号所采用的也正是一台12马力的四缸水冷汽油发动机。

那么剩下的难题,其实也就只是如果更加自如的操控飞机了。

莱特兄弟的专利之所以只是转向平衡操纵系统,其实也正是因为这个原因,毕竟也只有转向平衡操纵系统是他们自己的。

所以我们接下来所要讲述的重点,其实也就是从物理层面以及理论层面来分析莱特兄弟的这个转向平衡操纵系统。

莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

莱特兄弟的专利——物理层面

既然是“操纵”系统,那么其物理层面表现出的意义也就是“机械”以及一系列的联动装置。

而莱特兄弟本来就是修理自行车的,其与“飞机”的共同点就是“机械”。换言之,自行车和飞机虽然在领域上风马不接,可实则在细节上却并非那么的风牛马不相及,还是有着相当大的关联的。

那么莱特兄弟修理自行车的技术无疑就能给这套转向平衡操纵系统的研发施加一个“机械专精”的BUFF加成。

而且莱特兄弟在专利描述中其实也提到了,“靠一个或几个倾角不大的片”,他这项专利的重点其实就是这一个或几个倾角不大的片,从而通过联动装置来操纵这几个片,继而改变飞机的飞行状态。

简单吧?确实简单。

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否则也就不会有后来的专利纷争了,毕竟简单的结构以及莱特兄弟在申请专利时过于清晰的描述,也就导致市面上的“山寨”操纵系统很快就被研发了出来。

而且这还是建立在莱特兄弟申请专利前从未进行过任何公开表演的基础上的。

因为从结构上来讲,“飞行者”一号的操纵装置其实就是在驾驶员的左右添加了两个各自独立的“操纵杆”。

其中一个通过联动装置来操纵飞行者一号前方“横着的片”,决定飞机是上升还是下降。

另外一个则是通过联动装置来操作飞行者一号后方“竖着的片”,用来改变飞机的前进方向。

若是单从物理学角度而言,确实没啥难度,稍微懂点机械原理的人都可以轻松的做出来。大概就相当于用木棍就捅开一扇没有上锁的门,区别就是把木棍用绳子固定在了门上而已。

莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

莱特兄弟的专利——理论层面

但是在理论层面就不一样了,因为光凭几片木板是没办法飞上天的,这其中还涉及到了一系列复杂的空气动力学原理,也就是“流体力学”的一个分支。

那么在莱特兄弟制造飞机之前,首先必须要做的就是该如何解决飞机起飞前所需要的升力问题。

可是莱特兄弟的学历普遍不高,其中学历最高的哥哥“维尔伯·莱特”虽然还差几天就可以高中毕业,但终归因为父母搬家的缘故,没能拿到高中毕业的证书,弟弟“奥维尔·莱特”比哥哥还要小五岁,学历可想而知。

然后很快就投身到了赚钱养家的行列,先是创办了一个小型“印刷厂”,想要投身“纸媒”行业,但很快就停掉转而创办了一个“自行车修理店”,根本就没有机会接触极为复杂的“空气动力学”。

在他们手中所能接触到的且跟科学相关的,只有百科全书。

那么问题来了,几乎没有任何力学理论基础的莱特兄弟是如何解决飞机起飞时所需要的“升力”问题呢?

很简单,莱特兄弟没有,别人有啊。

莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

流体力学的基础其实早在19世纪就已经基本形成,当时英国的一位工程师“弗雷德里克·威廉·兰彻斯特”也曾提出过“无限翼展机翼或翼型产生升力的环量理论”等跟航空领域相关的理论概念。

可是也仅限于理论,并没有付诸于实践,所以在这些理论刚刚提出的时候,其实并没有引起社会的重视。

而且在莱特兄弟制造飞机前,还曾专门研究过“奥托·李林塔尔”的“滑翔机”,并以其为基础前后研制出了三架“滑翔机”,并进行了上千次的实验。

莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

也正是这些当时并未受到重视的理论与莱特兄弟的多次实验,为莱特兄弟提供了大量跟机翼升力、阻力、以及翼型等诸多方面相关的数据。

从而使得莱特兄弟的飞机最终从“理论”成为了“现实”。即便其最初只是在空中跌跌撞撞的飞行了12秒,飞行距离36.5米。

但毫无疑问,从人力操控到机器操控的转变,无疑是让飞机的大型化从不可能变成了可能,而且还能飞的更远、更高、更安全,包括现如今的“宇宙航行”领域。

莱特兄弟飞机(莱特兄弟飞机公司)

结束语

简而言之,莱特兄弟的发明其实就验证了我们现代所说的“后来者优势”效应,其充分的借鉴了前人的理论,并继续完成了前人所未能完成的工作,使得这些堪称跨时代的理论不再只是局限于书面性的概念。

而是通过不断的“实践”充分证明了理论的可行性。

虽然就“飞行者一号”的整体结构而言,并不算太过于复杂,也没有什么精密复杂的电子设备,可是莱特兄弟这项发明的重点其实不在于他们能制造出飞机并让飞机飞上天。

而是在于“飞行者一号”的成功飞行所能对后世飞机研发所能造成的“启发”。这才是莱特兄弟这项发明的意义以及价值核心之所在。


【end】

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