笨鸟难飞 航空史上早期的失败作品(图)

　　人类在蓝天白云上不断创造出一个个激动人心的奇迹，但也留下了难以计数的挫折。其中最常见的就是在原理、结构、动力或材料等环节上设计不当，导致航空器的性能笨拙不堪，甚至沦为一堆无法挪窝的废铁。然而也正是这些难以高飞的“笨鸟”，以各自不同的失败为后人积累着宝贵的经验和教训，在漫漫征空路上铺下了不可或缺的基石。图为1889年的飞行翼专利，发明人R J Spalding。

　　寄托在羽毛上的梦想――1507年，一位意大利术士约翰?达米安也给自己插上羽毛做的翅膀，从苏格兰的斯特灵城堡高墙上跃入空中。结果不难猜到，幸运的是这位“鸟人”栽倒在墙根下的粪堆里只是摔断了一根腿骨，事后还振振有词地将自己的失败归咎于用了不会飞的家禽的羽毛而不是鹰的羽毛。连他的老乡、文艺复兴时期的天才列奥纳多?达?芬奇也仿造鸟类的飞翔运动设计过人力扑翼机，据说同在16世纪还真有另一位意大利人利用鲸鱼骨和羽毛做成的翅膀飞出过四五百米远。图为17世纪雕刻“伊卡洛斯的坠落”。

　　难成第一的“风神”――1886年，阿德尔开始制作他的第一架飞行机器，名为“风神”(Eole)，以一台自己发明的功率为15千瓦的轻型蒸汽机为动力，用酒精作燃料。这时他已经把模仿对象从飞鸟转向蝙蝠，因此翘曲形的机翼上并未覆盖羽毛。机头安装的一具4叶螺旋桨虽然用的是竹子材料，但每片桨叶还是煞费苦心地做成了纤细逼真的羽毛状。图为阿德尔为“风神”申请专利时的示意图，可见结构和操作的复杂性。

　　蝙蝠状的Avion III在驱动效率、平衡性、操控性等方面都存在不足

　　鹅毛飘飘的扑翼机――　同样抱着“羽毛情结”的还有的英国人爱德华?弗罗斯特(Edward Frost)，一心模仿鸟类的翅膀构造和飞行方式，想让代达罗斯的神话成真。他曾在1877年设计过一架扑翼机，在四轮底座上安装了4组用藤条和丝网编成的机翼，最大翼展约为9米，外形酷似大鸟翅膀，上面还插满了数千根从鹅身上精挑出来的羽毛。为了让这些羽翼上下扇动起来产生浮力，他加上了一台功率只有3.7千瓦的蒸汽机来带动连杆机构，这也使得整架飞机差不多有300千克重，在测试中根本无法把机身和操作者抬离地面。

　　弗罗斯特的简化版扑翼机也没能实现突破

　　被送到博物馆的扑翼机

　　情陷多翼机――航空理论先驱乔治?凯利曾指出，当机冀面积增大时，将无法同时保证重量轻和强度高，应当采用多层翼面结构。这是历史上首次明确提出的多翼机思想，包括莱特飞机在内的早期飞行器也因此几乎都是双翼机或三翼机。 尽管后来的研究发现，多层组合机翼实际获得的有效翼展并不等于单个翼面的累加，相邻机翼之间的气流干扰会使气动效率降低，还会带来结构和操纵等方面的问题。然而仍有不少人相信机翼越多，升空的可能性越大，一时间出现了装有四层、五层甚至上百片机翼的超级多翼机，而它们真的能飞起来吗?

　　从“百叶窗”到“鸟笼”――　在航空纪元刚刚拉开帷幕的舞台上，英国人霍雷肖?菲利普斯(Horatio Phillips)是个容易被后人遗忘的角色，不过他可是对机翼翼型进行系统性研究的先行者。出身于工匠家庭的菲利普斯在参观过英国皇家航空学会的风洞设施后颇受启发，觉得自己可以做得更好。他在1880年代初建造的风洞通过蒸汽装置导入持续的气流，试验结果比其它同类设备更可靠。菲利普斯利用风洞对不同剖面形状的各种机翼进行了大量试验，挑选出产生升力效果最好的样板，从1884年起陆续申请到以“双面翼型”命名的一系列设计专利。图为菲利普斯的翼型专利。

　　1893年他制作出一台不载人的飞行器，在三轮底座上架起3米高的一整排共50片细长机翼，每片长度在6米左右，宽度仅3.8厘米，还装有一台4.5千瓦的燃煤蒸汽机用于驱动双叶螺旋桨。这套装置被戏称为“轮子上的威尼斯百叶窗”，重约160千克。而所谓的“试飞”是先铺设一条直径61米的环形轨道，再用绳索把“百叶窗”系在轨道中心的立柱上，启动发动机后使其沿着轨道进行圆周滑跑。测试所得到的最高纪录是，这台机器可以升到0.6～0.9米的高度连续“飞行”600米。虽说运行状态很不稳定，但这个结果还是让菲利普斯坚信多翼机大有潜力可挖。图为菲利普斯在环形轨道上测试无人多翼机。

　　1893年他制作出一台不载人的飞行器，在三轮底座上架起3米高的一整排共50片细长机翼，每片长度在6米左右，宽度仅3.8厘米，还装有一台4.5千瓦的燃煤蒸汽机用于驱动双叶螺旋桨。这套装置被戏称为“轮子上的威尼斯百叶窗”，重约160千克。而所谓的“试飞”是先铺设一条直径61米的环形轨道，再用绳索把“百叶窗”系在轨道中心的立柱上，启动发动机后使其沿着轨道进行圆周滑跑。测试所得到的最高纪录是，这台机器可以升到0.6～0.9米的高度连续“飞行”600米。虽说运行状态很不稳定，但这个结果还是让菲利普斯坚信多翼机大有潜力可挖。图为菲利普斯无人多翼机的模型。

　　令人费解的是，此后菲利普斯非但没有参考别人的经验加以改进，反而更“变本加厉”。到1907年他不仅把单排机翼的数量恢复到50片，还在机身前后装上4排这样的“百叶窗”并连接起来，犹如一个大鸟笼。4月6日，这架带有200片机翼的四方形飞行器总算飞出了152米的直线距离，这也被视作在英国完成的第一次动力飞行。然而不能在升空后控制飞行姿态的死穴，也使得“鸟笼”长期被人质疑能否算是真正意义上的飞机。也许菲利普斯已经意识到，与莱特兄弟等人的设计相比，自己的窄弦多翼机存在诸多无法克服的致命缺陷，因此放弃了继续改进的努力。图为20片机翼的“百叶窗”飞机纵向稳定性不佳。

　　菲利普斯在机翼构造方面的研究曾走在时代的前列，可惜在实践中却一头钻进了追求翼面数量的死胡同，最终未能取得突破性的成果。直至1924年去世，他没有再涉足航空领域，不过还有机会见证到飞机在民用和军事领域突飞猛进的发展，也算可以聊以自慰了吧。“鸟笼”虽能升空，但却无法控制。

　　“脚手架”与“笨天鹅”――除了菲利普斯，在大洋彼岸的美国也有好几位多翼机的信徒。其中，约翰?罗松(John Roshon)原本只是宾夕法尼亚州哈里斯堡的一名摄影师，估计是被莱特兄弟引发的飞行热潮所感染，1906年时也突发奇想打算搞出架飞行机器来。他是受到谁的启发或是通过什么途径了解到多翼机概念的如今已不得而知，总之在折腾一年多后，罗松的“飞机”终于面世了。这是一台以四轮车架为底座，加上两层复杂机翼后貌似脚手架的怪异组合体。底下翼展较长的一层由前后各7片狭长机翼构成，上面较短的一层包含前后各6片机翼，之间又用上众多横七竖八的支撑管架，还有一片片更像装饰用的弧状蒙布。至于采用何种动力则资料不详，只能从照片上看到两片扁平的简易螺旋桨。图为罗松的即兴之作“脚手架”只能算业余水平。

　　与业余性质的罗松相比，另一位同道中人的资历可要厉害得多，他就是实用型电话的发明者亚历山大?贝尔(Alexander Bell)。早在1890年代，兴趣广泛的贝尔就着手研究重于空气的动力飞行器。起初，他试制了多种不同几何形状的风筝进行升力试验，发现用多个蒙有绸布的三角形拼接而成的四面体结构既轻便又结实，就把这种箱形风筝逐步放大直到可以承载发动机和驾驶员，并命名为“小天鹅”(Cygnet)。1907年他牵头组建了航空实验协会(Aerial Experimental Association)，由3393个小四面体单元组成、不到100千克重的“小天鹅”1号也建造完成。12月6日在加拿大新斯科舍省的一个海湾，这个带有浮筒的无动力风筝被一艘汽艇拖行着逐渐升到50米高，但由于牵引绳没能及时松开，这只“小天鹅”只飞了7分钟就直接栽到水面而损毁。图为箱形风筝。

　　准备在水面上放飞的“小天鹅”1号

　　贝尔倒没有气馁，两年后又制作出更大些的2号机，密密麻麻的四面体构成了蜂窝状的多层机翼，底下改装滑橇便于在平坦的冰面上滑行。然而这次装上的发动机功率不足，2号机始终无法脱离冰面。1912年的3号机采用了改进的操纵机构和轮式起落架，但也只是勉强“飘”离地面而已。事实证明，这种风筝飞机对风力风向的要求太高，既不容易驾驶，建造起来也相当麻烦。与此同时，航空实验协会中的其他成员如格伦?寇蒂斯等人在常规布局飞机上已经取得实质进展，年事已高的贝尔也就不再坚持拿“小天鹅”徒耗精力了。图为“小天鹅”2号的外观可远不如它的名字那么优雅。

　　用风筝放大而成的飞机受风力风向影响很大

　　多一些还是少一些?――　当欧洲人对莱特兄弟的成功仍知之甚少时，许多异想天开的设计还能大行其道。1908年，一位富有的法国贵族德?埃奎维利(d'Equevilly)侯爵就被多翼机的构思所打动，慷慨解囊提供研制经费。接受赞助的是何许人也已难以考证，不过他显然没经过充分验证就直接做出了成品。这具高5米、宽7米的椭圆形金属骨架像是没有糊纸的灯笼，顶上有两片整体式机翼，往下为5对中间分离的对称翼面，都是由蒙上布料的薄木框架制成的。在四轮底座上装有一台功率仅5千瓦的三汽缸空冷发动机，通过传动链条驱动位于椭圆中心点的螺旋桨，后面的空间可以坐(或站?)上一个人。只是这位“飞行员”不但找不到操纵杆，机身上连舵面、刹车之类的控制装置都没有，可想而知当螺旋桨转动起来后，他能做的除了抓紧扶手外就剩祈祷了。 糟糕的气动外形和低效的动力系统使得这台机器停留在法国南部阿尔勒的田野上，成为一座尴尬的摆设。为了不让投资人失望，研制者很快又搬出“升级版”，取消了顶上的两片长机翼，机身框架更接近于圆形，把内部的翼面大幅增加到二三十对。结果不难想象，侯爵的金钱再次打了水漂。 图为德?埃奎维利侯爵资助的蛋形多翼机。

　　增加了翼面数量的“升级版”仍是飞不动的摆设

　　也许机翼少一些反倒容易成功?美国人杰罗姆?泽布(Jerome Zerbe)原是加利福尼亚州一所技术高中的教师，他最早搞出的飞机就“仅有”6层机翼，成对的翼面呈阶梯状纵向排列，不过似乎只是个地面试验品。1910年1月，在洛杉矶的多明格兹举办了美国第一个国际性的航空展，泽布也带着第二架多翼机前往参加。这回他的飞机上只有5组翼面，仍然是前高后低的排列方式，在完全敞开的机身前部装有左右并列的两具螺旋桨，由底座上的发动机通过链条和传动杆来驱动。11日下午，在现场两万名观众的欢呼声中，泽布亲自启动飞机开始滑跑，谁知没等升空就因前轮撞上地面的凹坑导致机身侧翻，机翼随之损坏，最后还是在气球的拖吊下被搬离了现场。图为泽布的五翼机正在起飞，但很快就摔了跟头。

　　另类的“空中轿车”没能成为第一代公务机

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